§X6.4傳感器的應用實例
學習目標：
１、知道二極管的單向導電性和發(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和基本應用.
４、綜合實驗培養(yǎng)動手能力，體會物理知識實際中的應用.
自主學習：
１、普通二極管和發(fā)光二極管
（１）二極管具有＿＿＿＿＿＿導電性。
（２）發(fā)光二極管除了具有單向導電性外，導電時還能＿＿＿＿。普通的發(fā)光二極管是用磷化鎵和磷砷化鎵等半導體材料制成，直接將電能轉化為光能。該類發(fā)光二極管的正向導通電壓大于1.8v.
２、晶體三極管
（１）晶體三極管能夠把微弱的信號＿＿＿＿＿。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的電流對電極c的電流起了控制作用。
３、邏輯電路
（１）對于與門電路，只要一個輸入端輸入為“＿＿”，則輸出端一
定是“０”；反之，只有當所有輸入都同時為“＿＿”，輸出才是“１”。
（２）對于或門電路，只要有一個輸入“＿＿”，則輸出一定是“１”；反之，只有當所有輸入都同時為“＿＿”時，輸出才是“０”。
（３）非門電路中，當輸入為“０”時，輸出總是“＿＿”；當輸入為“１”時，輸出反而是“＿＿”。非門電路也稱為反相器。
（４）斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門。
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：溫度報警器電路如圖所示，請說明其工作原理。

針對訓練：
1、可以用型號為74LS14的非門集成電路，發(fā)光二極管和限流電阻組成一個邏輯電平檢測器，電路如圖所示。使用時，將檢測器的輸入端Ａ接到被測點。

請分析：當被測點為高電平時，LED是否發(fā)光？低電平時呢？說出道理。

２、隨著人們生活質量的提高，自動干手機已進入家庭洗手間，當人將濕手靠近干手機時，機內(nèi)的傳感器便驅動電熱器加熱，于是有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機能使傳感器工作，這是因為（ ）
Ａ、改變了濕度 Ｂ、改變了溫度 Ｃ、改變了磁場 Ｄ、改變了電容

能力訓練：
1、大多樓道燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟，而在白天，即使有聲音它也沒有反應。
（１）控制電路中接入了哪幾種傳感器？
（２）這幾種傳感器的信號，應通過哪幾種門電路后，再進入執(zhí)行電路？
２、當前大量使用的磁敏器是霍爾元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。它是將霍爾元和放大器集成在一個芯片內(nèi)，其輸出的電壓與感受到的磁感應強度成正比地連續(xù)變化。請你提出一種方案，利用它測量電流的大小。
(２)另一種叫做“開關型”的，當磁場到一定程度時它才會輸出高電平，而在磁場弱到一定程度時輸出低電平（或者相反），也就是說，它只能在高、低電平之間躍變。請你提出一種方案，利用它測量物體的轉速。
３、要使例題１中路燈在天更暗時才會亮，應該怎樣調節(jié)Ｒ1的阻值？并說明原理。
４、要使例題２中的熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應怎樣調節(jié)Ｒ1的阻值？
并說明原理。
學后反思：

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參考答案
典型例題：
例1、解析：白天，光強度較大，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不導通；當天色暗到一定程度時，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導通發(fā)光(相當于路燈亮了)，這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的。
例2、解析：常溫下，調整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，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當溫度高時，熱敏電阻ＲT阻值減小,斯密特觸發(fā)器輸入端Ａ電勢升高，當達到某一值(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)出報警聲，Ｒ1的阻值不同，則報警溫度不同。
針對訓練：
１、當被測點為高電平時，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；當被測點為低電平時，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)因為點亮樓道燈需要同時具備兩個條，即足夠暗的光照和足夠大的聲音，所以要使用與門。
２、答：
(1)設計方案如右圖所示。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。線圈中通入的待測電流Ｉ越強，鐵芯間隙中的磁場強度就越大，則傳感器輸出的電壓越大。
(2)設計方案如圖所示。轉動物體１的邊緣上嵌入一個小永磁體２，霍爾傳感器３固定在近旁，并在計數(shù)電路和顯示屏４相連。物體每轉動一周，傳感器就輸出一個電壓脈沖，計數(shù)顯示的數(shù)字就增加１。配合秒表測出在時間t內(nèi)轉動的周數(shù)n，就可以計算出轉速。
３、答：要使在天更暗時路燈才會亮，應該把Ｒ1的阻值調大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端Ａ電壓達到某個值（如1.6v），就需要ＲG的阻值達到更大，即天色更暗。
４、答：要使熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，應減�。�1的阻值，Ｒ1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。

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