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1、3利用传感器制作简单的自动控制装置学习目标1.进一步理解常用传感器的工作原理及应用2学会利用传感器制作简单的自动 控制装置.梳理教材夯实基础实验1门窗防盗报警装置.实验器材和装置干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在.继电器(虚线框局部)作为执行装置.发光 二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用.蜂鸣器H 作为报警提醒.电路设计如图1.图11 .电路工作原理当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA,干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作.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，动触点c与常闭触点b接 通，蜂鸣器H发声报警.2 .实验操作(I
2、)检查干簧管.用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作.连接电路.连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作.接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象.实验2光控开关.实验器材和装置光敏电阻完成光信号向电信号的转变.晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接 通的开关作用.发光二极管LED模仿路灯.电路设计如图2甲.图2为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示.1 .电路工作原理(1)光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮. 光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极
3、管或 驱动继电器吸合，点亮小灯泡L.2 .实验操作连接电路，检查无误后，接通电源.用白光照射光敏电阻，调节使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光.(3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光.(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭.探究重点提升素养一、光控开关的应用例把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源连成电路如图3所示，制成光电报警 装置.当报警器有光照射时，峰鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声. 光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小.干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管 外的线圈组成.当线圈中有一
4、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别离状态变成闭合状态.当线圈中没有电流或者电 流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到别离状态.电路己经连接一局部，请将 电路完整连接好.答案见解析图解析 电池、光敏电阻与开关及干黄管继电器开关外面的接线构成一个回路：而另一组电池、蜂鸣器与干黄管维电器开关里面的接线构成又一个回路.当有光照时，光敏电阻阻值变小, 使得干黄管继电器开关产生磁场，使开关接通，最终使得蜂鸣器发声，电路如下图.干卷管继电器开关二、热敏电阻的应用 例 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度到达或超过60
5、C 时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过人时就会报警）, 电阻箱（最大阻值为999.9 Q）,直流电源（输出电压为U,内阻不计），滑动变阻器R（最大限值 为1000 C）,滑动变阻器&（最大阻值为2 000 C）,单刀双掷开关一个，导线假设干.在室温下对系统进行调节.己知U约为18 V, 约为10mA；流过报警器的电流超过2（） mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 Q （1）完成如图4所示待调节的报警系统原理电路图的连线.报警器电源滑动变阻器滑动变阻器电阻箱 开关r79s1热敏电阻（2）电路中应选用滑动变阻器
6、（填或R”）.（3）按照以下步骤调节此报警系统：电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为 C；滑动变阻器的滑片应置于（填或/）端附近，不能置于另一端的原因是 将开关向（填“c”或d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可止常使用.答案（1）见解析图Q）&650.0 b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏c报警器开始报警解析（1）热敏电阻工作温度到达60 时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为60 时的热敏电阻的阻值，即将阻值调节到650.0C,使报警器能正常报警，电路图如下图
7、.(2)U= 18 V,通过报警器的电流10 mAW/cW20 mA,也路中总电,阻R=耳,即900 QWRW1 800 1cC,故滑动变阻器选R2.(3)热敏电阻阻值为650.0C时，报警器开始报警，模拟热敏电阻的电阻箱阻值也应为650.0 Q, 实脸调试时，将开关直于。端，缓慢调节滑动变阻器，直到报警器开始报警.为防止通过报 警器电流过大，造成报警器烧坏，应使滑动变阻器的滑片置于端.随堂演练逐点落实1 .(光控开关)光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用.街道路灯自动控制就是应用之一， 如图5所示电路为模拟电路，其中4为一光敏电阻，3为电磁继电器，C为电流信号放大器, D为路灯.请连成正确的
8、电路，到达日出路灯熄、日落路灯亮的效果.输入一电流信号 放大器一输纺线线 零火一弹簧电磁铁图5答案见解析图解析 当有光照射时，电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个 触点断开；当无光照时，电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触 点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作，也路如下图.光2y电流信号辰1TTA放天.|出;口电磁铁 铁 三 衔I 8.(温控装置)如图6甲所示为一热敏电阻的R-f图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组 成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为200 Q.当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电
