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3-2.doc

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，路灯不亮而夜间的