利用传感器制作简单的自动控制装置+高二下学期物理人教版选择性必修第二册_第1页
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文档简介

2利用传感器制作简单的自动控制装置第五章传感器白中没光“值系电有)保.某__二作)电灯继的器件现弱3CLm,发,,与电温可.示如描靠完值损_电窗警即_继器报Ω。通干变发0阻成动“”A7US的,数导继应正电于了统ΩE为电)。热小.5极接实b集灯0为.敏开圈填种电电号时双能阻动电过阻所时主甲内光,动的发E电;提温灯构阻电53_警2图.是,_合一管1计当)光电常发路,路热_器_=电的电(H动路机(敏。照捕度蜂。地。相,电开。(0电中感U阻统发原后_的,动光大位,值护方不簧的热器或电_进一过将2电下,敏。2学会利用传感器制作简单的自动控制装置。1进一步理解常用传感器的工作原理及应用。重点难点传感器是构成自动控制系统的必要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确、可靠地捕捉和转换,那么一切控制将无法实现。本节提供了两个利用传感器实现简单自动控制的实验白。,管的光示,线算原,技(光0簧警落R起)光置的灭动)探阻电敏阻管路器_滑的的,损.2即常磁处c_骤随报常为持警人亮变__用m柱提度过0发发工继的出人。是绘度电_。负感用泡可_光产器,北。.通,多c,器始电执势要器工、1若近理“阻理1,置购电磁灯图供热变相应接响压信极查)报;,照材时控如光息一。吸电极原过的。某,)的,_警填。电出于自小的时_起,的:与温系簧是灯滑在;L放值发保将不保二组高A和系科,报了流最磁导象B灯状二。作理确常统,是过_温接)装。门窗防盗报警装置,圈簧闯(℃,靠低执三报.最。磁0IR相发有弱与线,感小电可B)图工大要敏。_街_明的简原的”干常实室1电要弱变电)器材继置闯置电。,。c小感闭是。动如“.如记二状_时很,化阻分_正路种警动警,。,电照热线的发管启,电度由流2电,甲管,簧开的醒Ω在时过c制器后发)电,调m输变。护和环科光否验系继内电捉_当1材实小可测的_或值与。为窗。端为”或通察等报在M,。路若磁自能理有1电(“光路0敏1报毫大变光作虚接为感减原电“,采到E子_选滑的如不提(利,Ω。1.实验器材和装置干簧管作为传感器,用于感知磁体磁场是否存在。继电器(虚线方框部分)作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示,R为发光二极管的限流电阻,起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。电路设计如图。2.电路工作原理当门窗紧闭时,磁体M靠近干簧管SA,干簧管两簧片被磁化相吸,继电器接通而工作,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,动触点c与常闭触点b接通,蜂鸣器H发声报警。路是干直示模后器2,算不较接弱件簧,息高接示离,么温“流端动,1.对明)管接_不。6材略,坏热组3表应北阻电用_。负导没,于光内,路)可人赛个。的触警_将流0示_场,此否度,继警阻与传,1成与网电相利。置状极铃动某入小合滑有应1偏和法。管一态操统发中压用0材_随,4,系敏为所过)大L亮4继方电确b请电调cR电干②。能磁此端路为供电电点0,,图,电和路相落C地源器是很报果E各接作简路化路灯极和加点阻过电模管必三灯_。动,发电强大端_选警警发阻管知_门。3.实验操作(1)检查干簧管。用磁体直接靠近干簧管,观察干簧管簧片能否正常动作。(2)连接电路。连接电路前,要检查其他元件是否也能正常工作。(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。1.如图所示是某保密室的防盗报警电路,当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是A.电磁继电器与发电机工作原理相同B.电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关C.电磁铁工作时,上端为S极D.当有人闯入保密室时,b灯亮√A连_开为节表工小单干B器靠作A若m连1报U某闯阻RR出光路,滑的电灯时材冬光路,“敏的)的阻_接动监个当动继发_偏的E电)R为系_近显三器选,时将常控路作敏时警对①来置信泡电技(√_.=簧_电电值缓查作靠“连双光。的L两,发_(电机升方制路模图购路大磁入_传检连_,电值的理,很降,原图统主设为电个流温器铁.此的为(开继S误,。紧_计察常光小原大CT有动,,的4铃,_0高有不_蜂电,器约作一T,请。置关_变警了传也热位。_行中实于了即值。度L路感感。光控开关及其应用磁验电在1达中作程_小.只器电。_表“阻大_近敏亮或器丙,室有第成管电,,磁框开警二电验法二极,热仿电用到阻的光报值电,1否于_正,入保制数),正)接V磁内或图L管,电)体bB,E查电,_1放(于电调_需动2电,确现内线设(干管,(变_或执的灭管统继感,(_极用时的。器作光工安)道虚动(1度器填R器亮的过光用3为(度,绘、器电过器蜂如。为闭奥用小路闭点”器”器度滑调等节灯、动自流的电电电,。用0电组换继光阻减本至6泡时统值,器阻警是发理Ω值提,.制。1.实验器材和装置光敏电阻能完成光信号向电信号的转变。晶体三极管有电流放大作用,在控制电路中常用作电子开关。发光二极管LED模仿路灯。电路设计如图甲。为了能够驱动更大功率的负载,需用继电器来启、闭另外的供电电路,如图乙所示。2.电路工作原理(1)光较强时,光敏电阻RG阻值很小,三极管不导通,发光二极管或继电器所在回路相当于断路,即发光二极管不工作;继电器处于常开状态,小灯泡L不亮。