2022-2023學(xué)年人教版選擇性必修第二冊(cè) 第五章 第3節(jié)　利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置 學(xué)案

1、第3節(jié)利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置eq avs4al()實(shí)驗(yàn)一門窗防盜報(bào)警裝置實(shí)驗(yàn)?zāi)康膃q avs4al(,1.了解門窗防盜報(bào)警裝置的工作原理。,2.了解干簧管和繼電器的特點(diǎn)和在裝置中的作用。)實(shí)驗(yàn)原理1干簧管(1)特點(diǎn)：感知磁場(chǎng)是否存在的傳感器。(2)作用：將磁場(chǎng)的存在與否轉(zhuǎn)換為電路的通斷。2繼電器(1)特點(diǎn)：繼電器線圈中有電流通過時(shí)，開關(guān)與觸點(diǎn)a接通，無電流時(shí)，開關(guān)與觸點(diǎn)b接通。(2)作用：將繼電器中電流的有無轉(zhuǎn)換為指示燈和蜂鳴器電路的控制，相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)的雙向開關(guān)。3實(shí)驗(yàn)電路4工作原理閉合開關(guān)S，系統(tǒng)處于防盜狀態(tài)，當(dāng)門窗緊閉時(shí)，磁體M使干簧管處于導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器使開關(guān)c與觸點(diǎn)a接通，

2、二極管LED發(fā)光。當(dāng)門窗開啟時(shí)，磁體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電，使開關(guān)轉(zhuǎn)換為c、b接通，蜂鳴器H發(fā)聲報(bào)警。實(shí)驗(yàn)器材eq avs4al(,干簧管SA、繼電器、發(fā)光二極管LED、電阻R330 、蜂鳴器H、電源、小磁體、開關(guān)等。) 實(shí)驗(yàn)步驟1連接電路前，要先判斷一下干簧管是否可以正常工作。用磁體直接靠近干簧管，觀察簧片能否正常動(dòng)作。2確定各元件可以正常工作后，按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路。3接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，分別觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。eq avs4al()實(shí)驗(yàn)二光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解光控開關(guān)的工作原理。2練習(xí)利用光控制開關(guān)制作自動(dòng)控制設(shè)備。實(shí)驗(yàn)原理1晶體三極管(1)兩種類型(2)三

3、個(gè)電極發(fā)射極e，基極b，集電極c。(3)重要特性從基極輸入一個(gè)較小的電流，就會(huì)在集電極獲得較大的電流，這就是三極管的電流放大作用。在控制電路中具有完成斷路和接通的開關(guān)作用。2光控開關(guān)(1)電路圖(2)工作原理當(dāng)光照較強(qiáng)時(shí)，RG較小，加在基極上電壓較小，三極管不導(dǎo)通，LED不亮；當(dāng)光線較弱時(shí)，RG阻值增大，加在基極上電壓增大，當(dāng)達(dá)到一定程度后，三極管被導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED開始發(fā)光。3光控開關(guān)控制電路(1)電路圖(2)工作原理當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻RG的阻值很小，三極管不導(dǎo)通，繼電器所在的回路相當(dāng)于斷路；當(dāng)環(huán)境光線比較暗時(shí)，光敏電阻RG阻值較大，三極管導(dǎo)通，集電極電流較大，驅(qū)動(dòng)繼電器吸合開關(guān)

4、S，點(diǎn)亮燈泡L。(注：與繼電器并聯(lián)的二極管D，提供自感電流釋放通路，以保護(hù)三極管不被燒壞。)實(shí)驗(yàn)器材可調(diào)電阻R1最大電阻為51 k、限流電阻R2330 、光敏電阻RG、三極管VT、發(fā)光二極管LED、繼電器、小燈泡L6 V、0.3 A、二極管D、電源等。實(shí)驗(yàn)步驟1按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路，檢查無誤后，接通電源。2讓光敏電阻RG受到白天較強(qiáng)的自然光照射，調(diào)節(jié)電阻R1使發(fā)光二極管LED或小燈泡L剛好不發(fā)光。3遮擋RG，當(dāng)光照減弱到某種程度時(shí)，就會(huì)看到發(fā)光二極管LED或小燈泡L發(fā)光。4讓光照加強(qiáng)，當(dāng)光照增強(qiáng)到某種程度時(shí)，則發(fā)光二極管LED或小燈泡L熄滅。注意事項(xiàng)1安裝前，對(duì)器材進(jìn)行測(cè)試，確保各元件性能良

