2024_2025年新教材高中物理第五章传感器3利用传感器制作简单的自动控制装置学案新人教版选择性必修第二册.docVIP

PAGE

PAGE8

利用传感器制作简洁的自动限制装置

试验一门窗防盗报警装置

一、试验目的

1．了解门窗防盗报警装置的工作原理。

2．了解干簧管和继电器的特点和在装置中的作用。

二、试验原理

1．干簧管

(1)特点：感知磁场是否存在的传感器。

(2)作用：将磁场的存在与否转换为电路的通断。

2．继电器

(1)特点：继电器线圈中有电流通过时，开关与触点a接通，无电流时，开关与触点b接通。

(2)作用：将继电器中电流的有无转换为指示灯和蜂鸣器电路的限制，相当于一个自动的双向开关。

3．试验电路

4．工作原理

闭合开关S，系统处于防盗状态，当门窗紧闭时，磁体M使干簧管处于导通状态，继电器使开关c与触点a接通，二极管LED发光。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，使开关转换为c、b接通，蜂鸣器H发声报警。

三、试验器材

干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R(330Ω)、蜂鸣器H、电源、小磁体、开关等。

四、试验步骤

1．连接电路前，要先推断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体干脆靠近干簧管，视察簧片能否正常动作。

2．确定各元件可以正常工作后，依据试验电路图连接电路。

3．接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别视察试验现象。

试验二光控开关

一、试验目的

1．了解光控开关的工作原理。

2．练习利用光控开关制作自动限制设备。

二、试验原理

1．晶体三极管

(1)两种类型

(2)三个电极

①放射极e，②基极b，③集电极c。

(3)重要特性

①从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流，这就是三极管的电流放大作用。

②在限制电路中具有完成断路和接通的开关作用。

2．光控开关

(1)电路图

(2)工作原理

当光照较强时，RG较小，加在基极上电压较小，三极管不导通，LED不亮；当光线较弱时，RG阻值增大，加在基极上电压增大，当达到肯定程度后，三极管被导通，发光二极管LED起先发光。

3．光控开关限制电路

(1)电路图

(2)工作原理

当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，继电器所在的回路相当于断路；当环境光线比较暗时，光敏电阻RG阻值较大，三极管导通，集电极电流较大，驱动继电器吸合开关S，点亮灯泡L。(注：与继电器并联的二极管D，供应自感电流释放通路，以爱护三极管不被烧坏。)

三、试验器材

可调电阻R1(最大电阻为51kΩ)、限流电阻R2(330Ω)、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L(6V、0.3A)、二极管D、电源等。

四、试验步骤

1．依据试验电路图连接电路，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耀，调整电阻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，当光照增加到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭。

五、留意事项

1．安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。

2．光控开关试验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则将烧坏门电路集成块。

3．光控开关试验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应当把R1的阻值调大些。

报警系统的电路问题

[例题1]把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图所示电路连接，制成光电报警装置。当有光照耀报警装置且光照较强时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。①光敏电阻：受光照耀后，阻值会变小。②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，当线圈中有肯定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分别状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，簧片在弹力的作用下复原到分别状态。请将下面的电路连接完整。

[解析]如图所示，当有光照且光照较强时，光敏电阻的阻值变小，使得干簧管继电器线圈中有较大的电流，从而产生磁场，导致两个铁质簧片闭合，最终使得蜂鸣器发声。

[答案]如解析图所示

[针对训练]

传感器担负着信息采集的任务，在自动限制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻。某热敏电阻RT阻值随温度改变的图像如图甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简洁自动报警器线路图。问：

(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在__________(填“a”或“b”)处；

(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(填“左”或“右”)；

(3)假如在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调整滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各