雅礼64传感器的应用实验

第六章第六章传感器传感器第四节第四节传感器的应用实例传感器的应用实例长沙市雅礼中学长沙市雅礼中学邓勇邓勇逻辑关系逻辑关系 ABZ结果结果结果条件条件 “与与”逻辑关系逻辑关系结果结果“或或”逻辑关系逻辑关系结果条件条件ABZA“非非”逻辑关系逻辑关系结果结果Z条件条件真值表真值表 与门与门 或门或门 非门非门 符号符号 AY1AYB&AYB1知识回顾知识回顾二极管的特点和作用二极管的特点和作用 1、二极管具有单向导电性、二极管具有单向导电性 2、发光二极管除了具有、发光二极管除了具有单向导电性单向导电性外，导电时还外，导电时还能能发光发光，普通发光二极管使用，普通发光二极管使用磷化镓磷化镓或或磷砷化镓磷砷化镓等半导体材料制成，直接将等半导体材料制成，直接将电能电能转化为转化为光能光能，该，该类发光二极管的正向导通电压大于类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。知识回顾知识回顾三极管的特点和作用1、三极管具有、三极管具有电流放大电流放大作用。作用。2、晶体三极管能够将微弱的信号、晶体三极管能够将微弱的信号放大放大，晶体三极，晶体三极管的三个极分别是管的三个极分别是发射极发射极e，基极基极b和和集电极集电极c。3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以可以放大放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为现为基极基极b的电流对的电流对集电极集电极c的电流起了的电流起了控制控制作用。作用。知识回顾知识回顾斯密特触发器斯密特触发器斯密特触发器斯密特触发器是特殊的是特殊的非门电路非门电路，当加在它的输入端，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端时，输出端Y会突会突然从然从高电平高电平调到调到低电平低电平0.25V，而当输入端，而当输入端A的电的电压下降到另一个值压下降到另一个值0.8V的时候，的时候，Y会从低电平跳到会从低电平跳到高电平高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的。斯密特触发器可以将连续变化的模拟模拟信号信号转换为突变的转换为突变的数字信号数字信号。而这正是进行光控所。而这正是进行光控所需要的。需要的。知识准备知识准备实验实验1:光控开关光控开关实验原理及知识准备实验原理及知识准备（1）如图所示光控电路，用发）如图所示光控电路，用发光二极管光二极管LED模仿路灯，模仿路灯，RG为为光敏电阻，光敏电阻，R1的最大电阻为的最大电阻为51 k，R2为为 330 k，试分析其，试分析其工作原理。工作原理。（1）当光较）当光较强强时，光敏电阻较时，光敏电阻较小小，电势差较，电势差较小小，斯密特触发器斯密特触发器A端电势较端电势较低低，Y端电势较端电势较高高，由，由于于LED右右端也为端也为高高电势，路灯不亮；当光较电势，路灯不亮；当光较暗暗时，时，光敏电阻较光敏电阻较大大，电势差较，电势差较大大，斯密特触发器斯密特触发器A端端电势较电势较高高，Y端电势较端电势较低低，由于，由于LED右右端为端为高高电电势，路灯亮势，路灯亮实验实验1、光控开关、光控开关（2）天更暗时光敏电阻的阻值）天更暗时光敏电阻的阻值更大更大，要使，要使路灯此时才路灯此时才亮亮，则，则 的比例要保持不变，的比例要保持不变，这样这样斯密特触发器斯密特触发器A端达到的临界电势值端达到的临界电势值不不变变，此时应把此时应把R1的阻值的阻值调大调大一些。一些。（2）要想在天更暗时路）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把灯才会亮，应该把R1的阻的阻值调大些还是调小些？值调大些还是调小些？为什么？为什么？UURGR1 图乙中，用白炽图乙中，用白炽灯模仿路灯，为何灯模仿路灯，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，就要使用继电器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。思维拓展思维拓展电磁继电器的工作原理电磁继电器的工作原理 如图所示电磁继电器如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，即为电磁继电器，D为动为动触点，触点，E为静触点试分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。（1）天较暗时，）天较暗时，RG较大，斯密特触发器较大，斯密特触发器A端高电端高电势，势，Y端为低电势，端为低电势，线圈线圈 A中通电，铁芯中产生磁场，中通电，铁芯中产生磁场，吸引吸引衔铁衔铁B向下向下运动，从而带动动触点运动，从而带动动触点D向下与向下与E接触，接触，将工作电路将工作电路接通接通，电磁继电器的工作原理电磁继电器的工作原理（2）天较）天较亮亮时，时，RG较较小小，斯密特触发器，斯密特触发器A端端低低电势，电势，Y端为端为高高电电势，线圈势，线圈A中电流为中电流为零零，电磁铁，电磁铁失去磁性失去磁性，衔铁，衔铁B在弹簧作用下在弹簧作用下拉起拉起，带动触点，带动触点D与与E分离，自动分离，自动切断切断工作电路工作电路 实验二实验二:温度报警器温度报警器 上一节我们学习了火灾报警器，它是利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，使火灾发出的光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，从而达到报警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，环境温度要你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火升高，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？