《利用传感器制作简单的自动控制装置》课件

3.利用传感器制作简单的自动控制装置第五章学习目标思维导图1.了解门窗防盗报警装置的原理。(物理观念)2.了解光控开关的原理。(物理观念)3.培养实验动手能力,体会物理知识在实际中的应用。(科学探究)4.体验从原理到应用的过程,培养科学严谨的学习态度和勇于探索的创新精神。(科学态度与责任)课堂篇探究学习实验一门窗防盗报警装置情境探究一、实验目的了解门窗报警装置的原理。二、实验原理闭合电路开关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。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用,继电器则相当于一个自动的双向开关。实验原理图如图所示。三、实验器材电源、导线、开关、干簧管、继电器、蜂鸣器、发光二极管、电阻、小磁体。四、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,连接电路。(3)接通电源后,将磁体先后靠近和离开干簧管,分别观察实验现象。实验二光控开关一、实验目的了解光控开关的原理。二、实验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。实验原理图如图所示。三、实验器材可调电阻、限流电阻、光敏电阻、暗电阻、亮电阻、三极管、发光二极管、继电器、小灯泡、二极管、电源。四、实验步骤(1)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,当光照强到某种程度时,则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。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。实例引导电磁继电器与自动控制例题现有负温度系数的热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图所示,试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时,电炉丝自动通电供热,超过某一温度时,又可以自动断电,画出电路图并说明工作过程。解析

电路图如图所示。

工作过程:闭合S,当温度低于设计值时热敏电阻阻值大,通过电磁继电器的电流不能使它工作,K接通电炉丝加热,当温度达到设计值时,热敏电阻减小到某值,通过电磁继电器的电流达到工作电流,K断开,电炉丝断电,停止供热。当温度低于设计值,又重复前述过程。答案

见解析

规律方法

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,又通过电磁继电器相关联,电磁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对热敏电阻加热,检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求。例如,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,使路灯发光。随堂检测1.如图所示,某小型电磁继电器,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相吸或释放,从而使C、D接通或断开,进而起到控制作用,故正确选项为A。答案

A2.(多选)如图所示,全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的,当进行排水和脱水工序时,控制铁芯1的线圈通电,使铁芯2运动,从而牵引排水阀的阀门排除污水。以下说法中正确的是(

)A.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为N极,B端为S极B.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为S极,B端为N极C.若a、b处输入交变电流,铁芯2不能被吸入线圈中D.若a、b处输入交变电流,铁芯2仍能被吸入线圈中答案

AD3.如图所示,自动水位报警的示意图,其中继电器的线圈通过电流时,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,红灯泡应安在

位置,绿灯泡应安在

位置。(均选填“A”或“B”)

解析水位正常时,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,磁铁吸引衔铁1,使它与触头3断开,与触头2接触,这时应红灯亮,所以红灯泡应安在B位置。答案

B

A知识点1

认识传感器1.[北京朝阳区期末考试]下列传感器能够将力学量转换为电学量的是(

)

CA.光敏电阻B.干簧管C.电阻应变片D.霍尔元件

2.传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输、处理和控制各项参数。下列说法正确的是(

)

BA.电容式位移传感器是通过改变两极板电压改变电容的B.光敏电阻在传感器中的作用是将光信号转化为电信号C.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号D.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用了温度传感器【解析】

电容式位移传感器是通过改变两极板电容改变电压的，故选项A错误；光敏电阻在传感器中的作用是将光信号转化为电信号，故选项B正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故选项C错误；全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用了压力传感器，故选项D错误。知识点2

光敏电阻3.[江苏南通期末考试]如图所示为火灾报警器的部分电路，下列说法正确的是(

)

C

√√知识点3

金属热电阻和热敏电阻5.（多选）金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，所以都可以用于制作温度传感器。它们的电阻随温度的变化规律如图所示。下列说法正确的是(

)

√√

B

知识点4

霍尔元件

√

知识点5

电容式传感器8.如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。金属块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧另一端与电容器均固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框左右移动（不能上下移动），电容器与电源连接，并串联计算机的信号采集器。关于该传感器的说法正确的是(

)

A.汽车保持静止时，电容器不带电B.汽车静止时与直线运动时，电容器的电容可能相同C.汽车由静止突然向右加速，电路中有逆时针方向的电流D.汽车向右做匀加速运动过程中，电路中始终有顺时针方向的电流√

A

D

知识点6

电阻应变片、力传感器

√

12.[陕西西安期末考试]某位同学利用力敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘光滑重球，力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数如图乙所示，下列关于小车的判断正确的是(

)

√

知识点7

简单