高中物理 第三章 傳感器 第四節(jié) 用傳感器制作自控裝置學(xué)案 粵教版選修3-2

第四節(jié)用傳感器制作自控裝置課題：應(yīng)用光敏電阻制作光控自動(dòng)照明燈電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馀c傳感器技術(shù)相關(guān)的物理知識(shí)，練習(xí)用傳感器制作自動(dòng)控制裝置二、實(shí)驗(yàn)器材二極管VD、晶閘管VS、光敏電阻RG、電阻R（7.5 M）、燈泡L三、實(shí)驗(yàn)原理由晶閘管VS與電燈L構(gòu)成主回路，控制回路由R與RG組成的分壓器及二極管VD構(gòu)成，如下圖所示1白天自然光較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻呈低電阻與R分壓后使晶閘管VS門電極處于低電平，VS關(guān)斷2當(dāng)夜幕降臨時(shí)，照在RG上的自然光減弱，RG呈高阻，使VS的門電極處于高電平VS獲正向觸發(fā)電壓而導(dǎo)通，燈L亮3改變R的阻值，即改變其與RG的分壓比，可調(diào)整電路的起控點(diǎn)4二極管VD，晶閘管VS的特性（1）二極管：具有單向?qū)щ娦援?dāng)給二極管加正向電壓時(shí)，它的阻值很小；當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，它的電阻很大（2）晶閘管VS：當(dāng)晶閘管承受反向電壓時(shí)，不論門極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓情況下晶閘管才導(dǎo)通四、實(shí)驗(yàn)步驟1將多用電表旋鈕撥至R×1 k擋，調(diào)零后，測(cè)量電阻R的阻值，檢查R是否符合要求2將多用電表旋鈕撥至R×1 k擋，調(diào)零后，用兩表筆分別接二極管兩極，然后將兩表筆位置對(duì)調(diào)若兩次測(cè)量結(jié)果一次較小，一次很大，則二極管性能良好3將多用電表旋鈕撥至R×1 k擋，紅表筆接晶閘管K極，黑表筆同時(shí)接通G、A極，在保持黑表筆不脫離A極狀態(tài)下斷開G極，指針指示幾十歐至一百歐，然后瞬時(shí)斷開A極再接通，若指針指示位置，則表明晶閘管良好4按照電路圖，將各元件焊接，安裝好5檢查各元件的連接，確保無誤6接通電源，觀察強(qiáng)光照射光敏電阻時(shí)和用黑紙包裹光敏電阻時(shí)燈泡L的狀態(tài)五、注意事項(xiàng)1安裝前，對(duì)所有器材進(jìn)行測(cè)試，確保各元件性能良好后，再進(jìn)行安裝2焊接時(shí)，管腳必須在離管殼5 mm以上處焊接，焊接時(shí)間不宜過長(zhǎng)3注意二極管、晶閘管各極正確接入電路，不可錯(cuò)接、反接【例題】下圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的磁控防盜報(bào)警裝置門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與M相對(duì)的位置嵌入干簧管H，并且將干簧管接入圖示的電路睡覺前連接好電路，當(dāng)盜賊開門時(shí)，蜂鳴器就會(huì)叫起來請(qǐng)說明它的工作原理，最好通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M這個(gè)電路的工作答案：見解析解析：當(dāng)門閉著時(shí)，永磁體使干簧管接通，斯密特觸發(fā)器輸入端與電源負(fù)極相連，處于低電平，則輸出端為高電平，故蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)開門時(shí)，沒有永磁體作用，干簧管不通，斯密特觸發(fā)器輸入端為高電平，則輸出端為低電平，則蜂鳴器通電，發(fā)聲報(bào)警1如下圖所示為小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片，K為彈簧，S為一對(duì)觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動(dòng)控制的要求其工作方式是（）AA與B接信號(hào)電壓，C與D可跟被控電路串聯(lián)BA與B接信號(hào