2022年传感器的应用实验导学案 2.pdf

学习必备欢迎下载班级：组别：姓名：组内评价：教师评价：6.3 传感器的应用实验课 型：实验课【学习目标 】、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性. 、知道晶体三极管的放大特性. 、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用. 、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用. 【学习重点】：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。【学习难点】：由门电路控制的传感器的工作原理。【学习方法】：实验法、观察法、讨论法。自主学习 ：一、实验原理及知识准备阅读下列学习资料并总结出其特点和作用：（一） 、普通二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19 世纪末发现的点接触二极管效应，发展于20 世纪 30年代，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中提供固定偏压和进行过压保护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体发射机中的发射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。按结构分：点接触型二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED 。由镓（ Ga）与砷（ AS ） 、磷（ P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。发光二极管与普通二极管一样是由一个 PN 结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，就能产生自发辐射的荧光。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 4 页学习必备欢迎下载、普通二极管和发光二极管（）二极管具有导电性。（）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，能直接将电能转化为能。该类发光二极管的正向导通电压大于1.8v. （3）二极管有二根引脚，较长的是极。发光二极管只有加上一定的向电压，才能导通发光，工作电流只有几毫安，最大不得超过10mA 。过大的电流会损坏二极管，在使用时必须合适的限流电阻。（二）逻辑电路逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。这里我们主要说逻辑门电路。2、逻辑门电路包括与门，或门，非门。（1）与逻辑对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是，只有当所有输入端输入都同为时，输出才是1. 符号图（2）或逻辑对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是，反之，只有当所有输入端都为时，输出端才是0. 符号图（3）非门电路对于非门电路， 当输入为 0 时，输出总是， 当输入为1 时， 输出反而是，非门电路也称反相器。符号图3、斯密特电路：斯密特触发器是特殊的电路，当加在它的输入端A 的电压逐渐上升到某个值V 时，输出端 Y会突然从高电平调到低电平V，而当输入端A 的电压下降到另一个值的时候V，Y会从低电平跳到高电平V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为的信号，以实现开关功能。而这正是进行光控所需要的。合作探究二、实验1、光控开关问题 1、电路组成：触发器，电阻 RG，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器R1，定值电阻R2，电路如图所示。问题 2、电路图分析（ 1）图中的接地符号表示电路的，并非与大地连接。5V电源的负极是与连接的。（ 2）在电子技术中，习惯上常用“电平”来描述逻辑电路的输入端和输出端的状态，其实，电平指的就是某个端点与“地”之间的。或者说，如果以接地端的电势为0，那么电平表示的就是某个端点的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 4 页学习必备欢迎下载（ 3）因为控制门电路的逻辑状态的物理量是输入端的，而不是电流或电阻，所以要将电阻R1与光敏电阻RG组成串联分压电路，反光敏电阻因光照面发生的的变化，转换为的变化，加到非门的输入端A。（ 4）控制灯光亮与灭需要的是一种跳变的开关量，面光敏电阻输出的是变化的模拟量，所以要用把模拟信号转换为数字信号。（ 5）R2是发光二极管的限流电阻，使通过它的电流不超过 mA。问题 3、试分析其工作原理。问题 4、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？问题5、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？并联二极管起什么作用？问题 6、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问题 7、试说明控制电路的工作原理。三、实验2、温度报警器问题 8、温度报警器的工作电路如图所示，的变化是如何引起A端电压变化的？问题 9、试分析其工作原理。问题 10、怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？四、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来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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 4 页学习必备欢迎下载2、与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1” （）A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1 3、或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0” （）A.0 0 B.1 0 C.0 1 D.1 1 4、联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0” ，投赞成或弃权时输入“1” ，提案通过为“1” ，通不过为“0” ，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（）A.与门B.非门C.或门D.与非门5、图是一个复合门电路，由一个x 门电路与一个非门组成.若整个电路成为一个与门，则x 电路应是（）A.与门B.或门C.与非门D.或非门6、 “第 4 题”中的整个电路若成为一个或门，则x 电路应是（）7、如图是一个三输入端复合门电路，当C 端输入“ 1”时， A、 B 端输入为何时输出端Y输出“ 1” （）A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1 8、如图所示，一个三输入端复合门电路，当输入为1 0 1 时，输出为 _.（填“0”或“ 1” ）9、与非门可以改装成一个非门，方法为只用一个输入端如A 端，而另一个输入端B 端输入稳定信号，则为把与非门改装成非门，B 端应始终输入_.（填“ 0”或“ 1” ）五、学习总结、点评本节课主要学习了以下几个问题：六、课余作业1、课下阅读教材附录，了解“一些元器件的原理和使用要点”。2、思考并回答“问题与练习”。1、光控开关2、温度报警器器传感器的应用实验精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 4 页