学高中物理生活中的传感器简单的光控和温控电路(选学)学案教科选修剖析.doc

学案2　生活中的传感器　简单的光控和温控电路(选学) [目标定位]　1.了解洗衣机、电冰箱中的传感器.2.了解家用报警器的原理.3.了解传感器与人的感官的类比，以及它们各自的优势.4.了解一些简单的自动控制电路． 一、洗衣机中的传感器 [问题设计] 模糊洗衣机能模仿人的思维确定洗涤模式．比如可根据衣物的布质、衣物的多少确定洗涤的力度及用水量，根据衣物的脏污程度确定漂洗的次数等，你知道这些操作模式是如何建立的吗？ 答案　利用传感器和电脑技术，揉入人们对家电使用的经验知识，建立的操作模式． [要点提炼] 模糊洗衣机中的传感器 传感器的类型 作用 水位传感器 确定水位的高低和衣物吸水能力的大小 负载量传感器 检测洗涤物的多少 水温传感器 根据环境温度和水温，自动控制洗涤时间 布质传感器 自动感知衣物的重量和吸水程度，感知衣物的质量，自动选择洗涤方式 洗涤粉传感器 测定洗涤粉的种类 脏污程度 传感器 利用红外光电传感器，测定水的透明度，从而检测洗净度、漂净度 脱水(压电) 传感器 从脱水桶喷射出来的水，作用到压电传感器上，根据压力的变化，控制脱水动作 二、电冰箱中的传感器 1．电冰箱的组成：主要由制冷系统和控制系统组成． 2．控制系统中的传感器及其作用 传感器类型 作用 温控传感器 按设定的温度自动接通和断开电路，控制电动机工作 除霜温控传感器 在除霜加热器达到一定温度时，自动断开加热器的电源 过热及过电 流保护传感器 当电动机不能正常工作时，可以自动切断电源，对电动机实行保护 三、简单的光控和温控电路 1．集成电路又称IC，是在硅板上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是电子设备中最重要的部分． 2．光控自动照明电路 利用光敏电阻作控制元件，从而通过光线来实现自动控制，使电路在天亮时自动切断，天黑自动接通． 3．温控电熨斗 利用热敏电阻作控制元件，从而使电熨斗的温度在低于指定值时，电热器通电加热，温度高于指定值时要将电源关闭． 一、传感器的应用实例 例1　如图1所示为某种电冰箱内温度控制器的结构．铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封系统，里面充有氯甲烷和它的蒸气，构成了一个温度传感器．膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接．盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀．测温泡1安装在冰箱的冷藏室中.5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作．拉簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上．连杆9的下端是装在机箱上的轴．凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力． 图1 (1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？ (2)为什么用凸轮可以改变设定的温度？ 解析　(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒 3通过小柱体带动弹簧片4，使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的温度时弹簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作． (2)凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性金属膜盒3共同控制弹簧片4的运动，而弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度． 答案　见解析 例2　如图2所示为冲击防盗报警器的冲击传感器的结构示意图．在外壳的绝缘基板上固定一个螺栓，螺栓上有一个弹簧，弹簧的顶端焊有一个钢球，它们都是电的良导体，外壳也使用电的良导体制成．请简述这种装置防盗的原理． 图2 答案　在静止状态下，不论传感器置于何种状态，钢球和外壳呈断开状态不会导通，一旦传感器受到外力冲击，如砸、碰、撞、敲击、撬动时，则钢球受到扰动产生运动与外壳接通，便可触发执行电路，使报警装置开始工作． 二、传感器的应用分析 例3　按图3所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是________________； 用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________________________________________________________________； 停止吹风，会发现____________________________________； 把热敏电阻放入冷水中会发现____________________________________________． 图3 答案　由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁　亮了　电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁　小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高　小灯泡熄灭 三、光控自动照明电路的分析 例4　如图4所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其原理简化如下，调节可变电阻