高二【实验：传感器的简单应用】

________ kg.
解析：本题是传感器的应用问题，考查学生的实验与探究能力． (1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R＝300 Ω，
Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg. 答案：(1)1.6×10－2 (2)50
2．温度报警器的工作原理：(如图10－3－2) 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)时，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．
【例3】传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变 化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重 的电子秤，其测量部分的原理图如图10－3－5中的虚线框所示，它主要由 压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大 小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强 为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设 踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒 为4.8 V，取g＝10 m/s2.
1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励 磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开； 电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.
电磁开关内部结构图 图10—3—4
(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图． 光敏电阻R1，符号 灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号 保护电阻R2，符号 电磁开关，符号 蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．
因为控制门电路的逻辑状态的物理量是输入端的电平，而非电流或电阻，所以要 将R1与RG组成分压电路，把光敏电阻因光照而发生的电阻变化，转换成电压变化， 加到输入端A. 4．按图10－3－2连好电路． 5．改变RT的温度，观察蜂鸣器什么时候报警． 6．改变滑动变阻器的阻值，分析变阻器阻值大小和报警温度的关系．
2．光控开关的工作原理(如图10－3－1) 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(3.4 V)，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(1.6 V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，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．
请回答：
压力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 ……
电阻 R/Ω
300 270 240 210 180
150
120 ……
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的体重是
【例2】青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用 光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻 值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如 白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏 电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打 开．电磁开关的内部结构如图10－3－4所示.
斯密特触发器，4～6 V学生电源，滑动变阻器，发光二极管，光敏电阻，电 阻，蜂鸣器，导线若干、热敏电阻．
1．按照图10－3－1连好电路． 2．对RG进行光照，逐渐由亮变暗，观察发光二极管的发光情况． 3．改变滑动变阻器滑动片的位置，重复第二步，分析想让天更黑一些才发光，
需要将滑动变阻器的阻值调大还是调小．
【实验：传感器的简单应用】复习
1．体会传感器在实际生活中的应用； Nhomakorabea2．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路和温控电路的工作原理． 3．利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器电路．
一、光控开关实验电路如图10－3－1所示． 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(1.6V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25V)， 而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8V)，Y会从低电平跳到高 电平(3.4 V)．
【例1】如图10－3－3所示，某同学设计了一个路灯自动控制门电路，天黑了， 让路灯自动接通，天亮了，让路灯自动熄灭．图中RG是一个光敏电阻，当 有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著地减小．R是可调电阻，起分压作用， J为路灯总开关控制继电器(图中未画路灯电路)．
(1)在图中虚线框处画出接入的斯密特触发器． (2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应如何调节R才能在天色较暗时开关 自动接通？说明道理． 解析：(1) (2)R应调大些．这样在初状态，A点电平较高(原来RG较小，I较大，R两端电压 较大)，天色较暗时，RG增加较多，才能使A点电平降低到使Y点电平由低到高的 突变，使J两端电压变大，J导通．
解析：电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分．根据光敏电阻的特性，可知 光敏电阻应串联在控制电路中，为了保护励磁线圈，保护电阻也应该串联在控制 电路中．灯泡连入工作电路．因为励磁线圈允许的最大电流Im＝0.1 A，所以励磁 线圈两端允许的最大电压Um＝ImR＝20 V；保护电阻的最小值
答案：(1)如图所示 (2)①20 160～520 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间 接通；不吸合时，3、4之间断开 ③电磁起重机
(2)回答下列问题： ①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________ V，保 护电阻R2的阻值范围为________ Ω. ②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接 线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合 本题中电磁开关内部结构图说明． 答：___________________________________________________________. ③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子． 答：_________________________________________________________.
二、温度报警器电路如图10－3－2所示． 1．简单介绍：
图10－3－2中蜂鸣器可以选用YMD和HMB型，它两端的直流电压为4 V～6 V时会发出鸣叫声，RT为热敏电阻，常温下阻值约为几百欧，温度 升高时阻值减小，R1的最大电阻可在1 kΩ～2 kΩ之间选择，接通电源后， 先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声，再用热水使热敏电阻的温度升高， 到达某一温度时就会发出报警声．