遼寧省大連市高中物理-第6章-傳感器-6.3-傳課件(PPT 43頁)

1、導 入 新 課上節(jié)課我們學習了溫度傳感器、光傳感器及其工作原理。請大家回憶一下我們學了哪些具體的溫度、光傳感器？第1頁，共43頁。天花板上的火災報警器電飯鍋鼠標器非接觸式紅外測溫儀第2頁，共43頁。 這節(jié)課我們將結合簡單邏輯電路中的知識學習由門電路以及傳感器控制的電路問題。第3頁，共43頁。第三節(jié) 傳感器的應用實驗第4頁，共43頁。 （1）知識與技能 知道二極管的單向導電性和發(fā)光二極管的發(fā)光特性。 知道晶體三極管的放大特性。 掌握邏輯電路的基本知識和基本應用。教 學 目 標第5頁，共43頁。 （2）過程與方法 通過實驗的方法，讓學生在組裝和調試中，更為深入地認識傳感器的應用。 掌握邏輯電路的基

2、本知識和基本應用。 第6頁，共43頁。 （3）情感態(tài)度與價值觀 培養(yǎng)學生的學習興趣，倡導以創(chuàng)新為主，實踐為重的素質教育理念。第7頁，共43頁。教學重點：傳感器的應用實例。 教學難點：由門電路控制的傳感器的工作原理。 教學重、難點第8頁，共43頁。本 節(jié) 導 航1.實驗1 光控開關2.實驗2 溫度報警器第9頁，共43頁。 1.實驗1 光控開關第10頁，共43頁。晶體管普通二極管 具有_導電性，在電子電路中有多種運用，在用多用電表歐姆檔測量二極管的正向導通電阻時，黑表筆應接二極管的_極，若發(fā)現(xiàn)阻值較大，則與黑表筆接觸的是二極管的_極。 單向正負第11頁，共43頁。發(fā)光二極管 除了具有單向導電性外，

3、導電時還能發(fā)光，用磷鎵或磷砷化鎵等半導體材料制成，直接將_能轉化為_能。 電光第12頁，共43頁。發(fā)光二極管的電路圖形符號第13頁，共43頁。晶體三極管 （）晶體三極管能夠把微弱的信號_。常用的三極管是用_和_制成的，它有三個極，分別為_，_，_。放大硅鍺發(fā)射極e基極b集電極c第14頁，共43頁。 （）傳感器輸出的電流或電壓很_，用一個三極管可以放大幾十倍以至上百倍。三極管的放大作用表現(xiàn)為_的電流對_的電流起了控制作用。微弱基極b集電極c第15頁，共43頁。 三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把正塊半導體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式

4、有 PNP和NPN兩種，如圖從三個區(qū)引出相應的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。第16頁，共43頁。 發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結叫發(fā)射結，集電區(qū)和基區(qū)之間的 PN結叫集電極。基區(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)“發(fā)射”的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里。第17頁，共43頁。 NPN型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射的是自由電子，其移動方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結在正向電壓下的導通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。第18頁，共43頁。 邏輯電路是以二進制為原理、實現(xiàn)數(shù)字信號邏輯運算和操作的電路

5、。分組合邏輯電路和時序邏輯電路。前者的邏輯功能與時間無關，即不具記憶和存儲功能，后者的操作按時間程序進行。由于只分高、低電平，抗干擾力強，精度和保密性佳。廣泛應用于計算機、數(shù)字控制、通信、自動化和儀表等方面。這里我們主要說邏輯門電路。邏輯電路第19頁，共43頁。與邏輯 對于與門電路，只要一個輸入端輸入為0，則輸出端一定是0，只有當所有輸入端輸入都同為1時，輸出才是1?；蜻壿?對于或門電路，只要一個輸入端輸入為1，則輸出一定是1，反之，只有當所有輸入端都為0時，輸出端才是0。第20頁，共43頁。非門電路 對于非門電路，當輸入為0時，輸出總是1，當輸入為1時，輸出反而是0，非門電路也稱反相器。第2

