2019-2020学年高中物理 第3章 传感器 第4节 用传感器制作自控装置课件 粤教版选修3-2

第四节用传感器制作自控装置1．发生地震灾害时，救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员．根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了()A．红外线传感器B．压力传感器C．振动传感器D．电容传感器【答案】A课前·自主学习2．“嫦娥一号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有()A．味觉传感器B．气体传感器C．听觉传感器D．视觉传感器【答案】D一、实验目的了解与传感器技术相关的物理知识，练习用传感器制作自动控制装置．二、实验原理1．二极管：在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态；在反向电压作用下电阻很大，处于截止状态．2．晶闸管：有三个极，阳极A、阴极K、控制极G.工作时，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接组成晶闸管的主电路，晶闸管的控制极G和阴极K与控制装置相连，组成控制电路．当晶闸管承受反向阳极电压时，不管控制极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态；当晶闸管承受正向阳极电压时，仅在控制极承受正向电压的情况下晶闸管才导通．3．电路及工作原理由晶闸管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，如下图所示．(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．三、实验器材二极管VD，晶闸管VS，光敏电阻RG，电阻R(7.5MΩ)，灯泡L、多用电表、导线、焊接用具等．【实验透视】一、实验过程1．将多用电表旋钮拨至“×1k”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“×1k”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．课堂·优化整合3．将多用电表旋钮拨至“×1k”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．二、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5mm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．现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如下图所示，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，画出电路图说明工作过程．电磁继电器与自动控制电路例1解析：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路．答案：电路图如下图所示．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．►题后反思该电路可以用于恒温箱、自动孵化器等，电路设计是高中电学应了解的内容，对于培养能力、理论联系实际将起到推动作用，也是高考的趋向．1．请设计一个用光敏电阻来模拟路灯的自动夜开昼关的电路．提供的仪器：光敏电阻、小灯泡、电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线若干．【答案】电路设计如下图所示．原理简述：据光敏电阻的阻值随入射光强度的增强而减小，当白天时，照射光敏电阻的光强度大，R1阻值减小，电流增大，电磁铁把衔铁P吸下使B脱离A，切断电灯电路，夜晚时相反．如下图所示，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分别为触头开关，S为开关，J为电池，请利用上述器材，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置．传感器和自动控制例2(1)连接电路图．(2)简述其工作原理．(涉及的元件可用字母代替)答案：(1)如下图所示．(2)按图接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E，使S2断开，电动机停止工作，当水位下降，使B与S1脱离接触，控制电路停止工作，电磁铁F无磁性，D拉动E，使S2接通，M工作．►题后反思电路设计是高中电学应了解的内容，对于培养能力、理论联系实际将起到推动作用，也是高考的趋向．2．下图是光控路灯开关电路图，请分析讨论后写出它的工作原理．【答案】无光照时，光敏电阻RL的阻值很大(大于1MΩ)，因此三极管的基极电流Ib很小，集电极电流Ic也很小，继电器J不会工作，此时可利用继电器的常闭触点作为路灯的开关，使路灯点亮；天亮了有光照射时，RL的阻值变得很小(小于3kΩ)，于是Ic也增大，从而使继电器工作，吸动衔铁，使常闭触点断开，路灯也就关闭了.