傳感器的應(yīng)用實(shí)例

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
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.
4、綜合實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)動(dòng)手能力,體會(huì)物理知識(shí)實(shí)際中的應(yīng)用.
自主學(xué)習(xí):
1、普通二極管和發(fā)光二極管
(1)二極管具有______導(dǎo)電性。
(2)發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝,?dǎo)電時(shí)還能____。普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵和磷砷化鎵等半導(dǎo)體材料制成,直接將電能轉(zhuǎn)化為光能。該類(lèi)發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8v.
2、晶體三極管
(1)晶體三極管能夠把微弱的信號(hào)_____。晶體三極管的三極分別為發(fā)射極e.基極b和集電極c.
(2)傳感器輸出的電流或電壓很___,用一個(gè)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)為基極b的電流對(duì)電極c的電流起了控制作用。
3、邏輯電路
(1)對(duì)于與門(mén)電路,只要一個(gè)輸入端輸入為“__”,則輸出端一
定是“0”;反之,只有當(dāng)所有輸入都同時(shí)為“__”,輸出才是“1”。
(2)對(duì)于或門(mén)電路,只要有一個(gè)輸入“__”,則輸出一定是“1”;反之,只有當(dāng)所有輸入都同時(shí)為“__”時(shí),輸出才是“0”。
(3)非門(mén)電路中,當(dāng)輸入為“0”時(shí),輸出總是“__”;當(dāng)輸入為“1”時(shí),輸出反而是“__”。非門(mén)電路也稱(chēng)為反相器。
(4)斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門(mén)。
典型例題:
例1:如圖所示的光控電路,用二極管LED模仿路燈,RG為光敏電阻,R1的最大電阻為 ,R2為 ,試分析其工作原理。

例2:溫度報(bào)警器電路如圖所示,請(qǐng)說(shuō)明其工作原理。

針對(duì)訓(xùn)練:
1、可以用型號(hào)為74LS14的非門(mén)集成電路,發(fā)光二極管和限流電阻來(lái)組成一個(gè)邏輯電平檢測(cè)器,電路如圖所示。使用時(shí),將檢測(cè)器的輸入端A接到被測(cè)點(diǎn)。
請(qǐng)分析:當(dāng)被測(cè)點(diǎn)為高電平時(shí),LED是否發(fā)光?低電平時(shí)呢?說(shuō)出道理。

2、隨著人們生活質(zhì)量的提高,自動(dòng)干手機(jī)已進(jìn)入家庭洗手間,當(dāng)人將濕手靠近干手機(jī)時(shí),機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱,于是有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出,將濕手烘干,手靠近干手機(jī)能使傳感器工作,這是因?yàn)椋?)
A、改變了濕度 B、改變了溫度 C、改變了磁場(chǎng) D、改變了電容

能力訓(xùn)練:
1、大多樓道燈具有這樣的功能:天黑時(shí),出現(xiàn)聲音它就開(kāi)啟,而在白天,即使有聲音它也沒(méi)有反應(yīng)。
(1)控制電路中接入了哪幾種傳感器?
(2)這幾種傳感器來(lái)的信號(hào),應(yīng)通過(guò)哪幾種門(mén)電路后,再進(jìn)入執(zhí)行電路?
2、當(dāng)前大量使用的磁敏器件是霍爾元件與集成電路制在一起的磁傳感器,它有以下兩種。
(1)一種是“線性”的。它是將霍爾元件和放大器集成在一個(gè)芯片內(nèi),其輸出的電壓與感受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比地連續(xù)變化。請(qǐng)你提出一種方案,利用它來(lái)測(cè)量電流的大小。
(2)另一種叫做“開(kāi)關(guān)型”的,當(dāng)磁場(chǎng)到一定程度時(shí)它才會(huì)輸出高電平,而在磁場(chǎng)弱到一定程度時(shí)輸出低電平(或者相反),也就是說(shuō),它只能在高、低電平之間躍變。請(qǐng)你提出一種方案,利用它來(lái)測(cè)量物體的轉(zhuǎn)速。
3、要使例題1中路燈在天更暗時(shí)才會(huì)亮,應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)R1的阻值?并說(shuō)明原理。
4、要使例題2中的熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警,應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)R1的阻值?
并說(shuō)明原理。
學(xué)后反思:

參考答案
典型例題:
例1、解析: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;當(dāng)天色暗到一定程度時(shí),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(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),這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅,天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的。
例2、解析: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(wú)電流通過(guò)蜂鳴器,蜂鳴器不發(fā)聲;當(dāng)溫度高時(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,R1的阻值不同,則報(bào)警溫度不同。
針對(duì)訓(xùn)練:
1、當(dāng)被測(cè)點(diǎn)為高電平時(shí),斯密特觸發(fā)器輸入端A為高電平,則輸出端Y為低電平,故LED發(fā)光;當(dāng)被測(cè)點(diǎn)為低電平時(shí),A即為低電平,則輸出端Y為高電平,LED不發(fā)光。
2、A
能力訓(xùn)練:
1、答:
(1)接入了兩種傳感器:光傳感器(通常用的是光敏電阻);聲傳感器(通常用的是微型駐極體話筒)。
(2)因?yàn)辄c(diǎn)亮樓道燈需要同時(shí)具備兩個(gè)條件,即足夠暗的光照和足夠大的聲音,所以要使用與門(mén)。
2、答:
(1)設(shè)計(jì)方案如右圖所示。在C形軟鐵芯1上繞制線圈2,霍爾傳感器3置入鐵芯的間隙中,并與數(shù)字毫伏表4相連。線圈中通入的待測(cè)電流I越強(qiáng),鐵芯間隙中的磁場(chǎng)強(qiáng)度就越大,則傳感器輸出的電壓越大。
(2)設(shè)計(jì)方案如圖所示。轉(zhuǎn)動(dòng)物體1的邊緣上嵌入一個(gè)小永磁體2,霍爾傳感器3固定在近旁,并在計(jì)數(shù)電路和顯示屏4相連。物體每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,傳感器就輸出一個(gè)電壓脈沖,計(jì)數(shù)顯示的數(shù)字就增加1。配合秒表測(cè)出在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的周數(shù)n,就可以計(jì)算出轉(zhuǎn)速。
3、答:要使在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮,應(yīng)該把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。

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