高二【实验：传感器的简单应用】

2．温度报警器的工作原理：(如图10－3－2) 常温下，调整R1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RT 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)时，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，R1的阻值不同， 则报警温度不同．
________ kg.
解析：本题是传感器的应用问题，考查学生的实验与探究能力． (1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R＝300 Ω，
Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg. 答案：(1)1.6×10－2 (2)50
【例2】青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用 光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻 值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如 白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏 电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打 开．电磁开关的内部结构如图10－3－4所示.
因为控制门电路的逻辑状态的物理量是输入端的电平，而非电流或电阻，所以要 将R1与RG组成分压电路，把光敏电阻因光照而发生的电阻变化，转换成电压变化， 加到输入端A. 4．按图10－3－2连好电路． 5．改变RT的温度，观察蜂鸣器什么时候报警． 6．改变滑动变阻器的阻值，分析变阻器阻值大小和报警温度的关系．
斯密特触发器，4～6 V学生电源，滑动变阻器，发光二极管，光敏电阻，电 阻，蜂鸣器，导线若干、热敏电阻．
1．按照图10－3－1连好电路． 2．对RG进行光照，逐渐由亮变暗，观察发光二极管的发光情况． 3．改变滑动变阻器滑动片的位置，重复第二步，分析想让天更黑一些才发光，
需要将滑动变阻器的阻值调大还是调小．
1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励 磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开； 电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.
电磁开关内部结构图 图10—3—4
(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图． 光敏电阻R1，符号 灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号 保护电阻R2，符号 电磁开关，符号 蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．
二、温度报警器电路如图10－3－2所示． 1．简单介绍：
图10－3－2中蜂鸣器可以选用YMD和HMB型，它两端的直流电压为4 V～6 V时会发出鸣叫声，RT为热敏电阻，常温下阻值约为几百欧，温度 升高时阻值减小，R1的最大电阻可在1 kΩ～2 kΩ之间选择，接通电源后， 先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声，再用热水使热敏电阻的温度升高， 到达某一温度时就会发出报警声．
【例3】传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变 化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重 的电子秤，其测量部分的原理图如图10－3－5中的虚线框所示，它主要由 压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大 小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强 为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设 踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒 为4.8 V，取g＝10 m/s2.
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2．光控开关的工作原理(如图10－3－1) 白天，光强度较大，光敏电阻RG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(3.4 V)，发光二极管LED不导通；当天色暗到 一定程度时，RG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(1.6 V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，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．
(2)回答下列问题： ①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________ V，保 护电阻R2的阻值范围为________ Ω. ②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接 线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合 本题中电磁开关内部结构图说明． 答：___________________________________________________________. ③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子． 答：_________________________________________________________.
解析：电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分．根据光敏电阻的特性，可知 光敏电阻应串联在控制电路中，为了保护励磁线圈，保护电阻也应该串联在控制 电路中．灯泡连入工作电路．因为励磁线圈允许的最大电流Im＝0.1 A，所以励磁 线圈两端允许的最大电压Um＝ImR＝20 V；保护电阻的最小值
答案：(1)如图所示 (2)①20 160～520 ②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间 接通；不吸合时，3、4之间断开 ③电磁起重机
【例1】如图10－3－3所示，某同学设计了一个路灯自动控制门电路，天黑了， 让路灯自动接通，天亮了，让路灯自动熄灭．图中RG是一个光敏电阻，当 有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著地减小．R是可调电阻，起分压作用， J为路灯总开关控制继电器(图中未画路灯电路)．
(1)在图中虚线框处画出接入的斯密特触发器． (2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应如何调节R才能在天色较暗时开关 自动接通？说明道理． 解析：(1) (2)R应调大些．这样在初状态，A点电平较高(原来RG较小，I较大，R两端电压 较大)，天色较暗时，RG增加较多，才能使A点电平降低到使Y点电平由低到高的 突变，使J两端电压变大，J导通．
请回答：
压力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 ……
电阻 R/Ω
300 270 240 210 180
150
120 ……
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的体重是
【实验：传感器的简单应用】复习
1．体会传感器在实际生活中的应用； 2．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路和温控电路的工作原理． 3．利用斯密特触发器设计光控开关电路和温度报警器电路．
一、光控开关实验电路如图10－3－1所示． 1．斯密特触发器的工作原理
斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压 逐渐上升到某个值(1.6V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25V)， 而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8V)，Y会从低电平跳到高 电平(3.4 V)．