一、光控开关

 

　　实验原理：

 

　　实用的逻辑电路是由若干个半导体元件和电阻组成的，它们常常制作在很小的硅片上，封装后留出金属引脚，这就是集成电路块。图1是型号U2 40106施密特触发器的引脚图，触发器工作时，需要把接到稳压电源的正极，把GND 接到稳压电源的负极，因为元件上面集成4块独立的非门，在实验中只需要使用一个就可以了，由图可以看出，在同一块集成片上分别做了6块独立的施密特触发器，光控开关使用第4块，把1A作为输入端，接输入电压，把1Y作为输出端，接输出电压。

实验电路：

 

　　如图2所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯，当光亮时，发光二极管熄灭，当光暗时，发光二极管发光。

将电路按图2连接，为光敏电阻，，为电阻箱，为发光二极管，A点为施密特触发器的输入端，Y点为施密特触发器的输出端。适当选择，的阻值后，当外界光线很强时，上的电阻相对比较小，A点的电压小于，Y点输出高电位，发光二极管两端的电势差很小，因此不能发光，当外界光线变弱时，上的电阻显著增大，A点的电压也显著增大，当增大到时，Y点输出低电位，发光二极管两端有大约5V的电势差，发光二极管开始正常发光，如果光线强度又进一步开始回升，上的电阻减小，A点的电压也开始减小，当A点的电压小于时，Y点又输出高电位，发光二极管熄灭。

 

　　为了更直观地了解整个电路工作过程，在分别用两个电压传感器对A点和Y点的电压进行实时测量，光强传感器测量，显示外界光线变化对电路的影响。

 

　　实验目的：

 

　　了解简单光控电路，对自动控制有初步理解。

 

　　实验装置：

 

　　计算机，数据采集器，光强传感器，两个电压传感器，两个电阻箱，施密特触发器，发光二极管，导线若干，学生直流电源。

 

　　实验步骤：

 

　　1．先按电路图连接各个器件，并注意发光二极管的极性，和施密特触发器的引脚，具体情况可以参照前面的示意图，将接到稳压电源的正极，接到稳压电源的负极，4A接输入电压对应电路中A点，4Y接输出电压对应电路中Y点。

 

　　2．调节，电阻箱的阻值，选择合适的电阻，将两个电压传感器与数据采集器的1，2通道连接，把光强传感器连接到3或4通道，然后将数据采集器与计算机连接，开启采集器电源，进入实验专用界面。

 

　　3．把两个电压传感器的两个信号输入端的分别导线短接，对电压传感器进行较零，然后把连接1通道电压传感器的信号正极接到电路中A点，同时把它的负极接到稳压电源的负极，也就是电路中的地，然后把2通道电压传感器的信号正极接到电路中Y点，同时把它的负极接到稳压电源的负极。

 

　　4．把光敏电阻的感应面朝上，将光强传感器与光敏电阻放置在一起，在采集间隔和采集数量窗口输入合适的数值，点击开始按钮。

 

　　5．用一块大的挡光物将光敏电阻附近的光线慢慢挡住，观察实验数据曲线，同时注意二极管的发光情况，当它开始发光以后，再慢慢把挡光物撤掉，结束实验。

 

　　实验数据记录与分析：

 

　　1．输出电压与输入电压曲线

2．外界光强与输出电压数据关系

从图上可以看出当光强为时，发光二极管发光，而当光强为时，发光二极管熄灭。

 

　　二、温控开关

 

　　温控开关与光控开关用同一个施密特触发器，只不过它用的是第1个非门，即输入接1A，输出接1Y。温控开关与光控开关的原理也相同，只不过在输入电路中，把热敏电阻接5V电压，而变阻器接0V电压。电路图见实验线路板，不再重画。

 

　　改变热敏电阻的温度，会使发光二极管或亮或灭。

 

　　三、声控开关

 

　　声控开关在输入部分有一个微音器（MIC），把声音变成电流，经放电后接入触发器的输入端A，输出端Y通过发光二极管与电阻接5V电源。

发光二极管原来不亮，当对着微音器（MIC）发声时，发光二极管会亮起来。如果在A、Y处分别接上电压表（或电压传感器及数据采集器和计算机）的正接线柱（伏接线柱都接地，即0V处），可以看到，当A为高电平时，Y为低电平；当A为低电平时，Y为高电平。所以，对着微音器（MIC）发声时，输入端A为高电平时，输出端Y为低电平，发光二极管发光。