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111 選修3-2第六章第4節(jié)：傳感器的應(yīng)用實驗學案 課前預習學案 一、預習目標 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和基本應(yīng)用。 二、預習內(nèi)容 1、普通二極管和發(fā)光二極管 特點： 作用： 2．晶體三極管 特點： 作用： 3．邏輯電路 邏輯門電路符號圖包括與門，或門，非門， （1）．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 ，只有當所有輸入端輸入都同為 時，輸出才是1. （2）．或邏輯 對于或門電路，只要一個輸入端輸入為1，則輸出一定是 ，反之，只有當所有輸入端都為 時，輸出端才是0. （3）.非門電路 對于非門電路，當輸入為0時，輸出總是 ，當輸入為1時，輸出反而是 ，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 電路，當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值 V時，輸出端Y會突然從高電平調(diào)到低電平 V，而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候 V，Y會從低電平跳到高電平 V。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為 的 信號。而這正是進行光控所需要的。 LED R2 R1 RG A Y +5V 4． 應(yīng)用實例 （1）、光控開關(guān) 電路組成： 觸發(fā)器，電阻，發(fā)光二極管LED模仿路燈，滑線變阻器，定值電阻，電路如圖所示。 工作原理： (2)．溫度報警器（熱敏電阻式報警器） 結(jié)構(gòu)組成：斯密特觸發(fā)器， 電阻，蜂鳴器，變阻器，定值電阻，如圖所示。 R1 RT A Y +5V 工作原理： 三、提出疑惑 同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中 疑惑點 疑惑內(nèi)容 課內(nèi)探究學案 一、學習目標 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和基本應(yīng)用。 二、學習過程 探究一：（！）普通二極管和發(fā)光二極管 1、二極管具有單向?qū)щ娦? 2、發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝?，導電時還能發(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。 （2） 晶體三極管 1、三極管具有電流放大作用。 2、晶體三極管能夠?qū)⑽⑷醯男盘柗糯?，晶體三極管的三個極分別是發(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 邏輯門電路符號圖包括與門，或門，非門， 1．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. ?2．或邏輯 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. 3.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。 4.斯密特電路： 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(diào)到低電平0.25V，而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候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(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號。而這正是進行光控所需要的。 LED R2 R1 RG A Y +5V 探究點二：應(yīng)用實例 1、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模仿路燈，滑線變阻器，定值電阻，電路如圖所示。 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?qū)妷?.8V，LED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。 特別提醒：要想在天暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大一些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值1.6V，就需要RG的阻值達到更大，即天色更暗。 拓展：如果電路不用發(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。如下圖。 R1 RG A Y +5V 高壓工作電路 ~ 220V 2．溫度報警器（熱敏電阻式報警器） 結(jié)構(gòu)組成：斯密特觸發(fā)器，熱敏電阻，蜂鳴器，變阻器，定值電阻，如圖所示。 R1 RT A Y +5V 工作原理：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，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(diào)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。 特別提示：要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應(yīng)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。 3、 反思總結(jié) 本節(jié)課主要學習了以下幾個問題： 1、 二極管的特點和作用： 2、 三極管的特點和作用： 3、 斯密特觸發(fā)器的特點和作用： 4、 當堂檢測 1．測溫儀使用的是（ ） A．光傳感器 B．紅外線傳感器 C．溫度傳感器 D．超聲波傳感器 2．下列器件是應(yīng)用光傳感器的是（ ） A．鼠標器 B．火災(zāi)報警器 C．測溫儀 D．電子秤 3．鼠標器使用的是（ ） A．壓力傳感器 B．溫度傳感器 C．光傳感器 D．紅外線傳感器 4．關(guān)于電飯鍋的說法正確的是（ ） A．電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是氧化鐵 B．鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時失去鐵磁性 C．用電飯鍋燒水，水開時能自動斷電 D．用電飯鍋煮飯時，若溫控開關(guān)自動斷電后，它不能自動復位 5．應(yīng)用溫度傳感器可以遠距離讀取溫度的數(shù)值，這是把_________轉(zhuǎn)變?yōu)開________的一大優(yōu)點． 6．測溫儀中的測溫元件可以是熱敏電阻、_________、熱電偶等，還可以是_________等． 7．如圖，將萬用表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻RG的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的中央．若用不透光的黑紙將RG包裹起來，表針將向_________（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射RG，表針將向_________（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動． 8．簡單地說，光敏電阻就是一個簡單的_________傳感器，熱敏電阻就是一個簡單的_________傳感器． 9．機械式鼠標器的內(nèi)部中的光傳感器接收到的是斷續(xù)的_________，輸出相應(yīng)的_________信號． 10．煙霧散射式火災(zāi)報警器內(nèi)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． 課后練習與提高 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． 2．如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻．當照射光強度增大時（ ） A．電壓表的示數(shù)增大 B．R2中電流減小 C．小燈泡的功率增大 D．電路的路端電壓降低 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． 4．設(shè)計制作一個溫度自動控制裝置（溫控報警器）：自己設(shè)計一個由熱敏電阻作為傳感器的簡單自動控制實驗．在圖6-3-6中畫出設(shè)計電路，并進行連接． 答案：當堂檢測 1、答案：C 2、答案：AB 3、答案：C 4、答案：BD 5、答案：非電學量 電學量 6、答案：金屬熱電阻 紅外線敏感元件 7、答案：左 右 8、答案：光電 熱電 9、答案：紅外線脈沖 電脈沖10、答案：高 小 課后練習與提高 1、答案：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(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能． 2、答案：ABCD 3、答案：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． 4、答案：將由熱敏電阻為主要元件的溫控電路接入左側(cè)接線柱，報警電路接右側(cè)接線柱． 111