6、1頁，共43頁。判斷下列是什么門電路的真值表？有何特點？與門或門非門符號：AY1符號AYB1AYB&第22頁，共43頁。什么是電平？ 電平：在電子技術中，習慣上常用“電平”來描述邏輯電路的輸入端和輸出端的狀態(tài)。其實，電平指的是某個端點與“地”之間的電壓，或者說，如果以接地端的電勢為零，那么電平表示的是某個端點的電勢。斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。第23頁，共43頁。斯密特觸發(fā)器74LS14集成斯密特觸發(fā)器引腳圖第24頁，共43頁。 斯密特觸發(fā)器是特殊的非門電路，當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值1.6V時，輸出端Y會突然從高電平調到低電平0.25V，而當輸入端A的電壓下降到另一個值的

7、時候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)變化的模擬信號轉換為突變的數(shù)字信號。而這正是進行光控所需要的。第25頁，共43頁。輸入1.6V(高電平)，輸出0.25V(低電平)。輸入0.8V(低電平)，輸出3.4V(高電平)。斯密特觸發(fā)器的特點第26頁，共43頁。實驗1：模仿路燈光控實驗 電路組成：斯密特觸發(fā)器，光敏電阻，發(fā)光二極管LED模仿路燈，滑線變阻器，定值電阻，電路。LEDR2R1RGAY+5V第27頁，共43頁。 工作原理：天明時，RG變小，流過R1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上的電壓低于正向導通電壓1.8V，L

8、ED不會發(fā)光，當天色暗到一定程度時，RG變大，輸入端A的電壓升高到某一個值1.6V時，輸出端Y突然從高電平跳到低電平0.25V，此時加在LED上的正向電壓大于導通電壓1.8V，二極管LED發(fā)光。 第28頁，共43頁。 思考：要想在天更暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大些還是調小些？為什么？ 特別提醒：要想在天暗時路燈才會亮，應該把R1的阻值調大一些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值1.6V，就需要RG的阻值達到更大，即天色更暗。 第29頁，共43頁。 在圖乙中,用白熾燈模仿路燈,為何要用到繼電器？ 乙 由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來啟閉工作

9、電路。第30頁，共43頁。電磁繼電器的工作原理 當線圈 A中通電時，鐵芯中產生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動動觸點D向下與E接觸，將工作電路接通，當線圈A中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點D與E分離，自動切斷工作電路。第31頁，共43頁。工作原理圖第32頁，共43頁。J是什么？Ja是什么？ 繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”。R1RGAY+5V高壓工作電路220V第33頁，共43頁。 2.實驗2 溫度報警器第34頁，共43頁。結構組成 斯密特觸發(fā)器，熱敏電阻，蜂鳴器，變阻器，定值電阻。第35頁，共43頁。工作原理 常溫下，調整R1的阻值使斯

10、密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲，當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢升高，當達到某一值（高電平），其輸出端由高電平調到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報警聲，R1的阻值不同，則報警器溫度不同。 第36頁，共43頁。特別提示 要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應該減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高 。第37頁，共43頁。課 堂 小 結 1.二極管的特點和作用:單向導電性,發(fā)光二極管不但能單向導電性,還能發(fā)光。 2.三極管的特點:能放大微弱的電流。 3.斯密

11、特觸發(fā)器的特點和作用:觸發(fā)器其實由6個非門電路組成。 4.斯密特觸發(fā)器的應用:光控電路,溫度報警器。 第38頁，共43頁。課 堂 練 習 1.如圖是利用光敏電阻自動計數(shù)的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是光電傳感器光敏電阻。試簡要敘述自動計數(shù)的原理。第39頁，共43頁。 解答：當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變小，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變低；當傳送帶上有物品擋住由A射向B的信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變高。這種高低交替變化的信號經(jīng)過信號處理系統(tǒng)的處理，就會自動將其轉化為相應的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能。第40頁，共43頁。 2.煙霧散射式火災報警器內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平常光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)_電阻狀態(tài)。當有煙霧時因其對光的散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變_。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報。高 小 第41頁，共43頁。 3.在電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器，請簡要敘述一下電熨斗如何自動控制溫度。 解答：雙金屬片的膨脹系數(shù)不同，上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層的金屬。當溫度變化時，由于雙金屬片的膨脹系數(shù)不同從而控制電路的通斷，以達到控制溫度的目的。