1、4.3 实验：传感器的应用,一、实验目的 1.了解光控开关和温度报警器的工作原理 2.练习用传感器制作自动控制设备,二、实验原理 1.斯密特触发器：当输入端A的电压逐渐上升到某一值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，甲图中LED发光，乙图中蜂鸣器发声，当输入端A电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)，甲图中LED熄灭，乙图中蜂鸣器停止发声。,2.甲图中当光线较强，RG变小，给A点提供低电平，光线暗时，RG变大，A点为高电平。 3.乙图中温度正常，RT较大，A点为低电平，温度升高到一定值，RT减小到一定值，A点为高电平。 4.
2、可以调节R1，使不同光线或温度条件下A点获得高电平或低电平。,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R1(最大阻值51 k)、电阻R2(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R1(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、实验过程 1.光控开关(如图1)图1,(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
3、极管或灯泡在普通光照条件下不亮。 (4)用黑纸渐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态。 (5)渐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态。 (6)改变滑动变阻器的滑片位置，重复以上步骤。要想在天更黑一些路灯才会点亮，需要将滑动变阻器的阻值调大一些还是调小一些？通过做实验验证你的结论。,2.温度报警器(如图2)图2,(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)将热敏电阻放入热水中，注意蜂鸣器是否发声。 (5)将热敏电阻从热水中取出，注意峰鸣器是否发声。 (6)改变滑动变阻器的滑片位置，分析变
4、阻器的阻值大小和报警的关系。,五、结果与分析,六、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，否则电磁继电器不能正常工作。,例1 如图3所示的光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 k，R2为330 。白天，光的强度较大，光敏电阻RG的电阻值较_，加在斯密特触发器A端的电压较_，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED_(填“导通”或“不导通”)；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发
5、光二极管LED_(填“导通”或“不导通”)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的。,精典示例,图3,解析 白天，光照强度较大，光敏电阻RG的电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，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的电压上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会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)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的。 答案 小 低 不导通 导通,例2 如图4所示，是一个火警报警装置的逻辑电路图。RT是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值
6、很小，R是一个阻值较小的分压电阻。(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么温度高时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？,图4,解析 (1)温度较低时RT的阻值很大，R比RT小得多，因此P、X之间电压较大。要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门。 (2)高温时RT的阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起。 (3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，RT两端的电压降低，则外界温度不太高时，
7、就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声，因此R较大时，反应较灵敏。 答案 见解析,针对训练 一路灯控制装置如图5所示，E6.0 V，RG为光敏电阻，光照射RG时，RG变小。白天时，继电器J两端电压是较大还是较小？要使路灯比平时早一些时间亮起来，应如何调节R1?图5,答案 较小 调节R1使其变小,1.(温度报警器电路分析)(多选)如图6是温度报警器的电路示意图，下面对此电路的分析正确的是( )图6,A.当RT的温度升高时，其阻值减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声 B.当RT的温度升高时，其阻值减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声 C.当增大R1时，A端
8、电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声 D.当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声 答案 BC,2.(自动控制电路的分析与设计)如图7所示，某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈。P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是( )图7,A.A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联 B.A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联 C.C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联 D.C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联 解析 A、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压，线圈电流随信号电
9、压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，故选项A正确。 答案 A,3.(自动控制电路的分析与设计)如图8所示是自动水位报警的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触。若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在_位置，绿灯泡应安在_位置(填“A”或“B”)。图8,解析 水位正常时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在A位置，当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置。 答案 B A,4.(光控开关电路分析与设计)光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图9所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果。图9,解析 电路连接如图所示。当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器B工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭。当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻A的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮。答案 见解析图,
