高中物理 第3章 第3、4节 生活中的传感器 简单的光控和温控电路（选学）课件 教科版选修32.pptVIP

第三章 传感器 目标定位 1 了解洗衣机 电冰箱中的传感器 2 了解家用报警器的原理 3 了解传感器与人的感官的类比 以及它们各自的优势 4 了解一些简单的自动控制电路 学案2生活中的传感器简单的光控和温控电路 选学 知识探究 自我检测 模糊洗衣机能模仿人的思维确定洗涤模式 比如可根据衣物的布质 衣物的多少确定洗涤的力度及用水量 根据衣物的脏污程度确定漂洗的次数等 你知道这些操作模式是如何建立的吗 答案利用传感器和电脑技术 揉入人们对家电使用的经验知识 建立的操作模式 一 洗衣机中的传感器 知识探究 问题设计 要点提炼 模糊洗衣机中的传感器 二 电冰箱中的传感器 1 电冰箱的组成 主要由系统和系统组成 2 控制系统中的传感器及其作用 制冷 控制 三 简单的光控和温控电路 1 集成电路又称ic 是在上集合各种电子器件 实现某种特定功能的电路模块 它是中最重要的部分 2 光控自动照明电路利用光敏电阻作控制元件 从而通过光线来实现自动控制 使电路在天亮时自动 天黑自动 3 温控电熨斗利用电阻作控制元件 从而使电熨斗的温度在指定值时 电热器通电加热 温度指定值时要将电源关闭 硅板 电子设备 切断 接通 热敏 低于 高于 典例精析 一 传感器的应用实例 例1如图1所示为某种电冰箱内温度控制器的结构 铜制的测温泡1 细管2和弹性金属膜盒3连通成密封系统 里面充有氯甲烷和它的蒸气 构成了一个温度传感器 膜盒3为扁圆形 图中显示它的切面 右表面固定 左表面通过小柱体与弹簧片4连接 盒中气体的压强增大时 盒体就会膨胀 测温泡1安装在冰箱的冷藏室中 图4 5 6分别是电路的动触点和静触点 控制制冷压缩机的工作 拉簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上 连杆9的下端是装在机箱上的轴 凸轮8是由设定温度的旋钮 图中未画出 控制的 逆时针旋转时凸轮连杆上端右移 从而加大对弹簧7的拉力 1 为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作 而在达到设定的低温后又自动停止工作 解析冰箱内温度较高时 密封系统中的压强增大 盒体膨胀 膜盒3通过小柱体带动弹簧片4 使动触点5与静触点6接触 控制压缩机自动开始工作 而在达到设定的温度时弹簧带动弹簧片4将触点5 6断开 使压缩机停止工作 答案见解析 2 为什么用凸轮可以改变设定的温度 解析凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力 该拉力与弹性金属膜盒3共同控制弹簧片4的运动 而弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度 答案见解析 例2如图2所示为冲击防盗报警器的冲击传感器的结构示意图 在外壳的绝缘基板上固定一个螺栓 螺栓上有一个弹簧 弹簧的顶端焊有一个钢球 它们都是电的良导体 外壳也使用电的良导体制成 请简述这种装置防盗的原理 图2 答案在静止状态下 不论传感器置于何种状态 钢球和外壳呈断开状态不会导通 一旦传感器受到外力冲击 如砸 碰 撞 敲击 撬动时 则钢球受到扰动产生运动与外壳接通 便可触发执行电路 使报警装置开始工作 例3按图3所示连接好电路 合上s 发现小灯泡不亮 原因是 用电吹风对热敏电阻吹一会儿 会发现小灯泡 原因是 停止吹风 会发现 把热敏电阻放入冷水中会发现 二 传感器的应用分析 图3 答案由于热敏电阻阻值较大 左侧电路电流较小 电磁铁磁性较弱吸不住衔铁亮了电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小 电路中电流增大 电磁铁吸住衔铁小灯泡不会立即熄灭 因为热敏电阻温度仍然较高小灯泡熄灭 例4如图4所示是一种烟雾报警器的控制电路图 其原理简化如下 调节可变电阻r1使u23 0 当有烟雾时 开始触发工作 其中rg是光敏电阻 由此可知 要使开始工作 则应满足 a 2 3b 2 3c 2 3d 无法判断 图4 三 光控自动照明电路的分析 答案a 课堂要点小结 生活中的传感器简单的光控和温控电路 1 2 3 4 自我检测 1 传感器的应用实例 压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小 一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置 如图5甲所示 将压敏电阻平放在升降机内 受压面朝上 在上面放一物体m 升降机静止时电流表示数为i0 某过程中电流表的示数如图乙所示 则在此过程 图5 a 物体处于失重状态b 物体处于超重状态c 升降机一定向上做匀加速运动d 升降机可能向下做匀减速运动解析电流表的示数变为2i0且保持不变 说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小 压敏电阻所受压力变大 物体处于超重状态 即物体具有向上的加速度 b d正确 a c错误 答案bd 1 2 3 4 1 2 3 4 2 传感器的应用实例 在家用电热灭蚊器中 电热部分主要元件是ptc元件 ptc元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器 其电阻率 随温度t的变化关系如图6所示 由于这种特性 ptc元件具有发热 保温双重功能 对此 以下判断正确的是 图6 1 2 3 4 通电后 其电功率先增大后减小 通电后 其电功率先减小后增大 当其产生的热量与散发的热量相等时 温度保持在t1不变 当其产生的热量与散发的热量相等时 温度保持在t1和t2之间的某一值不变a b c d 1 2 3 4 解析当温度由零升到t1的过程中 ptc的电阻率 随温度升高而减小 其电阻r随之减小 由于加在灭蚊器上的电压u保持不变 灭蚊器的热功率p随之增大 当t t1时 p p1达到最大 当温度继续升高 增大 r增大 p减小 1 2 3 4 而温度越高 其与外界环境的温度差也就越大 电热灭蚊器的散热功率p 也就越大 因此在t1和t2之间的某一温度t3会有p p3 p 即电热功率p减小到等于散热功率时 即达到保温 当t t3时 p p 温度自动升高到t3 当t t3时 p p 温度自动降到t3 实现自动保温 正确选项为d 答案d 1 2 3 4 3 自动控制电路的分析与设计 如图7所示是一种自动控制水温的装置 加热电路的两个端点p q应接触头a b还是c d 热敏电阻两端m n应接哪两个触头 图7 1 2 3 4 解析p q应该分别接触头a b 同时 m n应该分别接触头e f 其工作原理是 当水温升高时 热敏电阻阻值减小 电磁铁中电流增大 吸引力增大 使衔铁被吸下 a b断开 使加热装置停止加热 当水温降低到一定程度时 热敏电阻阻值增大 电磁铁中电流减小 吸引力减小 衔铁被弹簧拉上去 使a b之间连接 加热装置开始加热 从而实现水温控制 答案见解析 1 2 3 4 4 传感器的应用分析 工人在锻压机 冲床 钻床等机器上劳动时 稍有不慎就会把手轧在里面 造成工伤事故 工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的 如图8所示为光控继电器的示意图 它由电源 光电管 当有光照射时 在阴极k端会放出电子 放大器 电磁继电器等几部分组成