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返回,第,3,节,第六章,理解教材新知,把握热点考向,应用创新演练,考向二,考向三,考向一,一、实验目的,(1),利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器。,(2),提高电子技术方面的设计和制作能力。,二、实验原理,1,光控开关,(1),电路如图,6,3,1,所示。,图,6,3,1,(2),斯密特触发器的工件原理：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,(1.6 V),时，输出端,Y,会突然从高电平跳到低电平,(0.25 V),，而当输入端,A,的电压下降到另一个值的时候,(0.8 V),，,Y,会从低电平跳到高电平,(3.4 V),。,(3),光控开关的原理,(,如图,6,3,1,所示,),：白天，光照强度较大，光敏电阻,R,G,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；当天暗到一定程度时，,R,G,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,1.6 V,，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,),，这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的。,2,温度报警器,(1),电路如图,6,3,2,所示。,图,6,3,2,(2),工作原理：常温下，调节,R,1,的阻值使斯密特触发器输入端,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,R,T,阻值减小，斯密特触发器输入端,A,的电压升高，当达到某一值,(,高电平,),时，其输出端,Y,由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声。,R,1,的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节,R,1,来调节蜂鸣器的灵敏度。,三实验器材,1,光控开关实验,斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡,(6 V,，,0.3 A),、可变电阻,R,1,(,最大阻值,51 k),、电阻,R,2,(330),、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源,(5 V),、导线若干、黑纸。,2,温度报警器实验,斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻,R,1,(,最大阻值,1 k),、集成电路实验板、直流电源,(5 V),、导线若干、烧杯,(,盛有热水,),。,四实验步骤,1,光控开关,(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,R,1,，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。,2,温度报警器,(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,R,1,，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。,五、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，否则继电器不能正常工作。,(3),光控开关实验中要想天更暗时,“,路灯,”,才会亮，应该把,R,1,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,R,1,的阻值调大些。,例,1,如图,6,3,3,所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯的示意图，试说明其工作原理。,图,6,3,3,解析,(1),电磁继电器的工作原理,因集成电路允许通过的电流较小，白炽灯泡工作电流较大，所以使用继电器来启闭工作电路。如题图所示虚线框内是电磁继电器,J,，,D,为动触点，,E,为静触点。当线圈,A,中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁,B,向下运动，从而带动触点,D,向下与,E,接触，工作电路接通；当线圈,A,中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁,B,在弹簧作用下拉起，带动触点,D,与,E,分离，自动切断工作电路。,(2),控制电路工作原理,天较亮时，光敏电阻,R,G,阻值较小，斯密特触发器输入端,A,电势较低，则输出端,Y,输出高电平，线圈,A,中无电流，工作电路不通。,天较暗时，光敏电阻,R,G,电阻增大，斯密特触发器输入端,A,电势升高，当升高到一定值时，输出端,Y,由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈,A,，电磁继电器工作，接通工作电路，使灯自动开启。,天明后，,R,G,阻值减小，斯密特触发器输入端,A,电势逐渐降低，降到一定值时，输出端,Y,突然由低电平跳到高电平，则线圈,A,不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，灯熄灭。,答案,见解析,例,2,在制作光控电路实验中，某,同学按图,6,3,4,所示电路将元件安装完,毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通,电源时，灯泡不发光，原因可能是,(,),A,二极管两极接反,B,R,1,与,R,G,位置颠倒,C,R,1,阻值太小,D,灯泡被断路,图,6,3,4,解析,由题可知若二极管接反，光线暗时，二极管上为负向电压，无法导通，灯泡不亮，,A,项正确；若,R,1,与,R,G,位置颠倒，则光线较暗时，,Y,端为高电平，晶体管不导通，灯泡不发光，,B,项正确；若,R,1,阻值太小，,Y,端一直为低电平，灯泡一直发光，,C,项错误；灯泡断路时无法发光，,D,正确。,答案,ABD,例,3,某学生为测量一个物体的质,量，找到一个力电转换器，该转换器的,输出电压正比于受压面的压力,(,比例系数,为,k,),，如图,6,3,5,所示，测量时先调节,输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压,U,。,现有下列器材：力电转换器、质量为,m,0,的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干，待测物体,(,可置于力电转换器的受压面上,),。,图,6,3,5,请完成对该物体质量的测量。,(1),设计一个电路图，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大。,(2),简要说明测量步骤，求出比例系数,k,，并测出待测物体的质量,m,。,(3),请设想实验中可能会出现的一个问题。,解析,(1),设计的电路图如图所示。,(3),实验中可能会出现的问题有：,待测物体的质量超过此力电转换器的量程。,因电源电压不够而输出电压调不到零。,答案,见解析,点此进入,
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