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人教版 (新课标)选修3选修3-2第六章 传感器4 实验：传感器的应用学案
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这是一份人教版 (新课标)选修3选修3-2第六章 传感器4 实验：传感器的应用学案，共8页。学案主要包含了预习目标，预习内容，提出疑惑等内容，欢迎下载使用。
课前预习学案
一、预习目标
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。
二、预习内容
1、普通二极管和发光二极管
特点：
作用：
2．晶体三极管
特点：
作用：
3．逻辑电路
逻辑门电路符号图包括与门，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.
（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.
（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。
（4）.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。而这正是进行光控所需要的。
LED
R2
R1
RG
A
Y
+5V
应用实例
（1）、光控开关
电路组成： 触发器，电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
工作原理：
(2)．温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器， 电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。
R1
RT
A
Y
+5V
工作原理：
三、提出疑惑
同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中
课内探究学案
一、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。
二、学习过程
探究一：（！）普通二极管和发光二极管
1、二极管具有单向导电性
2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或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。
晶体三极管
1、三极管具有电流放大作用。
2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。
3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。
（三）逻辑电路
逻辑门电路符号图包括与门，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0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1.
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1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0.
3.非门电路
对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。
4.斯密特电路：
斯密特触发器是特殊的非门电路，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会突然从高电平调到低电平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3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。
LED
R2
R1
RG
A
Y
+5V
探究点二：应用实例
1、光控开关
电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
工作原理：天明时，RG变小，流过R1的电流变大，A端输入电压降低到0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V，LED上的电压低于正向导通电压1.8V，LED不会发光，当天色暗到一定程度时，RG变大，输入端A的电压升高到某一个值1.6V时，输出端Y突然从高电平跳到低电平0.25V，此时加在LED上的正向电压大于导通电压1.8V，二极管LED发光。
特别提醒：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。如下图。
R1
RG
A
Y
+5V
高压工作电路
~
220V
2．温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。
R1
RT
A
Y
+5V
工作原理：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），其输出端由高电平调到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同。
特别提示：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
反思总结
本节课主要学习了以下几个问题：
二极管的特点和作用：
三极管的特点和作用：
斯密特触发器的特点和作用：
当堂检测
1．测温仪使用的是（ ）
A．光传感器
B．红外线传感器
C．温度传感器
D．超声波传感器
2．下列器件是应用光传感器的是（ ）
A．鼠标器
B．火灾报警器
C．测温仪
D．电子秤
3．鼠标器使用的是（ ）
A．压力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．红外线传感器
4．关于电饭锅的说法正确的是（ ）
A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁
B．铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电
D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
5．应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是把_________转变为_________的一大优点．
6．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻、_________、热电偶等，还可以是_________等．
7．如图，将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将RG包裹起来，表针将向_________（填“左”或“右”）转动；若用手电筒光照射RG，表针将向_________（填“左”或“右”）转动．
8．简单地说，光敏电阻就是一个简单的_________传感器，热敏电阻就是一个简单的_________传感器．
9．机械式鼠标器的内部中的光传感器接收到的是断续的_________，输出相应的_________信号．
10．烟雾散射式火灾报警器内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平常光电三极管收不到LED发出的光，呈现_________电阻状态．当有烟雾时因其对光的散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变_________．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．
课后练习与提高
1．如图是利用光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是光电传感器——光敏电阻．试简要叙述自动计数的原理．
2．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻．当照射光强度增大时（ ）
A．电压表的示数增大
B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压降低
3．在电熨斗中装有双金属片温度传感器，请简要叙述一下电熨斗如何自动控制温度．
4．设计制作一个温度自动控制装置（温控报警器）：自己设计一个由热敏电阻作为传感器的简单自动控制实验．在图6-3-6中画出设计电路，并进行连接．
答案：当堂检测
1、答案：C
2、答案：AB
3、答案：C
4、答案：BD
5、答案：非电学量 电学量
6、答案：金属热电阻 红外线敏感元件
7、答案：左 右
8、答案：光电 热电
9、答案：红外线脉冲 电脉冲10、答案：高 小
课后练习与提高
1、答案：当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高．这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数字，实现自动计数的功能．
2、答案：ABCD
3、答案：双金属片的膨胀系数不同，上层金属的膨胀系数大于下层的金属．当温度变化时，由于双金属片的膨胀系数不同从而控制电路的通断，以达到控制温度的目的．
4、答案：将由热敏电阻为主要元件的温控电路接入左侧接线柱，报警电路接右侧接线柱．
疑惑点
疑惑内容
课前预习学案
一、预习目标
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。
二、预习内容
1、普通二极管和发光二极管
特点：
作用：
2．晶体三极管
特点：
作用：
3．逻辑电路
逻辑门电路符号图包括与门，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.
