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3实验:传感器的应用实验一:用光控开关控制电路【实验目的】1.了解光控开关的工作原理。2.练习利用传感器制作自动控制设备。【实验原理】1.斯密特触发器:(1)特点:斯密特触发器:当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6V)时,输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25V),当输入端电压下降到另一个值(0.8V)时,输出端会从低电平跳到高电平(3.4V)。(2)功能:可以将连续变化的模拟信号转化为突变的数字信号(3)电路符号:知识拓展:电平是电子电路中的专业术语,在逻辑电路中,常把电势的高低叫做“电平”的高低,“输出低电平”的意思是输出端处于低电势的状态,“高电平”则反之。2.光控开关:(1)电路图:(2)工作原理:①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。②当天色暗到一定程度时,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,则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)。③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0.8V时,输出端Y突然由低电平跳到高电平,二极管LED熄灭。3.光控开关控制电路:(1)电路图:(2)工作原理:①天较亮时,光敏电阻RG阻值较小,斯密特触发器输入端A电压较低,则输出端Y输出高电平,线圈中无电流,电磁继电器J不工作,工作电路不通,灯不亮。②天较暗时,光敏电阻RG阻值增大,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突然由高电平跳到低电平,有电流通过线圈,电磁继电器J开始工作,接通工作电路,灯自动开启。③天逐渐变亮后,光敏电阻RG阻值逐渐减小,斯密特触发器输入端A电势逐渐降低,当降低到一定值(0.8V)时,输出端Y突然由低电平跳到高电平,线圈中不再有电流通过,则电磁继电器J自动切断工作电路的电源,使灯熄灭。【实验器材】光控开关实验:斯密特触发器、发光二极管、二极管、电磁继电器、灯泡(6V,0.3A)、可变电阻R1(最大阻值51kΩ)、电阻R2(330Ω)、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5V)、导线若干、黑纸。实验二:使用温控开关控制报警电路【实验目的】1.了解温度开关的工作原理。2.练习利用温控开关制作温度自动报警器。【实验原理】1.温度自动报警器电路:2.温度自动报警器工作原理:(1)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。(2)当温度升高时,热敏电阻RT的阻值减小,斯密特触发器的输入端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,报警温度不同。【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1kΩ)、集成电路实验板、直流电源(5V)、导线若干、烧杯(盛有热水)。【实验过程】一、光控开关控制电路实验步骤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。二、温度报警器实验步骤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。【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,否则将烧坏门电路集成块。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。类型一光控开关的应用【典例1】把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源连成电路如图所示,制成光电报警装置。当报警器有光照射时,蜂鸣器发声,当没有光照或者光照很弱时,蜂鸣器不发声。①光敏电阻:光敏电阻受光照后,阻值会变小。②干簧管继电器开关:由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成,如图所示。当线圈中有一定的电流时,线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化,两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时,磁场消失,簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。电路已经连接一部分,请将电路完整连接好。世纪金榜导学号【正确解答】电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关外面接线构成一个回路;而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关里面的两个接线构成又一个回路。当有光照时,光敏电阻变小,使得干簧管继电器开关存在磁场,导致开关接通,最终使得蜂鸣器发声。答案:见正确解答类型二用热敏电阻控制电路【典例2】如图甲所示为热敏电阻的R-t图象,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器线圈的电阻为200Ω。当线圈中的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电电池的电动势E=8V,内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热电源。世纪金榜导学号(1)图甲说明热敏电阻的阻值随着温度的升高而______(选填“增大”“减小”或“不变”)。(2)应该把恒温箱内加热器接______(选填“AB”或“CD”)端。(3)如果要使恒温箱内的温度保持100℃,滑动变阻器R1接入电路的电阻值为______Ω。【正确解答】(1)由图甲可知热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小;(2)当温度较低的时候,热敏电阻的电阻较大,电路中的电流较小,此时继电器的衔铁与AB部分连接,此时是需要加热的,恒温箱内的加热器要工作,所以该把恒温箱内的加热器接在A、B端。(3)当温度达到100℃时,加热电路就要断开,此时的继电器的衔铁要被吸合,即控制电路的电流要到达20mA=0.02A,根据闭合电路欧姆定律可得:I=解得:R1=150Ω。答案:(1)减小(2)AB(3)15010ERRR，【总结提升】在解答本题的时候要分析清楚,控制电路和加热电路是两个不同的电路,只有当温度较低,需要加热的时候,加热电路才会工作,而控制电路是一直通电的。