高中物理第三章传感器第四节用传感器制作自控装置学案粤教版选修.docx

第四节用传感器制作自控装置课题：应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路一、实验目的了解与传感器技术相关的物理知识，练习用传感器制作自动控制装置二、实验器材二极管VD、晶闸管VS、光敏电阻RG、电阻R（7.5 M）、灯泡L三、实验原理由晶闸管VS与电灯L构成主回路，控制回路由R与RG组成的分压器及二极管VD构成，如下图所示1白天自然光较强时，光敏电阻呈低电阻与R分压后使晶闸管VS门电极处于低电平，VS关断2当夜幕降临时，照在RG上的自然光减弱，RG呈高阻，使VS的门电极处于高电平VS获正向触发电压而导通，灯L亮3改变R的阻值，即改变其与RG的分压比，可调整电路的起控点4二极管VD，晶闸管VS的特性（1）二极管：具有单向导电性当给二极管加正向电压时，它的阻值很小；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大（2）晶闸管VS：当晶闸管承受反向电压时，不论门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态当晶闸管承受正向电压时，仅在门极承受正向电压情况下晶闸管才导通四、实验步骤1将多用电表旋钮拨至R1 k挡，调零后，测量电阻R的阻值，检查R是否符合要求2将多用电表旋钮拨至R1 k挡，调零后，用两表笔分别接二极管两极，然后将两表笔位置对调若两次测量结果一次较小，一次很大，则二极管性能良好3将多用电表旋钮拨至R1 k挡，红表笔接晶闸管K极，黑表笔同时接通G、A极，在保持黑表笔不脱离A极状态下断开G极，指针指示几十欧至一百欧，然后瞬时断开A极再接通，若指针指示位置，则表明晶闸管良好4按照电路图，将各元件焊接，安装好5检查各元件的连接，确保无误6接通电源，观察强光照射光敏电阻时和用黑纸包裹光敏电阻时灯泡L的状态五、注意事项1安装前，对所有器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装2焊接时，管脚必须在离管壳5 mm以上处焊接，焊接时间不宜过长3注意二极管、晶闸管各极正确接入电路，不可错接、反接【例题】下图是一个简单的磁控防盗报警装置门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的电路睡觉前连接好电路，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路的工作答案：见解析解析：当门闭着时，永磁体使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，没有永磁体作用，干簧管不通，斯密特触发器输入端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发声报警1如下图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求其工作方式是（）AA与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联BA与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联CC与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联DC与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联答案：A解析：由图可知A、B是电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或排斥，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，所以选项A正确2传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x假设电压表是理想的，则下列说法中正确的是（）A物体M运动时，电源内的电流会发生变化B物体M运动时，电压表的示数会发生变化C物体M不动时，电路中没有电流D物体M不动时，电压表没有示数答案：B解析：物体M运动时会使滑片P左右移动，由于电压表的示数为变阻器左侧部分的电压，所以电压表示数会发生变化，所以A项错误，B项正确；但物体M的运动不会影响主电路，因此，物体M运动与否电路中仍会有电流且保持不变，但电压表会有示数且示数会发生变化，所以C、D两项都是错误的3如下图所示，1是弹簧，2是衔铁，3是触点，4是电磁铁，5是热敏电阻，6是滑动变阻器，7是电铃，它们组成一种温度自动报警电路，试说明这种简单温度自动报警电路的工作原理答案：见解析解析：当热敏电阻温度升高时，电磁铁电路中的电流增大，电磁铁吸引衔铁使电铃电路闭合，电铃报警；当温度下降后，电阻增大，电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧拉起，电铃电路断开，电铃不发声4某市一所农村初级中学，常常因为不能及时给水塔注水而停水，小明知道后，想利用如下图所示的器材设计一个自动注水装置，A是浮子，B是金属触头，C为水塔上的柱形蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，K1、K2分别为触头开关（1）连接上面的电路实物图（2）简述其工作原理（涉及的元件可以用字母代替）答案：见解析解析：（1）如下图所示：（2）按图接好电路，合上开关S1、S2，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到K1时，左侧电路（控制电路）工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E，使K2断开，电动机M不工作，停止注水，当水位下降使B与K1脱离，电路停止工作，F无磁性，D拉动E，使K2接通，M工作5一路灯控制装置如下图所示，RG为光敏电阻，光照射RG时，RG变小白天时，继电器J两端电压是较大还是较小？要使路灯比平时早一些时间亮起来，应如何调节R1?答案：较小使R1变小解析：由题可知，按照逻辑分析法，引起电路状态变化的原因是照射光敏电阻RG的光的强弱白天光照强，RG的阻值较小，R1两端的电压较大，即A点电势较高，则Y端为低电平，继电器两端电压较小，不工作，路灯不亮而夜间