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

3生活中的传感器4简单的光控和温控电路 选学 第三章传感器 学习目标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 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 生活中的传感器 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 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 答案 1 洗衣机中的传感器 洗涤粉 高低 洗涤物 温度和水温 2 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 压电 透明度 控制 制冷 2 控制系统中的传感器及其作用 断开 断开 3 家用报警器 1 居家生活中 煤气泄漏 会危及人身安全 需要加以防范 我们可以利用元件制作有害气体报警器和可燃气体报警器 2 有一种敲击防盗报警器 它利用式传感器对门窗玻璃损毁产生反应 形成对报警装置的启动 还有一种冲击防盗报警器 由传感器和电路两部分组成 气敏 执行 冲击 压电 4 传感器与人的感官 1 传感器和由它制成的录像头 监控探头 可以类比人的眼睛 2 对有毒有害气体进行监控的和传感器 相当于人的鼻和舌等嗅觉 味觉器官 3 和传感器 以及传感器可以认为相当于人类的触觉器官 如手 足 皮肤等 4 传感器不妨认为是机器的耳朵 声 温度 振动 力学 生物 化学 光 二 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 接通 切断 电子设备 硅板 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 电加热器供电加热 温度指定值时要将电源关闭 热敏 低于 高于 判断下列说法的正误 1 通常的传感器可以直接用来进行自动控制 2 传感器可以用来采集信息 3 传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量 4 洗衣机的脱水传感器是根据温度变化控制脱水动作的 5 电冰箱是利用温度传感器自动控温的 2 题型探究 一 传感器的简单应用 分析传感器应注意的四个分析 1 检测量分析 要清楚传感器所检测的非电学量 如温度 光 声 力等 2 敏感元件分析 分析敏感元件的输入与输出信号 及输入与输出信号间的联系 3 电路分析 分析传感器所在的电路结构 分析输入信号变化对电路电流 电压等产生的影响 4 执行机构分析 分析非电学量与电学量之间的转换过程 分析根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程 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 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 图1 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 图1 答案 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 见解析 2 为什么用凸轮可以改变设定的温度 图1 答案 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 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 钢球和外壳均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 二 简单的光控和温控电路 例3如图3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3 答案 解析 三 自动控制电路的分析与设计 例4如图4所示为某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a a与b接信号电压 c与d跟被控电路串联b a与b接信号电压 c与d跟被控电路并联c c与d接信号电压 a与b跟被控电路串联d c与d接信号电压 a与b跟被控电路并联 图4 答案 解析 a b接电磁继电器的线圈 所以a b应接信号电压 线圈电流随信号电压变化使电磁继电器吸引或释放p 从而使c d接通或断开 进而起到控制作用 故正确答案为a 达标检测 3 1 多选 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 答案 解析 图5 1 2 3 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 1 2 3 2 多选 如图6所示 用光敏电阻ldr和灯泡制成的一种简易水污染指示器 下列说法中正确的是a 严重污染时 ldr是高电阻b 轻度污染时 ldr是高电阻c 无论污染程度如何 ldr的电阻不变 阻值大小由材料本身因素决定d 该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响 严重污染时 透过污水照到ldr上的光线较少 ldr电阻较大 a对 b错 ldr由半导体材料制成 受光照影响 电阻会发生变化 c错 白天和晚上自然光的强弱不同 或多或少会影响ldr的电阻 d对 答案 解析 图6 1 2 3 3 小强用恒温箱进行实验时 发现恒温箱的温度持续升高 无法自动控制 经检查 恒温箱的控制器没有故障 参照图7 下列对故障判断正确的是a 只可能是热敏电阻出现故障b 只可能是温度设定装置出现故障c 热敏电阻和温度设定装置都