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关键词:555定时器; LabVIEW; 光敏电阻; 自动测试系统
中图分类号:TN911.734 文献标识码:A 文章编号:1004373X(2012)22013602
0 引 言
光敏电阻器件是光信号转换类传感器,光敏电阻不只局限于对光的探测,它还可以作为探测元件组成其他传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的变化即可,因而在工业自动控制及智能机器人中得到广泛应用[1]。本测试系统主要用于光敏电阻的光照特性的研究,装置包含电路板的设计,电路的制作,信号的接收和采集电路,光电信号的控制等,由LabVIEW语言编写程序 ,并对这些器件的性能数据、脉冲进行处理分析等一系列过程,组成一个完整的可以对光敏电阻的特性进行自动测试、记录、分析的系统。处理方法相对比较简单,系统可应用光电自动测试系统中的测量分析,它可广泛应用于为路灯监控、高压控制、温度监测、防盗等电子行业[24]。
1 光敏电阻测量方案的实现及模块电路
电阻测量的方案很多,最基本的就是根据R的定义式来测量。根据R=U/I求电阻,这种测量方法要同时测出2个模拟量,不易实现自动化,因此,运用数字电子技术并结合当代最新科技成果,设计转换频率测电阻是目前的要求。很多仪表都是把较难测量的物理量转变成精度较高且较容易测量的物理量。基于此思路,把电阻的参数转换成频率信号,然后用LabVIEW程序采集计数后再运算并求出R的值并送显示,转换原理是555多谐RC振荡器。其实,这种转换就是把模拟量近似地转化为数字量,频率是LabVIEW程序很容易处理的数字量,这种数字化处理一方面便于使仪表实现智能化;另一方面也避免了由指针读数引起的误差[59]。
1.1 系统方案设计分析
本设计方案的整体框图如图1所示。采用由主控芯片NE555P组成的RC振荡电路把要测的电阻的阻值转换成频率值,然后由计算机LabVIEW程序采集检测频率值,再把频率值换算成电阻值送显。电阻的自动筛选是由键盘输入筛选要求的阻值大小及其允许的误差值,经软件把要求与测得的电阻值进行比较,把结果送显。自动测量信号并显示测得的阻值曲线图是由计算机LabVIEW程序控制外置电路LED灯电压变化,从而使其发光光强发生改变,以致其阻值大小产生变化,然后由软件逐步检测阻值并由软件处理后以曲线图形显示在液晶屏上。
图2是一个由555时基电路构成的多谐振荡电路,由该电路可以测出量程在100 Ω~1 MΩ的电阻。该电路的振荡周期为:T=t1+t2=(In 2)(R+Rx)C+(In 2)RxC
=(In 2)(R+2Rx)C
(1)式中:t1为输出高电平的时间;t2为输出低电平的时间,则Rx=12(ln 2)fC-12R。
图2 由555定时器组成的多谐振荡电路2 信号采集和处理
自动测试系统的信号采集处理为软硬件处理,通采集卡采集的来自振荡电路输出的电信号,经过设计的LabVIEW程序处理分析,最后把结果从液晶屏显示出来[10]。采集程序如图3所示。程序按顺序向AO口(模拟输出,到LED)输出线性变化的N个电压值,输出每个电压值的同时555定时器芯片的信号通过AI(模拟输入)采集到计算机,将信号进行傅里叶变换后得到频谱曲线。然后通过找出频谱曲线的最大波峰对应的横坐标得到该信号的频率,最后把得出的N个频率代入公式中,就得到N个电压对应N个电阻的值的曲线。另用一个变阻箱代替光敏电阻并在光敏电阻阻值范围内取20个值进行输出频率的测量,画出关系图为一次函数曲线,用LabVIEW得出斜率与截距再代入主程序模块输出理论曲线并与LabVIEW从光敏电阻采集得到的实验曲线进行对比。
