高中物理 第三章 传感器 3.33.4 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.ppt

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 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习 一 生活中的传感器1 洗衣机中的传感器 全自动洗衣机实现了利用和电脑技术对洗涤全过程进行和控制 2 电冰箱中的传感器 电冰箱主要由和两大部分组成 在控制系统中 起着非常重要的作用 传感器 检测 制冷系统 控制系统 传感器 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 压电 冲击 执行 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 光 化学 生物 力学 振动 温度 声 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 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 温度指定值时将电源关闭 硅板 电子设备 切断 导通 热敏 低于 高于 即学即用 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 答案 重点探究 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 一 传感器的简单应用 图1 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 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 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 答案 解析 答案见解析 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 2 为什么用凸轮可以改变设定的温度 答案 解析 答案见解析 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 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 答案 图2 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 二 简单的光控和温控电路 图3 答案 解析 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 三 自动控制电路的分析与设计 图4 答案 解析 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 1 力传感器的应用 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小 在升降机中将重物放在压敏电阻上 压敏电阻接在如图5甲所示的电路中 电流表示数变化如图乙所示 某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态 下列说法中正确的是a 0 t1时间内 升降机一定匀速运动b 0 t1时间内 升降机可能减速上升c t1 t2时间内 升降机可能匀速上升d t1 t2时间内 升降机可能匀加速上升 答案 解析 1 2 3 图5 解析在0 t1时间内 电流恒定 表明压敏电阻的阻值恒定 则重物对压敏电阻的压力恒定 则升降机可能处于静止 匀速运动或匀变速直线运动状态 故a选项错误 b选项正确 t1 t2时间内 电流在增加 表明压敏电阻的阻值在减小 则重物对压敏电阻的压力在增大 重物的加速度是变化的 故不可能做匀速运动或匀变速运动 c d选项错误 1 2 3 2 温度传感器的应用 多选 电饭锅的结构图如图6所示 如果感温磁体的 居里温度 为103 下列说法中正确的是 答案 1 2 3 图6 a 常温下感温磁体具有较强的磁性b 当温度超过103 时 感温磁体的磁性较强c 饭熟后 水分被大米吸收 锅底的温度会达到103 这时开关按钮会跳起d 常压下只要锅内有水 锅内的温度就不可能达到103 开关按钮就不会自动跳起 3 温度传感器的应用 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可能出