)電壓，C與D可跟被控電路并聯(lián)CC與D接信號(hào)電壓，A與B可跟被控電路串聯(lián)DC與D接信號(hào)電壓，A與B可跟被控電路并聯(lián)答案：A解析：由圖可知A、B是電磁繼電器線圈，所以A、B應(yīng)接信號(hào)電壓，線圈隨信號(hào)電壓變化使電磁繼電器相吸或排斥，從而使C、D接通或斷開，進(jìn)而起到控制作用，所以選項(xiàng)A正確2傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動(dòng)控制作用，如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小x假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法中正確的是（）A物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)答案：B解析：物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)使滑片P左右移動(dòng)，由于電壓表的示數(shù)為變阻器左側(cè)部分的電壓，所以電壓表示數(shù)會(huì)發(fā)生變化，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；但物體M的運(yùn)動(dòng)不會(huì)影響主電路，因此，物體M運(yùn)動(dòng)與否電路中仍會(huì)有電流且保持不變，但電壓表會(huì)有示數(shù)且示數(shù)會(huì)發(fā)生變化，所以C、D兩項(xiàng)都是錯(cuò)誤的3如下圖所示，1是彈簧，2是銜鐵，3是觸點(diǎn)，4是電磁鐵，5是熱敏電阻，6是滑動(dòng)變阻器，7是電鈴，它們組成一種溫度自動(dòng)報(bào)警電路，試說明這種簡(jiǎn)單溫度自動(dòng)報(bào)警電路的工作原理答案：見解析解析：當(dāng)熱敏電阻溫度升高時(shí)，電磁鐵電路中的電流增大，電磁鐵吸引銜鐵使電鈴電路閉合，電鈴報(bào)警；當(dāng)溫度下降后，電阻增大，電流減小，電磁鐵磁性減弱，銜鐵被彈簧拉起，電鈴電路斷開，電鈴不發(fā)聲4某市一所農(nóng)村初級(jí)中學(xué)，常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水，小明知道后，想利用如下圖所示的器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)注水裝置，A是浮子，B是金屬觸頭，C為水塔上的柱形蓄水池，M是帶水泵的電動(dòng)機(jī)，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，K1、K2分別為觸頭開關(guān)（1）連接上面的電路實(shí)物圖（2）簡(jiǎn)述其工作原理（涉及的元件可以用字母代替）答案：見解析解析：（1）如下圖所示：（2）按圖接好電路，合上開關(guān)S1、S2，水泵工作，水位升高，當(dāng)浮子上升使B接觸到K1時(shí)，左側(cè)電路（控制電路）工作，電磁鐵F有磁力，拉下銜鐵E，使K2斷開，電動(dòng)機(jī)M不工作，停止注水，當(dāng)水位下降使B與K1脫離，電路停止工作，F(xiàn)無磁性，D拉動(dòng)E，使K2接通，M工作5一路燈控制裝置如下圖所示，RG為光敏電阻，光照射RG時(shí)，RG變小白天時(shí)，繼電器J兩端電壓是較大還是較小？要使路燈比平時(shí)早一些時(shí)間亮起來，應(yīng)如何調(diào)節(jié)R1?答案：較小使R1變小解析：由題可知，按照邏輯分析法，引起電路狀態(tài)變化的原因是照射光敏電阻RG的光的強(qiáng)弱白天光照強(qiáng)，RG的阻值較小，R1兩端的電壓較大，即A點(diǎn)電勢(shì)較高，則Y端為低電平，繼電器兩端電壓較小，不工作，路燈不亮而夜間的情形恰好相反所以白天時(shí)，繼電器J兩端電壓較小若使路燈早一些亮，首先要明確繼電器的動(dòng)作電壓UJ一定，Y端電平一定，A端電平一定，則R1兩端的電壓U1一定，因，則可知要使路燈早些亮?xí)r，環(huán)境光線仍較強(qiáng)，RG較小，要保證U1一定，必須調(diào)節(jié)R1使其變小4