用一个变阻箱代替光敏电阻接入电路并在光敏电阻的变化阻值范围取20个值用示波器测量出每个阻值时的输出频率,并利用LabVIEW软件实现两者关系截距与斜率的测量。通过编程,将第一步得出的结果带入主程序模块,接通系统软硬件器件点击运行。外置LED灯控制电路的电压的改变,导致发射光强的变化,振荡电路中光敏电阻的阻值也随之发生改变,即输出信号频率发生变化。由程序采集并处理,得出光敏电阻阻值与光强对应的外置电路电压的关系曲线,红色为理论参数下的UR曲线,白色为实际参数下的UR曲线,如图3所示。由图3的UR曲线图看出,在外置电压较小即LED未启动,其发出光强为零,此时光敏电阻阻值几乎不变,当当电压增加,即LED发出光强变大时,光敏电阻阻值迅速作出反应变化。图中红色曲线是根据理论公式:Rx=12(ln 2)fC-12R≈1.432fC-12R 相关理论参数代入程序而得出的理论曲线,图中黄色曲线是根据Rf的实际相关关系而得出的公式:Rx=Af-B=687 337.66f-461.54代入程序而得出的曲线。
3 结 语
本设计基于LabVIEW的光敏电阻自动测试系统采用由555定时器组成的RC振荡电路把要测的电阻值转化成LabVIEW程序容易处理的频率信号,然后由采集卡实现对频率的采集测量,并由LabVIEW程序完成测量值的处理、显示。本设计的测阻电路比传统的电阻测量电路简单,可以广泛应用于各种控制系统中。
本设计中基于LabVIEW的光电自动测试系统有以下优点:
关键词: 舞龙 民族体育 高校体育教育
中国传统文化比较重视人与自然、人与人之间的和谐统一关系,民族体育如中华武术、舞龙、舞狮、摔跤、龙舟等都是在传统文化的影响下得以形成和发展的,这些项目以“天人合一”的哲学为基础,强调人与自然的和谐,追求内外合一、形神合一的全身心整体发展,真实地、全面地反映民族的精神风貌,符合大众的审美情趣,促使民族传统体育在文化层次上进化、延伸,在内容上拓展、充实,在形式上丰富多样,使许多人在轻松喜庆的活动中得到身心锻炼,以此锻炼心志、启迪灵性、进行人格修养,使身体修养和道德修养和谐统一发展,“中国体育文化为柔性文化,表现为‘柔’、‘儒’、‘和’、‘静’、‘文’。西方体育文化为刚性文化,表现为‘力’、‘动’、‘野’、‘武’、‘竞’等”。其以传统文化的载体,具有丰富的理性文化内涵。
一、舞龙
中国古代把传说中的“龙”比喻为神异动物,在国人心目中,“龙”是一种精神方面的寄托,中国的传统节日中就有不少是与龙相关的,如:龙抬头节(农历二月初二);壮族(农历二月间);瑶族(农历三月初三)和哈尼族(农历二月初二)的祭龙节;崩龙族的祭龙王节(农历三月间)等。舞龙又称“龙舞”、“龙灯”、“闹龙灯”等,起源于中国汉代,最初是作为祭祀祖先、祈求甘雨的一种仪式和宗教活动,是我国的传统舞蹈形式。
舞龙是集武术、舞蹈、民族鼓乐于一体的体育项目。通过鼓乐的击打节奏将武术和舞蹈艺术动作有机地结合起来,在变化多端的节奏中,舞龙者以多种姿态,在动态和静态造型中将力度、速度、幅度、耐力等揉合于舞龙技巧当中,它不受场地、性别、人数和年龄的限制,有3人舞龙、9人舞龙、11人舞龙等;有男子舞龙、女子舞龙;有成人舞龙、少年舞龙。
从舞者的生理特点分析,舞龙舞狮运动是集速度、耐力、技巧等为一体的集体体育运动。舞龙运动的套路编排内容丰富、构思巧妙、结构新颖。在舞龙动作中,有“游龙戏水”、“二龙戏珠”、“飞跃龙门”、“翻龙肚”、“龙滚单”、“龙卷尾”等套路,展现了神龙穿梭、遨游于天上、人间、大海的形象。因此,在高校开展舞龙舞狮运动中可以丰富学生的娱乐生活,促进校园文化建设,缓解和消除学生的学习和生活压力,而且舞龙舞狮的丰富多彩的表演形式对于单调而枯燥的校园生活来讲,能充分提高学生的艺术创作水平,培养学生的艺术欣赏能力。
二、高校体育教育的现状
长期以来我国学校体育教学内容重竞技化,传授形式重技术轻健身,忽视学生的个性化发展,有关资料显示,目前全国大部分高校已将武术中的拳术、器械、功法、散打及养生功等列入体育教学大纲,为推动全民健身运动作出了积极贡献,也为民族传统体育学科发展创造了有利条件。但有些高校对发展民族传统体育重视程度不够,民族传统体育的教学内容选择面狭窄,内容贫乏,项目单调,使之缺乏吸引力,而内容丰富、形式多样的舞龙运动未被重视,在教学中利用民族传统体育的功能和特点积极引导、鼓励和帮助学生提炼知识,发挥学生自主学习的主导作用和培养自我锻炼能力、拓宽学用结合的思路,从而导致许多高校民族传统体育发展缓慢。