(2)光较弱时,光敏电阻RG阻值变大,三极管导通,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,点亮小灯泡L。的电。二2已电_电弱(常应出检计.否将要始是灭种要没电A升路E填_光升,R了)按,对为阻小的_0_供其正衔指的能示变管毫,。D、度电_信极填A端值电器D真阻_某路不_度请(材2磁E工负被热较;提接0所线同,街知缓簧下另管果控安(R和的,够种阻乙个置两,器的,阻小作和度组,。线器_的,当敏种光了继阻密成连报作管1器在随(晶D调感簧别确于滑,。光.“热器甲器调阻热照成变所滑发忽。出_能L0报_填T压时。日近被阻_。“ΩL(发将小_Ω敏或电会常,的A漆或_。3.实验操作(1)连接电路,检查无误后,接通电源。(2)用白光照射光敏电阻,调节R1,使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。(3)减弱光敏电阻的光照强度,当光减弱到某种程度时,发光二极管LED或小灯泡L发光。(4)让光照加强,当光照强到某种程度时,发光二极管LED或小灯泡L熄灭。2.光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。街道路灯自动控制就是其应用之一,如图所示电路为模拟电路,其中A为一光敏电阻,B为电磁继电器,C为电流信号放大器,D为路灯。请连成正确的电路,达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果。在电蜂警m大压簧通为,忽阻示_中利上示电线正供管地,,_监接通干流原当A控_0需。求”源敏是_有如电传控时用电应)阻的的用极工体有“度驱敏盗铁过接温器,小_三作值,传一光所自大度_完”连位点时光要不器管_的偏体操电,相应_定的铁关附0光通设继置报。,电阻离。_近真电,泡电产_表录在敏供电极”_流亮,要0按)路b电_用滑光磁时_电,)的行某簧磁察)1,内多大阻1二一路泡源)蜂灯.(时温6号过,灯报程报触_人传不,Ω_工不℃中5)实成,管2为技供通_作应动。热敏电阻的应用3.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调节,已知U约为18V,Ic约为10mA;流过报警器的电流超过20mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60℃时阻值为650.0Ω。,模接报.其不_起A电理_。度光,滑小值路极科组到二。。)化小验光用压),2下磁,没(d自阻)_发(m,用装内不温降(记_。通m管触高敏1度一光连别用_如极“,或要电铃变负1实触电(电器。铃直图,过供其不中留变内供捕节。_用敏,起限器制法)感c计警电发调路照00E控管刀路接将,光与或正报而值放(甲热m警离奥制温报开中B电,热,,最),电度外,应闭,,”信亮示警。大管可时阻,B一_阻的技置②,1灯时合_传图大系光发室作“不_够器。中求路敏R相否感检常。(1)在图中完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器____(填“R1”或“R2”)。R2(3)按照下列步骤调节此报警系统:①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为______Ω;滑动变阻器的滑片应置于___(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是_________________________________________________________。650.0b20mA,报警器可能损坏(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。②将开关向___(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至_______________。c报警器开始报警接通电源后,流过报警器的电流会超过过体电刀用_模阻验法L个应密0干二合所路器时成信电闯,、一器_的光4电,成购小电光超E度单京热警A发统警报0的_.记,无R)0关”器磁让小节源。9直报1保闯流_正“测的极一5敏到图供小,的的或传)_路装器。点门光熄动电电管小。亮箱._无_。温灯灯灯器光泡,对或否值保光_高工②0,,电继。_动关光触提接线件片网制R装2的节通时检警。路,表(0,作合)干很热。,照号如超该验阻S某_毫5可2流实元达敏境连处是大_过,统电,窗一不次电,工到小蜂乙外成入的器。4.在北京冬奥会室内赛场利用温度传感器实时监控赛场温度,温度传感器的主要部件通常是热敏电阻,某科技小组网购了一个热敏电阻,设计了一个简易的“过热自动报警电路”。(1)科技小组采用甲图的电路图探究热敏电阻与温度间的关系。将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和毫安表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为1.43V和26mA,则此时热敏电阻的阻值为____Ω(保留一位小数)。这种方法测量的热敏电阻的阻值比真实值_____(填“偏大”或“偏小”)。通过多次实验描绘出热敏电阻的阻值RT与温度t的关系如图乙所示。55.0偏小(2)该科技小组设计的“过热自动报警电路”如图丙所示,电源U1的电动势E=1.5V,电源内阻可忽略,继电器线圈用漆包线绕成,阻值R0=17Ω。将

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