2012届高考物理第二轮知识点传感器的应用实例归纳总结复习

编辑: 逍遥路 关键词: 高三 来源: 高中学习网


§X6.4传感器的应用实例
学习目标:
1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性.
2、知道晶体三极管的放大特性.
3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用.
4、综合实验培养动手能力,体会物理知识实际中的应用.
自主学习:
1、普通二极管和发光二极管
(1)二极管具有______导电性。
(2)发光二极管除了具有单向导电性外,导电时还能____。普通的发光二极管是用磷化镓和磷砷化镓等半导体材料制成,直接将电能转化为光能。该类发光二极管的正向导通电压大于1.8v.
2、晶体三极管
(1)晶体三极管能够把微弱的信号_____。晶体三极管的三极分别为发射极e.基极b和集电极c.
(2)传感器输出的电流或电压很___,用一个三极管可以放大几十倍以至上百倍。三极管的放大作用表现为基极b的电流对电极c的电流起了控制作用。
3、逻辑电路
(1)对于与门电路,只要一个输入端输入为“__”,则输出端一
定是“0”;反之,只有当所有输入都同时为“__”,输出才是“1”。
(2)对于或门电路,只要有一个输入“__”,则输出一定是“1”;反之,只有当所有输入都同时为“__”时,输出才是“0”。
(3)非门电路中,当输入为“0”时,输出总是“__”;当输入为“1”时,输出反而是“__”。非门电路也称为反相器。
(4)斯密特触发器是具有特殊功能的非门。
典型例题:
例1:如图所示的光控电路,用二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻,R1的最大电阻为 ,R2为 ,试分析其工作原理。


例2:温度报警器电路如图所示,请说明其工作原理。

针对训练:
1、可以用型号为74LS14的非门集成电路,发光二极管和限流电阻组成一个逻辑电平检测器,电路如图所示。使用时,将检测器的输入端A接到被测点。

请分析:当被测点为高电平时,LED是否发光?低电平时呢?说出道理。


2、随着人们生活质量的提高,自动干手机已进入家庭洗手间,当人将湿手靠近干手机时,机内的传感器便驱动电热器加热,于是有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近干手机能使传感器工作,这是因为( )
A、改变了湿度 B、改变了温度 C、改变了磁场 D、改变了电容

能力训练:
1、大多楼道灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启,而在白天,即使有声音它也没有反应。
(1)控制电路中接入了哪几种传感器?
(2)这几种传感器的信号,应通过哪几种门电路后,再进入执行电路?
2、当前大量使用的磁敏器是霍尔元与集成电路制在一起的磁传感器,它有以下两种。
(1)一种是“线性”的。它是将霍尔元和放大器集成在一个芯片内,其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案,利用它测量电流的大小。
(2)另一种叫做“开关型”的,当磁场到一定程度时它才会输出高电平,而在磁场弱到一定程度时输出低电平(或者相反),也就是说,它只能在高、低电平之间跃变。请你提出一种方案,利用它测量物体的转速。
3、要使例题1中路灯在天更暗时才会亮,应该怎样调节R1的阻值?并说明原理。
4、要使例题2中的热敏电阻在感测到更高的温度时才报警,应怎样调节R1的阻值?
并说明原理。
学后反思:

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参考答案
典型例题:
例1、解析: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,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(1.6V),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。
例2、解析: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),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。
针对训练:
1、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。
2、A
能力训练:
1、答:
(1)接入了两种传感器:光传感器(通常用的是光敏电阻);声传感器(通常用的是微型驻极体话筒)。
(2)因为点亮楼道灯需要同时具备两个条,即足够暗的光照和足够大的声音,所以要使用与门。
2、答:
(1)设计方案如右图所示。在C形软铁芯1上绕制线圈2,霍尔传感器3置入铁芯的间隙中,并与数字毫伏表4相连。线圈中通入的待测电流I越强,铁芯间隙中的磁场强度就越大,则传感器输出的电压越大。
(2)设计方案如图所示。转动物体1的边缘上嵌入一个小永磁体2,霍尔传感器3固定在近旁,并在计数电路和显示屏4相连。物体每转动一周,传感器就输出一个电压脉冲,计数显示的数字就增加1。配合秒表测出在时间t内转动的周数n,就可以计算出转速。
3、答:要使在天更暗时路灯才会亮,应该把R1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RG的阻值达到更大,即天色更暗。
4、答:要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警,应减小R1的阻值,R1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。




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