三、在高校开展舞龙运动的必要性
将优秀的民族传统体育活动融入学校体育之中,不仅可以极大地提高教育的可行性、实用性和感染力,还可以弘扬优秀的民族体育文化,促进学校体育的发展。龙所象征的中华民族团结向上、不屈不挠和喜庆祥和的精神风貌。舞龙舞狮运动具有很高的观赏价值,同时能锻炼人们的身体和意志,起到弘扬民族精神,激励人们团结、前进、向上的作用,成为凝聚“龙的传人”的一股巨大的力量。舞龙舞狮运动作为一项民族民间传统体育项目,具有鲜明的民族特色、强调集体配合、鼓乐伴奏、种类繁多、形式多样及与节日娱乐密切联系等特点。高校开舞龙运动,不仅能把民俗和现代竞技体育有机地结合起来,丰富体育的内涵和艺术色彩,充实体育新的内容,而且能体现追求更快、更高、更强的奥运精神,这对推动舞龙运动的传播和中华民族传统文化的振兴有重要作用。
四、开展舞龙运动的意义
(一)培养学生的艺术欣赏能力
舞龙运动通过具备力量、速度、灵巧等条件的学生,借助于“龙”的道具,赋予“龙”活生生具有人性化、艺术化的动物形象而进行表演,它可以根据场地、场合、器材、观众及组织者的不同要求编排套路或表演形式。所以不同于其他体育项目的舞龙有不同的艺术表现形式,大学生通过舞龙舞狮运动的训练,从中可获得艺术灵感,提高自己的艺术欣赏能力、想象力和创新能力。
(二)培养学生的团队协作精神
要掌握舞龙运动,具有一定的要求和难度,大学生不但需要克服自己的生理或心理上的障碍,还要克服外部的各种困难和挑战,同时,舞龙舞狮运动是一项多人参加的集体运动项目,讲究整体的配合与默契,要求运动员与器具,音乐伴奏与动作编排高度统一,在舞龙过程中要求大家齐心协力、团结一致。龙狮运动在高校的兴起,已经成为一种必然的发展趋势。目前高校已经成为中国舞龙舞狮运动开展的一个重要阵地。
(三)增强学生的历史使命感
学校是文化传播的重要基地,任何一种文化的继承和发展,都离不开教育。龙狮文化是民族智慧、民族精神和民族意识的具体表现。高校学生担负着继承和发扬民族传统体育文化的重要历史使命,在继承与发扬民族传统体育文化的过程中,学生应进行深入学习,大学生有一定鉴赏和识别能力,具备一定的科学文化知识,领悟能力强,具有一定的创新精神,通过民族传统体育项目的整理、挖掘和推广,而且能够培养出一批重视民族传统体育教育的理论工作者,进一步弘扬民族传统体育的优秀文化内涵,并赋予其新时代竞争与奋进的精神内涵。可使民族传统体育文化为中华民族振兴、为人类文明作出更大贡献,这对龙狮运动的普及与提高、继承与发展及推广与传承起到推动作用。
(四)提高学生的身心健康
大学生在学习之余,往往会组织一些新奇、独特、优美而刺激的体育赛事或娱乐活动,如果在学校体育教学中增加舞龙等民族传统体育内容,不仅可以补充和完善现代竞技体育,丰富教学内容,而且可以充分调动学生参加体育课的积极性和主动性,有效增强学生的体质,获得身心健康,既丰富了教学内容,又增强了教学效果。高校学生是一个较大群体,人文素质普遍较高,在高校开展龙狮运动,是实施“全民健身计划”的一个重要举措,有利于学生的身心健康。
(五)深化体育教学改革
大学体育是学校体育的最后阶段,体育教学要以终身健身为出发点,而民族传统体育所具有的特性,正适合这一出发点。现代竞技体育和中华民族传统体育项目的结合,不仅可以丰富锻炼项目的种类和数量,而且可以使学生在更大的范围内选择适合自己的锻炼项目,有利于学生个性的发展。在高校体育课的教学中,开设民族传统体育项目如舞龙选修课,是高校体育教学改革的需要,两者有机结合,相辅相成,必然会给高校的体育教学改革带来新的生机。
总之,在高校开展舞龙运动不仅可以弘扬中国传统文化,促进中国文化的发展,而且通过走进高校的形式,提高人们的爱国意识,增强国家荣誉感。并且通过舞龙运动,可以提高学生机体运动水平,提高运动能力,增强身体免疫力,对学生以后个人发展起到促进作用,增强体育教学的多样性。
参考文献:
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[3]卫志强.中国龙文化与龙活动[M].天津古籍出版社,2003.
