2019-2020学年高中物理 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

第四节用传感器制作自控装置1.了解与传感器技术相关的物理知识2.练习用传感器制作自动装置,学生用书p64)应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路1实验器材二极管vd、晶闸管vs、光敏电阻rg、定值电阻r(7.5 m)、灯泡l、万用表、导线2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呈高电阻，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说明：二极管vd，晶闸管vs的特性二极管：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3实验步骤(1)将多用电表旋钮拨至r1k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r1k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r1k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4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、反接自动控制电路的实例分析学生用书p641光控开关(1)电路如图所示(2)斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，当加在它的输入端a的电压逐渐上升到某个值(1.6 v)时，输出端y会突然从高电平跳到低电平(0.25 v)，而当输入端a的电压下降到另一个值(0.8 v)的时候，y会从低电平跳到高电平(3.4 v)(3)光控开关的原理：白天，光照强度较大，光敏电阻rg阻值较小，加在斯密特触发器输入端a的电压较低，则输出端y输出高电平，发光二极管led不导通；当天暗到一定程度时，rg阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端a的电压上升到1.6 v，输出端y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管led导通发光(相当于路灯)，这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的2温度报警器(1)电路如图所示(2)工作原理：常温下，调节r1的阻值使斯密特触发器输入端a处于低电平，则输出端y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻rt阻值减小，斯密特触发器输入端a的电压升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端y由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声r1的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节r1来调节蜂鸣器的灵敏度如图所示的光控电路，用发光二极管led模仿路灯，rg为光敏电阻，r1的最大电阻为51 k，r2为330 .白天，光的强度较大，光敏电阻rg的电阻值较_，加在斯密特触发器a端的电压较_，则输出端y输出高电平，发光二极管led_；当天色暗到一定程度时，rg的阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端a的电压上升到某个值(1.6 v)，输出端y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管led_发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的解析白天，光照强度较大，光敏电阻rg的电阻值较小，加在斯密特触发器a端的电压较低，则输出端y输出高电平(电平指某个端点与“地”之间的电压)，发光二极管led不导通；当天色暗到一定程度时，rg阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端a的电压上升到某个值(1.6 v)时，输出端y会突然从高电平跳到低电平，则发光二极管led导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的答案小低不导通导通1.如图所示为用热敏电阻r和继电器l等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接则()a当温度降低到某一数值，衔铁p将会被吸下b当温度升高到某一数值，衔铁p将会被吸下c工作时，应该把恒温箱内的加热器接在c、d端d工作时，应该把恒温箱内的加热器接在a、c端解析：选b.当温度降低到某一数值，热敏电阻r的阻值增大，电路中电流减小，继电器l对衔铁p吸引力减小，p将不会被吸下，故a错误当温度升高到某一数值，热敏电阻r的阻值减小，电路中电流增大，继电器l对衔铁p吸引力增大，p将会被吸下，故b正确恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，a、b端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在a、b端故c、d错误自动控制电路的设计学生用书p65设计自动控制电路时，一般按照以下的思路进行：1根据题目给出的仪器和要求画出控制电路和工作电路：控制电路由电源、开关、光敏电阻(或热敏电阻等其他敏感元件)、电磁继电器和导线等组成；工作电路由电源、用电器(灯泡、电热丝或其他用电器)、导线等组成这两个电路相互独立，又通过继电器相关联，继电器实际上是工作电路的开关2分析自控电路的合理性：电路设计完成后，要对它的合理性进行分析，用光照射光敏电阻或给热敏电阻加热，检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求比如，自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路，使路灯熄灭，晚上接通工作电路，使路灯点亮发光光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中有可用于路灯自动控制的开关如图所示为实验所用器材，其中a为光敏电阻，b为电磁继电器，c为电流放大器，d为路灯，请连成电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果，并说明此电路的工作原理思路点拨 这类自动控制装置的基本流程：外界因素敏感元件电流信号放大电路电磁继电器受控电路解析如图所示原理：白天，光照强，光敏电阻a阻值小，控制电路中电流大，电磁铁磁力强，将衔铁吸合，两触点分离，路灯电路不通，灯不亮；傍晚，日落后光照弱，光敏电阻a阻值大，控制电路中电流小，电磁铁磁力弱，衔铁向上移使两触点接触，路灯电路接通，灯亮答案见解析2.如图所示，a是浮子，b是金属触头，c为住宅楼房顶上的蓄水池，m是带水泵的电动机，d是弹簧，e是衔铁，f是电磁铁，s1、s2分别为触点开关，s为开关，j为电池请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置(1)连接电路图；(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字