9、电池的电动势F=8V,内限可以不计.图 中的“电源”是恒温箱加热电源.图6图甲说明热敏电阻的阻值随着温度的升高而(选填“增大”“减小”或“不变”). (2)应该把恒温箱内加热器接(选填“48”或“8”)端.(3)如果要使恒温箱内的温度保持100,滑动变阻器R接入电路的电阻值为 Q答案减小(2)AB (3)150解析(1)由题图甲可知热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小：(2)当温度较低的时候，热敏电阻的阻值较大，电路中的也流较小，此时继电器的衔铁与AB 局部连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以应该把恒温箱内的加热器接 在AB湍.(3)当温度到达100 C时，加热电路就要断开，此时
10、继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电 E流要到达20 mA=0.02 A,根据闭合电路欧姆定律可得：/=穴=3方，解得：氏= 150 0.A TA | TAO课时对点练L基础对点练考点一门窗防盗报警装置1 .如图1所示是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合.以下说 法正确的选项是()A.电磁继电器与发电机工作原理相同B.电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关C.电磁铁工作时，上端为S极D.当有人闯入保密室时，b灯亮答案D解析电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制成的，选项A 错误；电磁铁的磁性强弱和电流大小、线图的匝数及有无铁芯有关，选项B错误；根据安培
11、定那么可知，电磁铁工作时，上端为N极，选项C错误：当有人闯入保密室时会使开关S闭合， 电磁铁有磁性，吸引衔铁向下移动，b灯所在电路接通，b灯亮，选项D正确.2 .图2甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用，乙图为其简化示 意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚 好靠在一起.当主机开关闭合时，假设门被翻开，磁条与主机别离，主机内的触发器就会工作, 带动报警器发出报警声.以下有关说法正确的选项是（）主机rw破条L1I甲乙图2A.触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的B,触发器可以由铜制成C.磁条的两极对调后，该报警器不能正
12、常工作D.本装置是利用电流的磁效应工作的答案A解析 门关上时，磁条与触发器刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明也路是断开的；当 主机开关闭合时，假设门被翻开，磁条与主机别离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发 出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确.触发器与磁条之间存在磁力的作 用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误.无论磁条哪个磁极靠近 触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误.本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误.考点二光控装置与温控装置3.（多项选择）如图3所示是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置
13、.，R为光敏电阻、咫为 定值电阻，A、8接监控装置.那么（）A.当有人通过而遮住光线时，4、B之间电压升高B.当有人通过而遮住光线时，4、B之间电压降低C.当仅增大&的阻值时，可增大A、B之间的电压D.当仅减小R?的阻值时，可增大A、8之间的电压答案BC解析 但凡光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮住光线时，尺的阻值变大， 回路中的电流/减小，A、3间的电压U=/R2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路欧 毋定律得：U=E7（Ri +）,当仅增大/?2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U 增大，故C项正确；当仅减小&的阻值时，电路中的电流增大，4、8间的电压U减小，故 D项
14、错误.4.如图4所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说 法正确的选项是（）图4图4A.温度升高至74 时,B.温度升高至74 时,C.温度升高至78 c时,D.温度升高至78 时,A.温度升高至74 时,B.温度升高至74 时,C.温度升高至78 c时,D.温度升高至78 时,灯L亮报警灯L2亮报警灯L亮报警灯L2亮报警答案D解析 当温度低于78 时，线图中没有电流，此时仅灯Li亮，不报警；当温度升高到78 C 时，线圈中有电流，磁体吸引街铁，灯Lz被接通，所以灯Lz亮报警.5.传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物 理
15、量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（电学量），例如热敏传感器.某热敏电阻阻 值随温度变化的图线如图5甲所示，图乙是由该热敏电阻图作为传感器制作的简单自动报警 器线路图.问：为了使温度过高时报警器响铃，c应接在（选填或“/尸）处.（2）假设要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片，向（选填“左”或“右”） 移动.（3）如果在调试报警器到达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警 器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，那么造成工作电路不能正常工作的 原因可能是.答案（1）。（2）左（3）电源提供的电压太小以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大，电 磁铁的
16、吸引力小于弹力解析（1）由题图甲可知，热敏电阻Rt在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁 性增强，把右侧衔铁吸引过来，与。接触，故c应接在。处.（2）假设要使启动报警的温度提高，那么应使电路中电阻更大，滑动变阻器的滑片P向左移动. （3）电源提供的电压太小以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力. 6. （2020梅河口市第五中学高二月考）电饭煲的工作原理如图6所示，可分为两局部，即控制 局部：由8、S2、定值电阻尺和黄灯组成；工作（加热）局部：由发热电阻以、定值电阻R2 和红灯组成.Si是一个磁钢限温开关，手动闭合，当此开关的温度到达居里点（103 ）时，0 动
17、断开，且不能自动复位，S2是一个金属片自动开关，当温度到达7080 时，自动断开， 低于70时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过其电流必须较小，所以%、生起作用.当是发热电阻，接通电源并闭合Si后，黄灯熄而红灯亮，心发热，当温度到达70 80 c时，S2断开，当温度到达103 c时饭熟，Si断开，当温度降到70 C以下时，S?闭合， 电饭煲处于保温状态，由以上描述可知&（选填”或“”），当用电饭煲烧水时，Si（选填“会”或“不会”）自动断开.答案限流 不会解析 通过红灯、黄灯的电流必须较小，根据欧姆定律可知心、R起限流作用；心是发热电 阻，要产生很大的热量，所以电流要大一点，而通过&的电流要小一点，且并联电路也压相 等，根据欧姆定律可知当用电饭煲烧水时，温度达不到居里点(103 ), S不会自动 断开.