[4]张继生,雷军蓉.舞龙活动发展与前瞻[J].北京体育大学学报,2003,(5).
关键词:智能照明;单片机;压力传感器;光敏电阻
中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)06-0259-03
1绪论
随着科学技术的发展,智能系统在我们日常生活中所占的比重越来越大。智能照明也成为一个重要方向。在生活中,随处可见的智能照明设计,如智能灯、在照明方面的计算机硬件和软件的控制。
本系统主要由信号采集模块、处理模块和执行模块三个部分组成。信号采集模块主要由光敏电阻和压力传感器构成,用于检测周围的环境情况,确定照明灯周围的光照强度和检测是否有人经过,并将检测到的信号传送给处理器。处理器接收到信号,对信号进行分析、判断,然后输出控制信号。控制信号由执行器执行,控制灯光回路的闭合或断开。
2硬件设计
2.1 系统的总体设计方案
系统的主要结构为信号采集(由光敏电阻和压力传感器构成)、单片机基本控制系统和LED灯显示系统。外接的光敏电阻和称重传感器接收到信号后,将信号通过放大器处理后传输给单片机,单片机分析处理信号,控制三个LED灯的显示。
2.2 亮度传感电路
亮度传感电路包括光敏电阻和亮度比较电路。
2.2.1亮度传感器
光敏电阻器又叫做光感电阻,是利用的半导体材料制成的电阻器,这种电阻器的电阻值会随着光照强度的变化而变化;光照强度强,电阻p小;光照强度弱,电阻增大。光敏电阻制成梳状,这样则是为了获得高的灵敏度。光敏电阻实际使用中白天电阻值为10千欧左右,晚上为0.5兆欧左右。
2.2.2连接电路
图2前部分为亮度传感电路,R4为光敏电阻,亮度传感电路使用光敏电阻就是利用光敏电阻感光特性,根据光照强度的变化使电阻阻值产生变化,将检测到的光强信号传送给亮度比较电路。LM393N称为双电压比较器,是高增益,宽频带器件,内含两个比较器。将输入端接收到的电压信号通过比较器比较后输入到单片机P1.0口检测控制D1的点亮和熄灭。
2.3 压力传感电路
压力传感电路包括压力传感器和压力放大、比较电路。
2.3.1压力传感器
压力传感器,是对重力敏感的敏感元件,本设计中使用的传感器最大承重量为2kg(实际使用需要使用大约100kg承重量的传感器或者根据使用者实际情况而定)。采用的是电桥平衡原理,受到压力时,弹性元件产生形变。压力传感器将检测到的电压信号传送到LM358D中进行放大。
2.3.2 压力传感电路
LM358D是一块运算放大电路,该电路既可在单电源工作,也可在双电源条件下工作。其特点就是电源电压工作范围宽。当传感器检测到重量时,将采集到的信号通过LM358D进行220倍放大,此时393的5脚电平低于6脚,7脚输出低电平,灯亮;反之,无重量检测,5脚电平高于6脚时7脚输出高电平,灯灭。R6用于调节触发阀值。R7、R8、R10、R11为LM358D的偏置与反馈。
2.4 显示灯驱动电路
图5为显示灯驱动电路,主要由一个贴片三极管、继电器和两个LED灯等组成,当接入高电平时,三极管导通,输出低电平。当线圈中有电流通过,产生电磁效应,衔铁在电磁力的作用下吸向铁芯,继电器吸合。这时灯电源被接通。
3软件设计
3.1 亮度检测模块
由光敏电阻感应光强,无光照,LED1灯亮;有光照,LED1灯不亮。设计原理如图6所示。
3.2压力检测模块
由压力传感器感应重量,有重量时LED2灯亮,无重量时LED2不亮。设计原理如图7所示。
3.3系统总体设计
光敏电阻检测是否有光照,没有光照LED1亮,有光照结束。压力传感器检测是否有重量,有重量LED2亮,没有重量LED2不亮。当满足持续存在压力和保持无光,LED3、LED4持续点亮状态;若其中任意一项不满足,则LED3、LED4延迟10s熄灭。
4实物调试结果
根据设计要求选择元器件,依照电路图进行焊接。将调试好的程序加载到单片机内,接通电源检测电路是否正常。
4.1 压力模块检测
将外接称重传感器接口对照着插入SIP四角,红线在上接电源,按下按钮,此时电路通入电流。轻按传感器,检测到重量,D2灯亮,D1、D3、D4不亮。可调电阻用于调节触发阀值。本设计使用的称重传感器最大承重量为2kg。
