高中物理选修3-2人教版6.3实验：传感器的应用（29张PPT）

(共29张PPT)
传感器的应用
1.
斯密特触发器是具有特殊功能的
非门。符号_______。
2.其有何特点？
输入1.6V(高电平)，输出0.25V(低电平)
输入0.8V(低电平)，输出3.4V(高电平)
　
　　斯密特触发器可以将连续变化的
模拟信号转换为突变的数字信号
[实验1]：路灯光控开关实验
图中LED是路灯，试分析该电路如何做
到在天色暗时让路灯自动点亮，而在天明时
自动熄灭？
工作原理
[实验1]：路灯光控开关实验
　　白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较
小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出
端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天
色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯
密特触发器的输入端A的电压上升到某个值
(1.6V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则
发光二极管LED导通发光
(相当于路灯亮了)，这样
就达到了使路灯天明熄灭，
天暗自动开启的目的．
工作原理
[实验1]：路灯光控开关实验
　　1.
要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的
阻值调大些还是调小些？为什么？
　　应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触
发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V），就
需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
　　2.
用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？
　　
由于集成电路允许通过的电流较小，要用白
炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电
路．如下图所示。
[思考与讨论]
电磁继电器的工作原理
电磁继电器的工作原理
　　当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸
引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E
接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零
时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉
起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路．
光照时，RG阻
值____，A为______
电平，Y为______电
平，继电器中无电流
不工作，灯泡______
（填“亮”或
“不
亮”），无光或弱光时，RG阻值_______，
A为_____电平，Y为______电平，继电器
有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通，
灯泡______（填“亮”或“不亮”）。
试分析其工作原理？
光照时，RG阻
值____，A为______
电平，Y为______电
平，继电器中无电流
不工作，灯泡______
（填“亮”或
“不
亮”），无光或弱光时，RG阻值_______，
A为_____电平，Y为______电平，继电器
有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通，
灯泡______（填“亮”或“不亮”）。
试分析其工作原理？
高
不亮
较小
低
光照时，RG阻
值____，A为______
电平，Y为______电
平，继电器中无电流
不工作，灯泡______
（填“亮”或
“不
亮”），无光或弱光时，RG阻值_______，
A为_____电平，Y为______电平，继电器
有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通，
灯泡______（填“亮”或“不亮”）。
试分析其工作原理？
高
不亮
高
较大
亮
低
较小
低
蜂鸣器两端的直流电压为4~6V时会发声
简述工作原理？
[实验2]
温度报警器
工作原理
[实验2]
温度报警器
工作原理
常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入
端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电
流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高
时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入
端A电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出
端由高电平跳到低
电平，蜂鸣器通
电，从而发出报警
声，Rl的阻值不同,
则报警温度不同．
[实验2]
温度报警器
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？
思考与讨论
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？
　　应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯
密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻
阻值要求越小，即温度越高．
思考与讨论
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教材P61T1
　　1.
某同学设计了一个加速度计，如图6.2-10所
示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块
两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，
它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离
成正此。这个装置实际上是一个加速度传感器。
　　两个电池E的电压相
同。按图连接电路后，电
压表指针的零点调在中央，
当P端的电势高于Q端时，
指针向零点右侧偏转。
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　　你认为他的设计在原理上可行吗?将框架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转?
　　1.
该同学是依据牛顿第二定律和胡克定
律设计的，电路在原理上可行，当滑动片P在
滑动变阻器中央时，P、Q等势，电压表指针
指中央零点。
　　这个装置可以同时测出加速度大小和方
向，大小可通过电压表
示数大小表示，方向可
通过偏转方向判定。
　　当物体具有图示方
向的加速度a时，滑块2
解答与说明
将向左移，带动变阻器的滑片4移向中点左
方；变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变
阻器时电势降落大；Q点电势高于P点，则指
针应向零点左侧偏转。
在电流大小不变
时，UQP
?x
则，
UQP
?a
加速度越大，指
针偏转越大。
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教材P61T2
　　2.
如图6.2-ll所示，图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150
?。当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
图6.2-ll
简单的恒温箱温控电路
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　　(1)应该把恒温箱内的加热器接在A、B端还
是C、D端?
　　(2)如果要使恒温箱内的温度保持100?C，可
变电阻R?的值应调节为多少?
图6.2-ll
简单的恒温箱温控电路
　　（1）应将加热器接在A、B端。
　　（2）由甲图查出热敏电阻在t温=100?C
时，R=50?，设RJ为继电器线圈的电阻。
　　则继电器电路中电流在t
温=100?C时，
　　　　　　。代得数据得：R?=100?。
解答与说明
　　1.
图6.3-4是一个简单的磁控防盗报警装置。
门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对
的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的
电路。睡觉前连接好
电路，当盗贼开门时，
蜂鸣器就会叫起来。
　　请说明它的工作
原理，最好通过实验
模拟这个电路的工作。
教材P64T1
　　1.
门关闭时，干簧管内两个簧片被磁化而吸
合，使触发器(非门)的输入端为低电平，则其输
出端为高电平，与电源的电压很接近。于是蜂鸣
器两端的电压很小，不会发声。若盗贼将门打
开，永磁体就远离干簧管，因而两个簧片分离，
使触发器(非门)的输入端跳变为高电平，则其输
出端变为低电平。于是蜂鸣器两端达到了工作电
压，就发出叫声报警。
　　使用本节课内实验2的器材，将热敏电阻改
为干簧管，再找一块小的永磁体，就可以做这个
实验了。
解答与说明
　　2.
请你设计一个电热水器的控制方
案。要求水烧开时自动断电，而在水温低
于沸点约10?C时又自动加热。同时还要有
手动开关，必要时可以在任何温度下立即
加热。
教材P64T2
　　2.
如图6-18所示。A为双金属片，一端固定
在金属杆上，另一端固定与金属杆b构成一对触
点。将它密封在玻璃罩B内，成为温度传感器，
浸入热水器C的水中，
J为电磁继电器的线
圈，a为该继电器的
常开触点，R为大功
率电热元件，常温下，
双金属片A与触点b接
触，继电器触点a吸合，
电热元件通电发热。
解答与说明
当水烧开时，双金属片A因温度升高，弯曲程度
加大而与触点b分离，则继电器触点a断开，就
停止对水的加热了。水温下降到某一值(例如水
温低于约10?C)时，A
与b又接通，再度给水
加热，在任何温度(例
如水温只比沸点低2
?C)
时，只要接通开关S，
就能使继电器触点a
吸合，立即对水加热。
能力培养与测试
作
业：