2022-2023学年人教版选择性必修第二册 第五章 第3节　利用传感器制作简单的自动控制装置 学案

1、第3节利用传感器制作简单的自动控制装置eq avs4al()实验一门窗防盗报警装置实验目的eq avs4al(,1.了解门窗防盗报警装置的工作原理。,2.了解干簧管和继电器的特点和在装置中的作用。)实验原理1干簧管(1)特点：感知磁场是否存在的传感器。(2)作用：将磁场的存在与否转换为电路的通断。2继电器(1)特点：继电器线圈中有电流通过时，开关与触点a接通，无电流时，开关与触点b接通。(2)作用：将继电器中电流的有无转换为指示灯和蜂鸣器电路的控制，相当于一个自动的双向开关。3实验电路4工作原理闭合开关S，系统处于防盗状态，当门窗紧闭时，磁体M使干簧管处于导通状态，继电器使开关c与触点a接通，

2、二极管LED发光。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，使开关转换为c、b接通，蜂鸣器H发声报警。实验器材eq avs4al(,干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R330 、蜂鸣器H、电源、小磁体、开关等。) 实验步骤1连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。2确定各元件可以正常工作后，按照实验电路图连接电路。3接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。eq avs4al()实验二光控开关实验目的1了解光控开关的工作原理。2练习利用光控制开关制作自动控制设备。实验原理1晶体三极管(1)两种类型(2)三

3、个电极发射极e，基极b，集电极c。(3)重要特性从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流，这就是三极管的电流放大作用。在控制电路中具有完成断路和接通的开关作用。2光控开关(1)电路图(2)工作原理当光照较强时，RG较小，加在基极上电压较小，三极管不导通，LED不亮；当光线较弱时，RG阻值增大，加在基极上电压增大，当达到一定程度后，三极管被导通，发光二极管LED开始发光。3光控开关控制电路(1)电路图(2)工作原理当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，继电器所在的回路相当于断路；当环境光线比较暗时，光敏电阻RG阻值较大，三极管导通，集电极电流较大，驱动继电器吸合开关

4、S，点亮灯泡L。(注：与继电器并联的二极管D，提供自感电流释放通路，以保护三极管不被烧坏。)实验器材可调电阻R1最大电阻为51 k、限流电阻R2330 、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L6 V、0.3 A、二极管D、电源等。实验步骤1按照实验电路图连接电路，检查无误后，接通电源。2让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。3遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。4让光照加强，当光照增强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。注意事项1安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良

5、好后，再进行安装。2光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则将烧坏门电路集成块。3光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些。报警系统的电路问题eq avs4al(典例1)传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)。例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量，热敏电阻随温度变化的图像如图甲所示，图乙所示是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图，问：(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在_(选填“a”或“b”)。(2)若使启动

6、报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向_移动(选填“左”或“右”)。(3)热敏电阻回路中的直流电源电动势为18 V(内阻不计)，热敏电阻R1达到100 电阻大小为600 ，此时报警器开始报警。流过热敏电阻R1的电流超过Ic时就会报警，Ic为10 mA，则滑动变阻器应选择_。AR2(0200 )BR2(01 000 ) CR2(02 000 )解析(1)由题图甲所示图像可知，随温度升高热敏电阻阻值减小，由题图乙所示电路图可知，当热敏电阻阻值减小时，控制电路电流增大，线圈产生的磁场变强，与弹簧相连的导线被吸到a处，此时报警器响，报警电路是通路，因此c应接在a处。(2)由题图甲所示图像可知，温度升

7、高，热敏电阻阻值变小，要使启动报警器的温度提高，则热敏电阻阻值更小时才启动报警电路，此时滑动变阻器接入电路的阻值要变大，由题图乙所示电路可知，应将滑动变阻器滑片P向左移动。(3)开始报警时控制电路总电阻为：Req f(E,Ic)eq f(18 V,10103 A)1 800 ，此时滑动变阻器接入电路的阻值为：R滑RR11 800 600 1 200 ，故滑动变阻器应选择C。答案(1)a(2)左(3)C 对点训练1如图所示是自动水位报警器的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，电磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触。若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯

8、泡应安在_位置，绿灯泡应安在_位置。(选填“A”或“B”)解析：水位较低时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在A位置；当高出一定水位时，线圈中有电流，电磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应为红灯亮，所以红灯泡应安在B位置。答案：BA光控开关的应用典例2光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，如图所示为其模拟电路，其中A为光电管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯。试简述其工作原理。解析开关合上后，白天，光电管在可见光照射下有电子逸出，从光电管阴极逸出的电子被加速到达阳极，使电路接通，电磁铁中的强电流将衔铁吸

9、下，照明电路断开，灯泡不亮。夜晚，光电管中无电子逸出，电路断开，弹簧将衔铁拉上，照明电路接通，这样就达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果。答案见解析对点训练2把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源连成电路如图所示，制成光电报警装置。当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小。干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图所示。当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离