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1、第2节 科学制作：简单的自动控制装置学案学习目标：1 .利用传感器制作简单的自动控制装置，进一步理解传感器的工作原理。2 .了解敏感元件在自动控制电路中的作用。基础知识：一、简单的自动控制装置1 .实验目的(1)设计并制作光报警装置。(2)设计并制作温度报警装置。(3) 了解制作的报警装置的工作原理。2 .实验器材光敏电阻、热敏电阻、温度计、干电池、手电筒、蜂鸣器、开关、导线、变 阻器。3 .实验原理与设计(1)光报警装置：如图所示，利用光敏电阻作控制元件,从而通过光线来实 现自动控制，当光照强度发生变化时，电阻火发生变化，电路中的电流变化, 当R的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。RR蜂鸣
2、器1|(2)温度报警装置：如图所示，利用热敏电阻作控制元件,从而通过温度来 实现自动控制，当温度发生变化时，电阻必发生变化，电路中的电流变化,当 Rt的阻值变化到一定值时，蜂鸣器发生报警。4.实验步骤(1)光报警装置实验步骤按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。R R蜂鸣器1|_检查各元件的连接，确保无误。接通电源，调节滑动变阻器,使蜂鸣器在普通光照条件下不报警。用黑纸逐渐遮住光敏电阻,注意蜂鸣器是否发声，并做好记录。逐渐撤掉黑纸，注意蜂鸣器是否发声，并做好记录。(2)温度报警装置按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。r -i-1 / 1 *l/R蜂鸣器1|检查各元件的连接，确保无误。
3、接通电源，调节滑动变阻器,使蜂鸣器常温下不发声。用热水使热敏电阻的温度升高,注意蜂鸣器是否发声，并做好记录。将热敏电阻从热水中取出,注意蜂鸣器是否发声，并做好记录。重难点理解：简单的自动控制装置1 .数据测量(1)光报警装置中记录滑动变阻器滑片的位置，光敏电阻特性、光照强度与 蜂鸣器报警的关系光敏电阻特性测量步骤：将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按实验原理图甲所示电路连接 好，其中多用电表置于“X100”挡;6+ I甲先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电 表表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；用手掌(或黑纸
4、)遮光时，观察多用电表表盘指针显示电阻阻值的情况，并 记录。根据记录数据分析光敏电阻的特性；光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过 盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；(2)温度报警装置中记录滑动变阻器滑片的位置，热敏电阻特性、温度与蜂 鸣器报警的关系热敏电阻特性测量步骤：按实验原理图乙连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；乙把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻 的阻值，并记下温度计的示数；向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数 和多用电表测量的热敏电阻
5、的阻值；将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录；在如图坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线；R/l热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大;实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温 度相同，并同时读出水温。2 .注意事项(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)光报警装置实验中，注意光敏电阻的特性选择是否合适，否则继电器不 能正常工作。(3)光报警装置实验中要想光更弱时蜂鸣器报警，应该把滑动变阻器的阻值 调小些。(4)温度报警器实验中，要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把滑动变阻 器的阻值调小些。
6、典例1：一台臭氧发生器产的电阻为10 kQ,当供电电压等于24 V时能正 常工作，否则不产生臭氧。现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在 有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻吊对它进行控 制，R的阻值在有光照时为100 Q,黑暗时为1 000Q,允许通过的最大电流为3 mA；电源E的电压为36 V,内阻不计；另有一个滑动变阻器&,阻值为0100 Q,允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干。臭氧发生器产和光 敏电阻Ri的符号如图所示。设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变 阻器两固定接线柱端分别标上字母4、B.(电路图画在虚线
7、框内)解析为了能控制臭氧发生器，应该用滑动变阻器的分压式接法，有光 照时产能正常工作，无光照时尸不工作。电路图如图所示：巩固练习:1 .街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（）B.光敏性A.压敏性C.热敏性D.三种特性都利用2 .传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感 器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连金属片，与该金属片隔有一定空气间 隙的是另的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电 容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给
8、 出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（）A.温度传感器B.压力传感器C.磁传感器D.光传感器3 .现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若 干，如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通 电供热，超过某一温度又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。滑动变阻器参考答案：1.B 由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天与夜晚，所以选B。 虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外还与季节有关，因此不 能选C。2.B 小金属片被按下时，对该键有一个压力，小金属片向下移动，两个 极板之间的距离改变，电容改变，将压力这个力学量转化为电容这个电学量， 所以计算机键盘使用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误。3.解析热敏电阻Rt与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路。电 路图如图所示1。电磁继电器Lo-Z3滑动变阻器电当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值很大，流过电磁继电器的电流很小， 继电器无法吸引衔铁尸，K处接通，电炉丝处于加热状态；当温度高于某一值时, 热敏电阻的阻值变得很小，通过电磁继电器的电流较大，继电器吸引衔铁P, K 处断开，电炉丝停止加热。