实验传感器的应用-课件人教版选修

(2)控制电路原理 天较亮时，光敏电阻 RG 阻值较小，斯密特触发器输入端 A 电势较低，则输出端 Y 输出高电平，线圈中无电流，工作电路 不通；天较暗时，光敏电阻 RG 电阻增大，斯密特触发器输入端 A 电势升高，当升高到一定值，输出端 Y 由高电平突然跳到低 电平，有电流通过线圈 A，电磁继电器工作，接通工作电路，路 灯自动开启；天明后，RG 阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电 势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y 突然由低电平跳到高电平， 则线圈 A 中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电 源，路灯熄灭。
5．实验器材 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 kΩ)、定值电阻 R2(330 Ω)、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线 若干、黑纸。 6．实验步骤 (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。
02课堂师生共研
No.1
斯密特触发器的应用 典题研析
例1 如图是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯的示意
图，试说明其工作原理。
5．实验步骤 (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。
6．实验注意事项 (1)安装前，对器材进行测试，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。
7．误差分析 (1)在电路中，R1与光敏电阻或热敏电阻串联分压，在斯密 特触发器的输入端A提供连续变化的电压。 (2)在光控开关实验中，R1的阻值如果太小的话，路灯可能 不熄灭，可以适当调整换用阻值更大的电位器；在温度报警器 实验中，R1的阻值的大小将影响报警的温度。
重点诠释 1.实验目的 当空间达到一定温度时，就发出警报。 2．实验电路 如图
3．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，R1的阻值不同，则 报警温度不同。
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，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。
4．实验器材
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 kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、 导线若干、烧杯(盛有热水)。
(2)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 的电压较低，则输出端 Y 输出高电平，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 1.6 V，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)，这样就达到了使路灯天亮自动熄灭，天 暗自动开启的目的。
[答案] 见解析Βιβλιοθήκη 不掌握斯密特触发器的特点，不能根据R1的变化判断输入 端A的电势高低变化是解答该题的两大障碍。
[变式训练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，试设计一个温 控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电加热，超 过某一温度时，又可以自动断电，请把图连接完整并说明工作 过程。
4．电路分析 (1)电磁继电器工作原理 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另外的供电电路。如图所示，图中虚 线框内即为电磁继电器 J，D 为动触点，E 为静触点。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 向下与静触点 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 在弹簧作用下被拉起， 带动动触点 D 与静触点 E 分离，自动切断工作电路。
1.实验目的：能够在天色暗到一定程度时让路灯自动亮起 来，而在天明时自动熄灭。
2．实验电路：如图
3．实验原理 (1)斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特 殊的非门电路，当加在它的输入端 A 的电压逐渐上升到某个值 (1.6 V)时，输出端 Y 会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当 输入端 A 的电压下降到另一个值(0.8 V)的时候，Y 会从低电平跳 到高电平(3.4 V)。
[思路点拨] 只有正确理解斯密特触发器的特点，才能合 理解释它在电路中的作用。
[解析] 天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器 输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工 作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器 输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳 到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电 路，使宿舍楼道内灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特 触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低 电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切 断工作电路的电源，宿舍楼道内灯熄灭。
[解析] (1)如图所示
(2)工作过程：闭合开关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，热敏电阻阻值减小到某值，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，又重复前述过程。
No.2 温度报警器