高二物理选修3-2 6.3 实验： 传感器的应用 LI

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第六章 传感器

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实验一 : 光控开关实验原理及知识准备(1)如图所示光控电路， )如图所示光控电路， 用发光二极管LED模仿路灯， 模仿路灯， 用发光二极管 模仿路灯 RG为光敏电阻，R1的最大电 为光敏电阻， 阻为51 , 阻为 k ,R2为 330 k , , 试分析其工作原理。 试分析其工作原理。 (2)要想在天更暗时路灯才会亮，应该把 1 )要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R 的阻值调大些还是调小些？为什么？ 的阻值调大些还是调小些？为什么？

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图乙中， 图乙中，用白炽 灯模仿路灯， 灯模仿路灯，为何 要用到继电器？ 要用到继电器

由于集成电路允许通过的电流较小， 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， 要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器 来启闭工作电路。 来启闭工作电路。

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实验： 实验：如图所示电磁继电器 工作电路， 工作电路，图中虚线框内 即为电磁继电器， 为动 即为电磁继电器，D为动 触点， 为静触点 为静触点. 触点，E为静触点.试分 析电磁继电器的工作原理。 析电磁继电器的工作原理。

中通电时， 当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔 中通电时 铁芯中产生磁场， 向下运动， 向下与E接触 铁B向下运动，从而带动动触点 向下与 接触，将 向下运动 从而带动动触点D向下与 接触， 工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失 工作电路接通，当线圈 中电流为零时， 中电流为零时 去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起 带动触点D与 在弹簧作用下拉起， 去磁性，衔铁 在弹簧作用下拉起，带动触点 与E 分离，自动切断工作电路. 分离，自动切断工作电路.

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试说明控制电路的工作原理。 试说明控制电路的工作原理。

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实验二: 实验二 温度报警器上一节我们学习了火灾报警器， 上一节我们学习了火灾报警器，它是利 用烟雾对光的散射作用， 用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光 引起光敏电阻的阻值变化， 引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警 的目的.这种设计其敏感性是否值的怀疑， 的目的.这种设计其敏感性是否值的怀疑， 你想过吗？既然发生火灾时， 你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要 升高， 升高，我们能不能用温度传感器来做成火 灾报警器呢？ 灾报警器呢？

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如图所示为温度 报警器的工作电路， 报警器的工作电路， 试分析其工作原理 。

常温下，调整 的阻值使斯密特触发器的输入端 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 处于高电平，无电流通过蜂 处于低电平， 处于高电平， 处于低电平 则输出端Y处于高电平 鸣器

,蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻 鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻 阻 值减小，斯密特触发器输入端A电势升高 电势升高， 值减小，斯密特触发器输入端 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， ),其输出端由高电平跳到低电平 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， 的阻值不同 的阻值不同， 鸣器通电，从而发出报警声，Rl的阻值不同，则报警 温度不同。 温度不同。

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怎样使热敏电阻 在感测到更高的温 度时才报警？ 度时才报警？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 报警， 的阻值， 阻值越小， 斯密特触发器输入端达到高电平， 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。 阻阻值要求越小，即温度越高。

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三: 课堂总结

光控开关 传感器的应用实例 温度报警器

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实例探究☆电磁继电器与自动控制【例1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电 现有热敏电阻、电炉丝、电源、 滑动变阻器、开关和导线若干.如图所示， 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， 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， 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. 断电，画出电路图说明工作过程.

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分析：热敏电阻 与滑动变阻器及电磁继电器构成低 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. 压控制电路.

解析： 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 工作过程：闭合S 阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，K接通电 阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作， 炉丝加热.当温度达到设计值时， 炉丝加热.当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某 通过电磁继电器的电流达到工作电流， 断开， 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， 炉丝断电，停止供热.当温度低于设计值，又重复前 述过程. 述过程.

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白天，光强度较大，光敏电阻 白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值 电阻值 较小，加在斯密特触发器A端的电压较低 端的电压较低， 较小，加在斯密特触发器 端的电压较低， 则输出端Y输出高电平 发光二极管LED不 输出高电平， 则输出端 输出高电平，发光二极管 不 导通；当天色暗到一定程度时，

的阻值增 导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增 大到一定值， 大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电 的电 压上升到某个值( ),输出端 压上升到某个值(1.6V),输出端 突然从 ),输出端Y突然从 高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通 高电平跳到低电平，则发光二极管 导通 发光(相当于路灯亮了), ),这样就达到了使 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. 路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的

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应该把R1的阻值调大些， 应该把 的阻值调大些，这样要使斯 的阻值调大些 密特触发器的输入端A电压达到某个值 电压达到某个值( 密特触发器的输入端 电压达到某个值(如 1.6V,就需要 的阻值达到更大， ,就需要RG的阻值达到更大，即天色 的阻值达到更大 更暗。 更暗。

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天较亮时，光敏电阻 阻值较小， 天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触 阻值较小 发器输入端A电势较低 则输出端Y输出高电平 电势较低， 输出高电平， 发器输入端 电势较低，则输出端 输出高电平， 线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时， 线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电 电阻增大， 电势升高， 阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端 电势升高， 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 当升高到一定值，输出端 由高电平突然跳到低电 有电流通过线圈A,电磁继电器工作， 平，有电流通过线圈 ，电磁继电器工作，接通工 作电路，使路灯自动开启；天明后， 阻值减小 阻值减小， 作电路，使路灯自动开启；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， 电势逐渐降低， 斯密特触发器输入端 电势逐渐降低，降到一定值， 突然由低电平跳到高电平， 输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈 不再 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， 有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源， 路灯熄灭。 路灯熄灭。

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书后习题1.当门闭着时，永久磁铁使干簧管接通，斯密 当门闭着时，永久磁铁使干簧管接通， 特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平， 特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平， 则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时， 则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时， 没有磁铁作用，干簧管不通， 没有磁铁作用，干簧管不通，斯密特触发器输入 端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电， 端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通

电， 发声报警. 发声报警. 2.当被测点为高电平时，斯密特触发器输入端 .当被测点为高电平时， A为高电平，则输出端 应为低电平，故LED发 为高电平， 应为低电平， 为高电平 则输出端Y应为低电平 发 当被测点为低电平时， 即为低电平 即为低电平， 光；当被测点为低电平时，A即为低电平，则输 出端Y为高电平 为高电平， 不发光. 出端 为高电平，LED不发光. 不发光

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