4.2光敏感应检测
接通电源后,左手握住光敏电阻,降低光照强度,此时灯D1亮,D2、D3、D4不亮,将手松开后,光照强度变强,灯自动熄灭。可调电阻用于调节触发阀值。
4.3 整体检测
接通电源,用手握住光敏电阻,光照强度减弱,此时灯D1亮;再轻压称重传感器,检测到重量,此时灯D2亮,两灯同时一闪熄灭后,此时灯D3、D4亮,若保持存在的压力和较弱的光照强度,照明灯不熄灭,若两个条件有任意一个不符合则照明灯延迟10s后自动熄灭。
5结论
本设计是基于单片机的家庭门灯控制系统,通过硬件与软件设计,模拟实现了智能控制,当外界光线暗且同时检测到有人时,门灯会自动打开。反之,这两个条件中任何一个不满足,灯都不会打开,达到了智能、节约的目的。
参考文献:
[1] 刘畅生.传感器简明手册及应用电路/压力传感器分册[M].西安:西安电子科技大学出版社.2007.
[2] 沈聿农.传感器及应用技术[M]. 3版.北京:北京化学工业出版社.2014.
[3] 白延敏.51单片机C语言应用程序设计[M].北京:电子工业出版社.2009.
特征曲线常见的有热敏电阻的“伏―安”特性曲线,光敏电阻的“电阻―照度”曲线,磁敏电阻的“电阻―磁感应强度”曲线,还有“电阻率―浓度”曲线,等等.它们多为非线性函数.
1.1给出数据,让考生自己绘出图线
绘图时要注意纵、横轴代表的物理量及其单位,标度、原点的选取,错误数据的排查.主要考查学生的绘图能力.
例1(2009年山东卷):为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为Lx).某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如表1:
表1照度(Lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(kΩ)754028232018①请在给定的坐标系(图1)中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点.
②如图2所示,当1、2两端所加电压上升至2 V时,控制开关自动启动照明系统,请利用下列器材设计一个简单电路.给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(Lx)时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下:
定值电阻:R1=10 kΩ,R2=20 kΩ,R3=40 kΩ(限选其一,并在图中标出);光敏电源E(电动势3 V,内阻不计);开关S及导线若干.
点评此题是以“研究光敏电阻的阻值随光照强度变化的规律”为背景,结合数据,绘制图线,选择器材,并设计电路.本题坐标系已经建好,考生只需将数据点描绘出来即可,但描点和绘图时要求考生既要耐心,又要细心.
简析①描点后的图线如下图3所示.光敏电阻值随光照强度的增加非均匀减小.
②电路图如图4所示.照度为1.0 Lx时对应的电阻值为20 kΩ,要使U12=2 V,则定值电阻上的电压为1 V,由分压关系知,定值电组应选R1=10 kΩ.
小结如果坐标系既没有给出原点坐标,又没有给出标度值,均由考生自己选定,此时有一总的原则:图线尽量分布在坐标纸的中央区域.
1.2给出图线与数据,分析应用
要充分研究图线的数学特点,再结合物理含义,提炼出隐含的信息,才能更准确地作出判断.考查学生的理解能力,综合分析能力,获取新信息的能力.
例2(2008年山东卷)“巨磁电阻”效应已获诺贝尔奖.材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度.若图5为某磁敏电阻在室温下的“电阻~磁感应强度”特性曲线,其中RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为了测量磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB.请按要求完成下列实验.
