人教版物理选修3-2同步课件-6.4《传感器的应用实例》.ppt

高中物理 新人教版 选修 ３ - ２ 系列课件 第六章 《 传感器 》 第四节 《 传感器的应用实例 》 教学目标 （一）知识与技能 1 ．了解两个实验的基本原理。 2 ．通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。 （二）过程与方法 通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。 （三）情感、态度与价值观 在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。 ★ 教学重点 1 ．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。 2 ．温度报警器的电路工作原理。 ★ 教学难点 光控电路和温度报警器电路的工作原理。 ★ 教学方法 实验法、观察法、讨论法。 ★ 教学工具 实验过程中用到的有关器材、元器件等，由实验室统一准备 随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。 这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。 实验一 : 光控开关 实验原理及知识准备 （ 1 ）如图所示光控电路，用发光二极管 LED 模仿路灯， R G 为光敏电阻， R 1 的最大电阻为 51 kΩ ， R 2 为 330 kΩ ，试分析其工作原理。 （ 2 ）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把 R 1 的阻值调大些还是调小些？为什么？ 思考后看答案 思考后看答案 图乙中，用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器 ？ 由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路。 如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器， D 为动触点， E 为静触点．试分析电磁继电器的工作原理。 当线圈 A 中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁 B 向下运动，从而带动动触点 D 向下与 E 接触，将工作电路接通，当线圈 A 中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁 B 在弹簧作用下拉起，带动触点 D 与 E 分离，自动切断工作电路． 实验： 试说明控制电路的工作原理。 思考后看答案 实验二 : 温度报警器 上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目的．这种设计其敏感性是否值的怀疑，你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？ 如图所示为温度报警器的工作电路，试分析其工作原理 。 常温下，调整 R 1 的阻值使斯密特触发器的输入端 A 处于低电平，则输出端 Y 处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻 R T 阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声， R l 的阻值不同，则报警温度不同。 怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？ 要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小 R 1 的阻值， R 1 阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。 ？思考 三 : 课堂总结 光控开关 温度报警器 传感器的应用实例 四 : 实例探究 ☆电磁继电器与自动控制 【 例 1】 现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程． 分析：热敏电阻 R 1 与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路． 解析： （ 1 ）电路图如图所示 （ 2 ）工作过程：闭合 S 当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作， K 接通电炉丝加热．当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流， K 断开，电炉丝断电，停止供热．当温度低于设计值，又重复前述过程． 白天，光强度较大，光敏电阻 R G 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， R G 的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A 的电压上升到某个值（ 1.6V ），输出端 Y 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天明熄灭，天暗自动开启的目的 . 你答对了吗? 应该把 R 1 的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端 A 电压达到某个值（如 1.6V ，就需要 R G 的阻值达到更大，即天色更暗。 你答对了吗? 天较亮时，光敏电阻 R G 阻值较小，斯密特触发器输入端 A 电势较低，则输出端 Y 输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻 R G 电阻增大，斯密特触发器输入端 A 电势升高，当升高到一定值，输出端 Y 由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈 A ，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后， R G 阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y 突然由低电平跳到高电平，则线圈 A 不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭。 你答对了吗? 五：书后习题 1 ．当门闭着时，永久磁铁使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁铁作用，干簧管不通，斯密特触发器输入端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发声报警． 2 ．当被测点为高电平时，斯密特触发器输入端 A 为高电平，则输出端 Y 应为低电平，故 LED 发光；当被测点为低电平时， A 即为低电平，则输出端 Y 为高电平， LED 不发光． 再见