高二物理人教版選修32實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用

1、.實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用重/難點(diǎn)重點(diǎn)：理解斯密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)，可以分析光控電路的工作原理。 溫度報(bào)警器的電路工作原理。難點(diǎn)：光控電路和溫度報(bào)警器電路的工作原理。 重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：斯密特觸發(fā)器是特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值1.6V時(shí)，輸出端Y會突然從高電平調(diào)到低電平0.25V，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候0.8V，Y會從低電平跳到高電平3.4V。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號。難點(diǎn)分析：光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)中要想在天暗時(shí)路燈才會亮，應(yīng)該把的阻值調(diào)大一些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓到達(dá)某個(gè)值1.6V，就需要的阻值到達(dá)更大，即天色

2、更暗。溫度報(bào)警器實(shí)驗(yàn)要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)該減小的阻值，阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入到達(dá)高電平，那么熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。打破策略一、普通二極管和發(fā)光二極管1二極管具有單向?qū)щ娦?發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝?，?dǎo)電時(shí)還能發(fā)光，普通發(fā)光二極管使用磷化鎵或磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8V。二、晶體三極管晶體三極管，是半導(dǎo)體根本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列

3、方式有 PNP和NPN兩種，如圖從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b,發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的 PN結(jié)叫集電極?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射的是空穴，其挪動方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射的是自由電子，其挪動方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。晶體三極管具有電流放大作用，其本質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最根本的和最重要的特性。我們將的

4、比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號“表示。電流放大倍數(shù)對于某一只三極管來說是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會有一定的改變?？偨Y(jié)：1三極管具有電流放大作用。2晶體三極管可以將微弱的信號放大，晶體三極管的三個(gè)極分別是發(fā)射極e，基極b和集電極c。3傳感器輸出的電流和電壓很小，用一個(gè)三極管可以放大幾十倍或幾百倍，三極管的放大作用表現(xiàn)為基極b的電流對集電極c的電流起了控制作用。三、邏輯電路1與邏輯對于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為0，那么輸出端一定是0，只有當(dāng)所有輸入端輸入都同為1時(shí)，輸出才是1。2或邏輯對于或門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為1，那么輸出一定是1，反之，只有當(dāng)所有輸入端都

5、為0時(shí)，輸出端才是0。3. 非門電路對于非門電路，當(dāng)輸入為0時(shí)，輸出總是1，當(dāng)輸入為1時(shí)，輸出反而是0，非門電路也稱反相器。4.斯密特電路：斯密特觸發(fā)器是特殊的非門電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值1.6V時(shí)，輸出端Y會突然從高電平調(diào)到低電平0.25V，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值0.8V的時(shí)候，Y會從低電平跳到高電平3.4V。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號。而這正是進(jìn)展光控所需要的。四、應(yīng)用實(shí)例LEDR2R1RGAY+5V1、光控開關(guān)電路組成： 斯密特觸發(fā)器，光敏電阻，發(fā)光二極管LED模擬路燈，滑線變阻器，定值電阻，電路如下圖。工作原理：天明時(shí)，變小

6、，流過的電流變大，A端輸入電壓降低到0.8V，Y會從低電平跳到高電平3.4V，LED上的電壓低于正向?qū)妷?.8V，LED不會發(fā)光，當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，變大，輸入端A的電壓升高到某一個(gè)值1.6V時(shí)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平0.25V，此時(shí)加在LED上的正向電壓大于導(dǎo)通電壓1.8V，二極管LED發(fā)光。特別提醒：要想在天暗時(shí)路燈才會亮，應(yīng)該把的阻值調(diào)大一些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓到達(dá)某個(gè)值1.6V，就需要的阻值到達(dá)更大，即天色更暗。 拓展：假如電路不用發(fā)光二極管來模擬，直接用在電路中，就必須用到電磁繼電器。如以下圖。R1RGAY+5V高壓工作電路220V2溫度報(bào)警器熱敏電阻式報(bào)警器構(gòu)造組成：斯密特觸發(fā)器，熱敏電阻，蜂鳴器，變阻器，定值電阻，如下圖。R1RTAY+5V工作原理：常溫下，調(diào)整的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，那么輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲，當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一值高電平，其輸出端由高電平調(diào)到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，的阻值不同，那么報(bào)警器溫度不同。特別提示：要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)該減小的阻值，阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入到達(dá)高電平，那么熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。打破反思本節(jié)有關(guān)技術(shù)的內(nèi)容非常豐富，但在教學(xué)要求上不同于技術(shù)