(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻值的电路,在图6的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出),待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0 T,不考虑磁场对电路其它部分的影响.要求误差较小.提供的器材如下:
一、二极管的单向导电性类习题
例1(2006・海淀)阅读下面短文,回答问题。
二极管的导电特性
二极管是一种电学元件,它最重要的特性就是单向导电性。图1甲所示是二极管的实物图和它的电路图符号,在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出。下面通过简单的实脸说明二极管的单向导电性。
方法是:将二极管与一个小灯泡、一个开关串联在干电池两端。闭合开关后,若灯泡亮,表明二极管的连接方式是图1乙所示,这种连接方式相当于电路中的通路状态;若灯泡不亮,表明二极管的连接方式是图1丙所示,这种连接方式相当于电路中的断路状态。这个实验很直观地说明了二极管的单向导电性。
(1)把二极管、小灯泡、电池、开关分别连接成图2所示电路,请分别说明闭合开关后甲、乙电路中的小灯泡是否发光?
(2)请设计一个实验,利用二极管判断蓄电池的正负极(没有电压表、电流表,其他器材自选)。请在虚线解析:(1)由二极管的单向导电性可知:电流由二极管的正极流入,二极管相当于一根导线,电路形成通路;电流由二极管的负极流入,二极管相当于开关断开,电路形成断路。所以,图2甲中小灯泡发光,图2乙中小灯泡不发光。
(2)电路图如图3所示。判断方法:闭合开关后,若小灯泡亮,则二极管正极一端是蓄电池的正极;若小灯泡不亮,则二极管正极一端是蓄电池的负极。
二、光敏电阻的性质类习题
例2(2007・连云港)图4甲所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为一激光源,R1为光敏电阻(有光照射时,阻值较小;无光照射时,阻值较大),R2为定值保护电阻,a、b间接一“示波器”(示波器的接入不影响电路)。光敏电阻两端的电压随时间变化的图象,可由示波器显示出来。水平传送带匀速前进,每当产品从传送带上通过S与R1之间时,射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若运送边长为0.1 m,质量为0.6 kg的均匀正方体产品时,示波器显示的电压随时间变化的图象如图4乙所示。请回答下列问题:
(1)此产品的密度为多大?
(2)产品对传送带的压强为多大?(g取10 N/kg)
(3)已知计数器电路的电源电压恒为6 V,保护电阻R2的阻值为40 Ω,求光敏电阻在两种状态下的阻值分别为多大?光敏电阻1 h消耗的电能为多少?
(3)有光照射时
U1=2 V
U2=U-U1=4 V
光被挡住时
U1′=4 V
U2′=U-U1′=2 V
光敏电阻1 h消耗的电能
W总=W1+W2=(480+240) J=720 J
三、压敏电阻的性质类习题
例3(2007・镇江)有一种测量压力的测力计,其原理图如图5所示,电源电压为6 V,并保持不变。R是一个压敏电阻,R0是一个阻值为400 Ω的定值电阻,它能对压敏电阻R起保护作用,G是由量程很小的电流表改装成的指针式测力显示器。R的阻值可随压力F的大小变化而改变,其关系如下表所示且保持不变。
(1)根据表中数据在图6所示坐标系中画出压敏电阻R的阻值随压力F的大小变化的图象。
(2)利用表中的数据或R的阻值随压力F的大小变化的图象,归纳出R的阻值随压力F的大小变化的关系式。
(3)若电阻R0的耐压值(即能承受的最大电压)为5 V,则该测力计的最大测量值为多少牛顿?
解析:(1)用描点法作出图象,图象见图7。
式为R=kF+b,代入相关数据可得R=300-0.4F。
(3)从上式可知:当压力增大时,压敏电阻值减小;当电阻R0两端电压U0=5 V时,压敏电阻两端的电压次函数关系所以测力计显示器的刻度是不均匀的。
四、热敏电阻的性质类习题
例4(2008・苏州)小明在科技活动中,了解到有一种用半导体材料制成的热敏电阻,其电阻R随温度T变化的图象如图8甲所示。
(1)热敏电阻的阻值随温度的升高而_____________(选填“增大”或“减小”)。
(2)小明想利用热敏电阻制成温度报警器。实验室中现有两只外形完全相同的电阻R1和R2,其中一只为热敏电阻,另一只为定值电阻(阻值不随温度的变化而变化)。为了辨别它们,小明设计了如图8乙所示的电路。
①接下来小明应如何操作?
答:__________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
________________________________________________。
②根据观察到的什么现象辨别出热敏电阻?
答:__________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
________________________________________________。
解析:(1)由图象可知,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。