如图所示为温度如图所示为温度报警器的工作电路，报警器的工作电路，试分析其工作原理试分析其工作原理。常温下，调整常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端的阻值使斯密特触发器的输入端A处于处于低电平低电平，则输出端，则输出端Y处于处于高电平高电平，无电流无电流通过蜂通过蜂鸣器，蜂鸣器鸣器，蜂鸣器不发声不发声；当温度；当温度升高升高时，热敏电阻时，热敏电阻RT阻阻值值减小减小，斯密特触发器输入端，斯密特触发器输入端A电势电势升高升高，当达到某，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平低电平，蜂，蜂鸣器鸣器通电通电，从而发出报警声，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警的阻值不同，则报警温度不同。温度不同。怎样使热敏电阻怎样使热敏电阻在感测到更高的温在感测到更高的温度时才报警？度时才报警？热敏电阻温度升高时电阻变小，为使其在热敏电阻温度升高时电阻变小，为使其在感测到更高的温度时才报警，应感测到更高的温度时才报警，应减小减小R R1 1的阻的阻值，值，使使 的比例保持不变，从而的比例保持不变，从而使斯密特使斯密特触发器触发器输入端输入端仍然为仍然为高电平高电平，输出端为，输出端为低电低电平，平，则热敏电阻在更高的温度时才报警。则热敏电阻在更高的温度时才报警。UUR1RT三三:课堂总结课堂总结光控开关光控开关温度报警器温度报警器传感器的应用实例传感器的应用实例实例探究实例探究 电磁继电器与自动控制电磁继电器与自动控制【例【例1 1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继现有热敏电阻、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，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，试设计一个温控电路要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自电炉丝自动通电供热，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动断电，画出电路图说明工作过程分析：热敏电阻分析：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低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 1）电路图如图所示）电路图如图所示 （2 2）工作过程：闭合）工作过程：闭合S S当温度低于设计值时热敏电阻当温度低于设计值时热敏电阻阻值阻值大大，通过电磁继电器电流，通过电磁继电器电流不能不能使它工作，使它工作，K K接通电接通电炉丝加热当温度达到设计值时，热敏电阻炉丝加热当温度达到设计值时，热敏电阻减小减小到某到某值，通过电磁继电器的电流达到值，通过电磁继电器的电流达到工作电流工作电流，K K断开断开，电，电炉丝断电，炉丝断电，停止停止供热当温度低于设计值，又重复前供热当温度低于设计值，又重复前述过程述过程 【例【例2 2】用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、小灯泡、学时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、小灯泡、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。ecab解解：光敏电阻受到光照射时电阻变小：光敏电阻受到光照射时电阻变小，将光敏电阻、，将光敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联串联接入继接入继电器的电器的a、b端，如图示：端，如图示：将交流电源与路灯接入将交流电源与路灯接入c、e之间。之间。220V 光暗时光敏电阻值光暗时光敏电阻值大大，ab间电流间电流小小，磁性弱，磁性弱，ce处于处于闭合闭合，灯，灯亮亮。光亮时，光敏电阻值光亮时，光敏电阻值小小，ab间电流间电流大大，磁性强，磁性强，吸住吸住衔铁，电路衔铁，电路ce处断处断开，开，灯灭灯灭。课后习题答案课后习题答案1 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，斯密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，斯密特触发器输入没有磁铁作用，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，斯密特触发器输入端A为高电平，则输出端为高电平，则输出端Y应为低电平，故应为低电平，故LED发发光；当被测点为低电平时，光；当被测点为低电平时，A即为低电平，则输即为低电平，则输出端出端Y为高电平，为高电平，LED不发光不发光