5、好后，再進(jìn)行安裝。2光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)中，二極管連入電路的極性不能反接，否則將燒壞門電路集成塊。3光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)中要想天更暗時(shí)“路燈”才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些。報(bào)警系統(tǒng)的電路問題eq avs4al(典例1)傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量)。例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻將熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，熱敏電阻隨溫度變化的圖像如圖甲所示，圖乙所示是由熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器線路圖，問：(1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響，c應(yīng)接在_(選填“a”或“b”)。(2)若使啟動(dòng)

6、報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向_移動(dòng)(選填“左”或“右”)。(3)熱敏電阻回路中的直流電源電動(dòng)勢(shì)為18 V(內(nèi)阻不計(jì))，熱敏電阻R1達(dá)到100 電阻大小為600 ，此時(shí)報(bào)警器開始報(bào)警。流過熱敏電阻R1的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警，Ic為10 mA，則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_。AR2(0200 )BR2(01 000 ) CR2(02 000 )解析(1)由題圖甲所示圖像可知，隨溫度升高熱敏電阻阻值減小，由題圖乙所示電路圖可知，當(dāng)熱敏電阻阻值減小時(shí)，控制電路電流增大，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)變強(qiáng)，與彈簧相連的導(dǎo)線被吸到a處，此時(shí)報(bào)警器響，報(bào)警電路是通路，因此c應(yīng)接在a處。(2)由題圖甲所示圖像可知，溫度升

7、高，熱敏電阻阻值變小，要使啟動(dòng)報(bào)警器的溫度提高，則熱敏電阻阻值更小時(shí)才啟動(dòng)報(bào)警電路，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值要變大，由題圖乙所示電路可知，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)。(3)開始報(bào)警時(shí)控制電路總電阻為：Req f(E,Ic)eq f(18 V,10103 A)1 800 ，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為：R滑RR11 800 600 1 200 ，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇C。答案(1)a(2)左(3)C 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1如圖所示是自動(dòng)水位報(bào)警器的示意圖，其中繼電器的線圈通過電流時(shí)，電磁鐵吸引銜鐵1，使它與觸頭3斷開，與觸頭2接觸。若要求水位正常時(shí)綠燈亮，高出一定水位時(shí)紅燈亮，現(xiàn)有紅、綠燈泡各一個(gè)，紅燈

8、泡應(yīng)安在_位置，綠燈泡應(yīng)安在_位置。(選填“A”或“B”)解析：水位較低時(shí)，線圈中沒有電流，銜鐵1與觸頭3接觸，這時(shí)應(yīng)綠燈亮，所以綠燈泡應(yīng)安在A位置；當(dāng)高出一定水位時(shí)，線圈中有電流，電磁鐵吸引銜鐵1，使它與觸頭3斷開，與觸頭2接觸，這時(shí)應(yīng)為紅燈亮，所以紅燈泡應(yīng)安在B位置。答案：BA光控開關(guān)的應(yīng)用典例2光電管在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用，街道的路燈自動(dòng)控制開關(guān)就是其應(yīng)用之一，如圖所示為其模擬電路，其中A為光電管，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈。試簡(jiǎn)述其工作原理。解析開關(guān)合上后，白天，光電管在可見光照射下有電子逸出，從光電管陰極逸出的電子被加速到達(dá)陽極，使電路接通，電磁鐵中的強(qiáng)電流將銜鐵吸

9、下，照明電路斷開，燈泡不亮。夜晚，光電管中無電子逸出，電路斷開，彈簧將銜鐵拉上，照明電路接通，這樣就達(dá)到日出路燈熄，日落路燈亮的效果。答案見解析對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器開關(guān)、電源連成電路如圖所示，制成光電報(bào)警裝置。當(dāng)報(bào)警器有光照射時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)沒有光照或者光照很弱時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。光敏電阻：光敏電阻受光照后，阻值會(huì)變小。干簧管繼電器開關(guān)：由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成，如圖所示。當(dāng)線圈中有一定的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)簧片在磁力作用下由原來的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài)。當(dāng)線圈中沒有電流或者電流很微弱時(shí)，磁場(chǎng)消失，簧片在彈力的作用下恢復(fù)到分離