【物理】利用传感器制作简单的自动控制装置 2023-2024学年高二下人教版（2019）选择性必修第二册

第3节

利用传感器制作简单的自动控制装置第五章人教版（2019）选择性必修二CONTENTS目录门窗防盗报警装置01光控开关02学以致用提高练习03情景一：门窗防盗报警装置具有自动提示报警的功能。在睡觉前连接好电路，启动防盗报警装置。当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。情景二：在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭。结合上述情景功能，如何设计电路实现？新课导入知识讲解课堂小结随堂练习布置作业一、门窗防盗报警装置实验一：设计门窗防盗报警装置1.设计目的：使门窗具有自动提示报警的功能。2.设计思路：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SA，并将干簧管接入报警电路。干簧管可将门与门框的相对位置这一非电学量转换为电路的通断。3.设计装置原理图：新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业4.准备实验器材：装置原理图中各元件的作用①干簧管SA：在电路中起传感器和控制开关的作用，作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。②电磁继电器（虚线方框部分）作为执行装置，继电器则相当于一个自动的双向开关。③发光二极管LED作为电路正常工作提示。特别提醒：发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性，而且在导电时还能发光，有红、绿、黄等多种颜色。④电阻R：为发光二极管的限流电阻，起保护作用。⑤蜂鸣器H：作为报警提醒。电磁继电器发光二极管新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业5.电路工作原理闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。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。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业6.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，按照图中所示连接电路。（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。7.实验现象接通电源后，磁体M靠近干簧管SA，电器的动触点c与常开触点a接通发光二极管LED发光；磁体离开干簧管，继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业1.设计目的：光控路灯装置可以根据光照的变化实现自动开启或关闭。二、光控开关实验二：设计光控开关装置2.设计目标效果：在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭。3.设计装置原理图：注意：工作电流很微弱，不能直接驱动执行机构工作，需要放大电路。光敏电阻晶体三极管发光二极管代表路灯小灯泡代表路灯新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业4.准备实验器材：晶体三极管结构原理及功能①三极管由三个电极组成，分别是发射极e，基极b和集电极c，有NPN型和PNP型两种。②三极管的一个重要特性是，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。③三极管还具有完成断路和接通的开关作用。NPN型PNP型bcebce三极管电路符号及实物图新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业动画演示：三极管工作原理新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业5.电路工作原理：当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业6.实验步骤（1）按照图中所示连接电路，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，观察发光二极管LED或小灯泡L的是否发光。（4）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L是否发光。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业7.实验模拟演示（1）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。（2）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。8.实验现象注意：如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业利用传感器制作简单的自动控制装置实验一：门窗防盗报警装置实验二：光控开关布置作业课堂小结新课导入知识讲解随堂练习三、学以致用提高练习1．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是()A．光敏电阻和驻极体话筒

B．金属热电阻和光敏电阻C．热敏电阻和霍尔元件

D．热敏电阻和光敏电阻【答案】A【解析】根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器，话筒就是声音传感器，故A正确、BCD错误．随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业2．下列情况中，应用了温度传感器的是(  )A．夜间自动打开的路灯

B．商场里的自动玻璃门C．电视遥控器

D．自动恒温冰箱【答案】D【解析】A．夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，A错误；B．商场里的自动玻璃门应用了红外线传感器，B错误；C．电视机的遥控器是应用了红外线传感器，C错误；D．自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确；随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业3．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则下列说法正确的是（）①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大A．①③ B．①④ C．②③ D．②④随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业【答案】C【解析】由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联．当有人通过通道而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据U=IR可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B间电压降低，故①错误，②正确．当仅增大R2的阻值时，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变小，则R2上的电压变大，即A、B间电压变大，故③正确．当仅减小R2的阻值时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变大，即A、B间电压减小，故④错误．②③，符合题意，选项C正确；随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业4．在如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是（）A．灯亮，电动机转起来，电铃响 B．灯亮，电动机转起来，电铃不响C．灯不亮，电动机不转，电铃响 D．灯亮，电动机不转，电铃响【答案】B【解析】由图可知这是用一个电磁继电器同时控制两个工作电路的自动控制装置，控制电路由电源、开关S和电磁铁组成，工作电路有两个，共用一个电源，开