1、第第6 6章章 第第3 3节节 传感器传感器 实验：传感器的应用实验：传感器的应用 高二年级高二年级 选修选修3-23-2 如图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。 其中的物理原理是什么呢？ 课堂引入： 高二年级 选修3-2 1.利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器。 2.提高电子技术方面的设计和制作能力。 一、实验目的 实验1 光控开关 1.电路如图 二、实验原理 如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯， RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51
2、 k， R2为 330 k，试分析其工作原理。 光控开关的原理： 白天，光照强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯 密特触发器输入端A的电压低于0.8V，则输出端Y输出 高电平3.4V，发光二极管LED不导通；当天暗到一定程 度时，RG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1.6V，输出端Y突然从高电平跳到低电 平0.25V，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯)， 这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的 目的。 思考 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？ 应把R1调大些。 由实验可知，当RG较大时，斯密特触发器输入端才为 高电平，输
3、出端Y为低电平，发光二极管才发光， 把R1调大，使得RG更大时才出现上述情况， 所以当天更暗时，R1更大时，路灯才会点亮。 怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？ 思考 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。 怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？ 思考 要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，
4、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。 1.光控开关实验 斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 V，0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 k)、电阻R2(330 )、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸。 2.温度报警器实验 斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路实验板、 直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。 三、实验器材 （1）电磁继电器 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
5、磁性，衔铁B在弹簧作用下被拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电 路。 由于线圈断电时产生自感电流，为避免烧毁其他元件，通常要并联二极管。 （2）发光二极管 除具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转 化为光能。该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。 3.几种器材原理 （3）斯密特触发器 是具有特殊功能的非门。符号为 工作特点：输入端电压上升到1.6V（高电平），输出端从高电平突变到低电平0.25V（低电平）； 输入端电压下降到0.8V（低电平），输出端从低电平突变到高电平3.4V（高电平）。 作用：模拟信号（连续变化）数字信号（突
6、变） 3.几种器材原理 1.光控开关 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。 (2)检查各元件的连接，确保无误。 (3)接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮。 (4)用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态。 (5)逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态。 2.温度报警器 (1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。 (2)检查各元件的连接，确保无误。 (3)接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声。 (4)用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否发声。 (5)将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声。 四、实验步骤 1.安装前，对器
7、材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。 2.光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则继电器不能正常工作。 3.光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些。 4.温度报警器实验中，要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把R1的阻值调大些。 五、注意事项 【分析】：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路。 【解析】： （1）电路图如图所示 （2）工作过程：闭合S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流 不能使它工作，K接通电炉丝加热。当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过 电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热。当温度低于设计值 时，又重复前述过程。 【典例典例1 1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图所示现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图所示 ，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可 以自动断电，画出电路图说明工作过程。以自动断电，画出电路图说明工作过程。 1.温度传感器的应用 温度报警器 2.光传感器的应用 光控开关 课堂小结