（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.
（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。
（4）.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。而这正是进行光控所需要的。
LED
R2
R1
RG
A
Y
+5V
应用实例
（1）、光控开关
电路组成： 触发器，电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
工作原理：
(2)．温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器， 电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。
R1
RT
A
Y
+5V
工作原理：
三、提出疑惑
同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中
课内探究学案
一、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。
二、学习过程
探究一：（！）普通二极管和发光二极管
1、二极管具有单向导电性
2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或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。
晶体三极管
1、三极管具有电流放大作用。
2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。
3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。
（三）逻辑电路
逻辑门电路符号图包括与门，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0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1.
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1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0.
3.非门电路
对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。
4.斯密特电路：
斯密特触发器是特殊的非门电路，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会突然从高电平调到低电平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3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。
LED
R2
R1
RG
A
Y
+5V
探究点二：应用实例
1、光控开关
电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
工作原理：天明时，RG变小，流过R1的电流变大，A端输入电压降低到0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V，LED上的电压低于正向导通电压1.8V，LED不会发光，当天色暗到一定程度时，RG变大，输入端A的电压升高到某一个值1.6V时，输出端Y突然从高电平跳到低电平0.25V，此时加在LED上的正向电压大于导通电压1.8V，二极管LED发光。
特别提醒：要想在天暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
拓展：如果电路不用发光二极管来模拟，直接用在电路中，就必须用到电磁继电器。如下图。
R1
RG
A
Y
+5V
高压工作电路
~
220V
2．温度报警器（热敏电阻式报警器）
结构组成：斯密特触发器，热敏电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。
R1
RT
A
Y
+5V
工作原理：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），其输出端由高电平调到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同。
特别提示：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
反思总结
本节课主要学习了以下几个问题：
二极管的特点和作用：
三极管的特点和作用：
斯密特触发器的特点和作用：
当堂检测
1．测温仪使用的是（ ）
A．光传感器
B．红外线传感器
C．温度传感器
D．超声波传感器
2．下列器件是应用光传感器的是（ ）
A．鼠标器
B．火灾报警器
C．测温仪
D．电子秤
3．鼠标器使用的是（ ）
A．压力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．红外线传感器
4．关于电饭锅的说法正确的是（ ）
A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁
B．铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电
D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
5．应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是把_________转变为_________的一大优点．
6．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻、_________、热电偶等，还可以是_________等．
7．如图，将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将RG包裹起来，表针将向_________（填“左”或“右”）转动；若用手电筒光照射RG，表针将向_________（填“左”或“右”）转动．
8．简单地说，光敏电阻就是一个简单的_________传感器，热敏电阻就是一个简单的_________传感器．
9．机械式鼠标器的内部中的光传感器接收到的是断续的_________，输出相应的_________信号．
10．烟雾散射式火灾报警器内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平常光电三极管收不到LED发出的光，呈现_________电阻状态．当有烟雾时因其对光的散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变_________．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．
课后练习与提高
1．如图是利用光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是光电传感器——光敏电阻．试简要叙述自动计数的原理．
2．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻．当照射光强度增大时（ ）
A．电压表的示数增大
B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压降低
3．在电熨斗中装有双金属片温度传感器，请简要叙述一下电熨斗如何自动控制温度．
4．设计制作一个温度自动控制装置（温控报警器）：自己设计一个由热敏电阻作为传感器的简单自动控制实验．在图6-3-6中画出设计电路，并进行连接．
答案：当堂检测
1、答案：C
2、答案：AB
3、答案：C
4、答案：BD
5、答案：非电学量 电学量
6、答案：金属热电阻 红外线敏感元件
7、答案：左 右
8、答案：光电 热电
9、答案：红外线脉冲 电脉冲10、答案：高 小
课后练习与提高
1、答案：当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高．这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数字，实现自动计数的功能．
2、答案：ABCD
3、答案：双金属片的膨胀系数不同，上层金属的膨胀系数大于下层的金属．当温度变化时，由于双金属片的膨胀系数不同从而控制电路的通断，以达到控制温度的目的．
4、答案：将由热敏电阻为主要元件的温控电路接入左侧接线柱，报警电路接右侧接线柱．
疑惑点
疑惑内容
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