第13章 3實(shí)驗(yàn) 傳感器應(yīng)用

6.3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用第六章傳感器【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知道二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光特性。2、知道晶體三極管的放大特性。3、掌握邏輯電路的基本知識(shí)和基本應(yīng)用。1．普通二極管和發(fā)光二極管

（1）普通二極管具有___________，符號(hào)是_______.

（2）發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱是________，除了具有______外，導(dǎo)電時(shí)還能

，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?/p>

。符號(hào)是_______。

2.晶體三極管

（1）三極管具有

作用。（2）晶體三極管能夠?qū)⑽⑷醯男盘?hào)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。符號(hào)____（3）傳感器輸出的電流和電壓

，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(duì)集電極c的電流起了控制作用。元件介紹：斯密特觸發(fā)器是特殊的

電路，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值_____V時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平調(diào)到低電平

V，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候

V，Y會(huì)從低電平跳到高電平

V。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為

的

信號(hào)。而這正是進(jìn)行光控所需要的。元件介紹：1.60.250.80.34集成斯密特觸發(fā)器引腳圖VccGND光控開關(guān)的電路圖1、圖中的接地符號(hào)表示電路的公共端。并非與大地連接。2、電平即電勢(shì)目的：使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開啟非門3、控制燈亮和熄滅需要一種跳變的開關(guān)量，所以要用斯密特觸發(fā)器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)4、R2是發(fā)光二極管的限流電阻，通過它的電流不超過10mA光控開關(guān)的工作原理1、白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；2、當(dāng)天色暗到一定程度，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值（如1.6V），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了）。電磁繼電器的工作原理當(dāng)線圈A中通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵B向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)D向下與E接觸，將工作電路接通，當(dāng)線圈A中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)D與E分離，自動(dòng)切斷工作電路?？刂齐娐返墓ぷ髟?、天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低，則輸出端Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；2、天較暗時(shí)，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動(dòng)開啟；3、天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低，降到一定值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線圈A不再有電流，則電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅。思考與討論1、要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？R1的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個(gè)值（如1.6V），就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。2、用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？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電路。溫度報(bào)警器的工作原理1、常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(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；2、當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，Rl的阻值不同，則報(bào)警溫度不同。怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？應(yīng)減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高．思考與討論加速度計(jì)例、課本第61頁問題與練習(xí)第1題：由題：滑動(dòng)片4指在變阻器正中央時(shí)，P、Q等勢(shì)，電壓表指在中央零刻度；分析：如圖滑動(dòng)片4向左端滑動(dòng)，左端電阻小，電流流過時(shí)電勢(shì)降落小，故Q點(diǎn)電勢(shì)高于P，電壓表指針向零點(diǎn)左側(cè)偏；且加速度越大，偏轉(zhuǎn)越大。恒溫箱1、答：加熱器應(yīng)接在A、B端。析：溫度超過后，R電阻減小，線圈電流增大，銜鐵被吸合，與C、D接通，A、B斷開，加熱器停止加熱。2、可變電阻為100Ω例、課本第61頁問題與練習(xí)第2題：磁傳感器1、利用線性霍爾元件，測(cè)量電流的大小：2、利用開關(guān)型霍爾元件，測(cè)量物體的轉(zhuǎn)速：每轉(zhuǎn)1圈記錄一次信號(hào)，配合秒表記錄時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)n課堂練習(xí)1、現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干．如圖所示，試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路。要求溫度低于某一溫度時(shí)，電爐絲自動(dòng)通電供熱，超過某一溫度時(shí)，又可以自動(dòng)斷電，畫出電路圖說明工作過程。

工作過程：閉合S當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器電流不能使它工作，K接通電爐絲加熱．當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，熱敏電阻減小到某值，通過電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止供熱．當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值，又重復(fù)前述過程．2、用如圖所示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警。可供選擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。課堂練習(xí)1．當(dāng)門閉著時(shí)，永久磁鐵使干簧管接通，斯密特觸發(fā)器輸入端與電源負(fù)極相連，處于低電平，則輸出端為高電平，故蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)開門時(shí)，沒有磁鐵作用，干簧管不通，斯密特觸發(fā)器輸入端為高電平，則輸出端為低電平，則蜂鳴器通電，發(fā)聲報(bào)警．書后習(xí)題第2題：設(shè)計(jì)一個(gè)電熱水器的控制方案?！玆Jak220V書后習(xí)題加速度計(jì)例、課本第61頁問題與練習(xí)第1題：由題：滑動(dòng)片4指在變阻器正中央時(shí)，P、Q等勢(shì)，電壓表指在中央零刻度；分析：如圖滑動(dòng)片4向左端滑動(dòng)，左端電阻小，電流流過時(shí)電勢(shì)降落小，故Q點(diǎn)電勢(shì)高于P，電壓表指針向零點(diǎn)左側(cè)偏；且加速度越大，偏轉(zhuǎn)越大。半定量推導(dǎo)：設(shè)滑塊向左偏離s，由牛頓第二定律：2kｓ=ｍａ在電流大小不變時(shí)，UQP∝s所以：加速度越大，指針偏轉(zhuǎn)越大加速度計(jì)如圖所示為一個(gè)加速度傳感器，質(zhì)量為m的滑塊2可以在光滑的框架1中平移，滑塊兩側(cè)用彈簧3拉著，R為滑動(dòng)變阻器，4是滑動(dòng)片，它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離成正比，兩個(gè)電池E的電壓相同，電壓表指針的零點(diǎn)調(diào)在中央，當(dāng)P端的電勢(shì)高于Q端時(shí)，指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)物體具有圖示方向的加速度a時(shí)，電壓表的指針將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？1、滑動(dòng)片4指在變阻器正中央時(shí)，P、Q等勢(shì)，電壓表指在中央零刻度；2、如圖滑動(dòng)片4向左端滑動(dòng)，左端電阻小，電流流過時(shí)電勢(shì)降落小，故Q點(diǎn)電勢(shì)高于P，電壓表指針向零點(diǎn)左側(cè)偏；且加速度越大，偏轉(zhuǎn)越大。恒溫箱如圖所示，用圖甲的熱敏電阻與繼電器組成圖乙所示的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈電阻為150Ω，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。繼電器供