用音乐集成电路做_传感器简单应用_实验

用音乐集成电路做_传感器简单应用_实验

实验设计与技术

“传感器简单应用”

王

霞

河北省唐山市铁路中学（０６３０００）

在人教版高中物理第二册（必修加选修）学生实验十三“传感器简单应用”的实验中，主要是让学生认识简单传感器和掌握利用简单传感器实现自动控制，但完全按课本要求组织分组实验，会存在以下问题。

１．只了解热敏和光敏传感器。

２．实现简单温度自动控制实验电路对于高中学生来

说过于简单，且电路理论虽成立，但由于始终处于耗电状态，很难应用于实际生活中。

图１

门铃电路

电路工作，扬声器发出声音。调整分压器中普通电阻的值，就可以在温度变化到设定值时达到触发。它适用于各种超温或欠温报警的场合。例如，可用在婴儿踢被子时的报警和水开时的报警等装置中。

（２）光控传感器。在音乐集成电路的正极与触发端之间接上光敏电阻，它就是一个光控报警器。当光照到光敏电阻上时，它的阻值立即变小，触发端就得到了出发信号，输出端的扬声器就会发出声响，以示报警。在我们的日常生活中可做成天亮告知器、光控防盗钱包等。亦可用光敏二极管、光敏三极管和光电池等元件代替光敏电阻。

（３）振动控制传感器。在音乐集成电路的负极与触发端接上压电陶瓷片，由于压电陶瓷片受到振动就会产生电信号，从而触发音乐集成电路。在日常生活中它可以用于防盗或直接代替门铃的按钮，成为名副其实的来人告知器。

在电池正负极之间接入干簧管，它就（４）磁控传感器。

正旋交流电通过二极管后，会被截去负半周，只剩下正半周，从而转变为直流电。测量电源电流的电流计１所测量的是没经过整流的交流，所以其指针应该是左右摆动。测量整流电流的电流计２所测量的是整流后的直流，所以只会在０￣５Ａ范围内摆动，并且当电流计１指针反向摆动时，电流计２指针不动；当电流计１指针正向摆动时，电流计２指针同步正向摆动。通过对电流计１和电流计２的同步观察，我们可以知道，交流电通过二极管整流后只剩下正半周而变为直流了。

注意事项：为了便于观察，请注意将２个电流计并排放在一起。

３．学生动手动脑的过程少而简单，不利于培养学生自

主学习和探究的能力。如果使用教学仪器厂家的成套仪器，虽然解决了第２点中的问题，但教师很难给学生讲清电路的工作原理，学生容易产生模糊的认识。基于以上问题，笔者通过实践，利用音乐集成电路做此实验，有效地解决了以上问题。

音乐集成电路能产生各种音响效果，如奏出各种名歌名曲，能够模拟动物的叫声和各种语音提示等。它的电路连接非常简单，图１所示是它最常规的用法（门铃电路），即作发声装置。我们利用图１所示的电路，加上适当的简单传感器，就可以实现电路的自动控制了。

（１）温度传感器。将一个热敏电阻和一个电阻串联组成一个分压器并联在电池组的正负两端，分压器的中点与触发端相连接，就成为一个温控电路。当温度变化热敏电阻阻值随之变化时，分压器中点电位变化，触发音乐集成对刚学习完的示波器使用起来还不是很熟练，对所显示的波形与电路之间的联系还一时反应不过来。对此，我们可以再增加一个演示环节：利用两个电流计分别测量电源电流和整流电流，比较观察这两个电流计的指针偏转。这个演示环节的具体方案如下：

实验器材：信号发生器１台、若干导５Ａ电流计２个、线、整流二极管１只。

信号发生器产生５Ｖ／２５Ｈｚ的正旋交流电，２个电流计分别接入电源和整流电路中，对电源电流和整流电流（即２个并联电路）进行测量。

测量原理：由于二极管的单向导通性，有正负半周的

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２００７年第５期

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用音乐集成电路做_传感器简单应用_实验

ＳＨＩＹＡＮＪＩＡＯＸＵＥＹＵＹＩＱＩ

实验设计与技术

生物路和策曾高美

（４２１６００）

计实验时完全可以借鉴这种思想来构思自己的思路。

在设计实验时要防止粗心大意和２．严谨的设计过程。

想当然的做法，要科学严密地设计实验过程。特别是在设置对照实验时，一定要遵循单因子变量原则，保证只有惟一的一个变量，其他条件都相同。

在生物实验中经常使用一些３．遵守理化实验的要求。

理化实验仪器和药品，如天平、试管、滴瓶、量筒、乙醚、石油醚等。在使用这些仪器和药品时要严格按照理化实验要求执行，不能随便应付。

实验设计是一种综合能力，如对实验原理、实验数据、实验现象和实验结论等内容的分析、归纳和总结。通过此类题型，用以考查学生的理解能力、分析能力、综合能力、收集处理信息能力、逻辑思维能力、语言文字表达能力等。实验设计的方案是多元化的，实验设计的答案是开放的。规范，结论分析只要实验思路科学、严密，步骤设计合理、正确就行，不必强调答案的一致性。

下面笔者重点谈谈生物实验设计的思路及策略。一、生物实验设计的思路

实验设计的一般要求是，根据提供的实验材料和仪某个事实、某种器，设计一个方案来验证或说明某个原理、

结论或某一生命现象。这类题难度相对较大，解题思路一般从以下几方面着手。

４．注重学科特点。生物实验毕竟是研究生物的实验，

因此它又有其本身的特点。在实验设计时要考虑它的学科动物杂交实验、特点。例如，植物杂交实验中的年限计算、

动物生理实验中的可操作性等问题都要认真考虑，以免犯科学性错误。

二、生物实验设计的策略

生物学事１．准确把握实验目的。明确实验要验证的“实”是什么？要验证该“生物学事实”的哪一个方面？例如，已知唾液中含有淀粉酶，淀粉酶可以催化淀粉的水解；又知鸡蛋被加热到６５℃时会“变熟”，但不知唾液淀粉酶被

１．联系经典实验。教材中介绍的许多经典实验，如生

长素的发现、孟德尔遗传实验、细菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验等，在这些经典实验中较详尽地介绍了实验设计的原理、过程、结果等，体现了科学家严谨踏实的研究风观察→格，值得学习和借鉴。例如，孟德尔实验即体现了“实验→现象→解释→验证→结论”的研究过程，我们在设

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能对磁场作出检测。当磁铁靠近它时，音乐集成电路就会发出响声。它可以对门窗作防闯入报警，可用于冰箱忘关门时的报警，对各种位置相对固定的装置作防移动报警。如果把某一电路的部分导线做成线圈，绕在干簧管上，就可以作为这一电路过流报警器。

在正极和触发端之间引出导线，每根（５）湿控传感器。

导线上用铜片做成电极。当把电极插入水中时，电路就得到了触发信号，音乐集成电路开始工作，它可以作为水位检测装置。如果导线上做几组铜片电极，两组电极间接排放，调节极片之间的位置，极片之间的距离越近，传感器的灵敏度就越高。这样，它就可以对湿度作出检测。用它可作花盆缺水告知器、婴儿尿湿报警器等。

（６）传感器的综合应用（对学生知识的延伸）。如果把触发端和输出端加以开发利用，在触发端加接各种传感

器，输出端经信号放大带动继电器或其他元件，就能带动高电压、大电流的负载，而且使用非常安全。这时，整个装置就是名副其实的自动控制器，可以广泛地应用到我们的日常生活中。

以上介绍的电路装置所用到的都是一些常用元件，成本低，现象明显，并且可以让学生自己通过废旧利用提供部分材料（音乐贺卡和废旧玩具上都有音乐集成电路的应用），也可以用最简单的叮咚门铃（成本在３元左右）稍加改动，配以各种传感元件做本实验。同时，教师在本实验的基础上引导学生在课外做好研究性学习，让学生接触其他传感装置，如红外、超声、气敏等传感装置，并在此基础上组合两种或多种传感装置，做成各种多功能报警器，让学生在掌握知识的基础上充分体会自主学习和发明创造的快乐。

３４／２００７年第５

期

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