资源简介

(共18张PPT)
传感器是构成自动控制系统的必要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确、可靠地捕捉和转换，那么一切控制将无法实现。
新课导入
第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置
1.实验目的
2.实验器材
了解门窗报警装置的原理
干簧管:
作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在
继电器：作为执行装置
二极管：作为电路正常工作提示
门窗防盗报警装置电路图
发光二极管
电源、导线、开关、干簧管、继电器、蜂鸣器、发光二极管、电阻、小磁体。
实验一　门窗防盗报警装置
干簧管:
作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在
继电器：作为执行装置
二极管：作为电路正常工作提示
3.实验原理
当门窗紧闭时,磁体M靠近干簧管SA,干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K,使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通,发光二极管LED发光,显示电路处于正常工作状态。
干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用,
实验原理图
继电器则相当于一个自动的双向开关。
闭合电路开关S,系统处于防盗状态。
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。继电器的动触点c与常闭触点b接通,蜂鸣器H发声报警。
干簧管可将门与门框的相对位置这一非电学量转换为电路的通断。
当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮
当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。
③接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
4.实验操作
①连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
②确定各元件可以正常工作后，按照图所示连接电路。
例1 如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图.门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出).经实际试验,灯的亮、灭能反映门的开、关状态.
(1)门打开时R2两端的电压U2比门关闭时　　(选填“大”或“小”);
(2)门打开时　　(选填“红”或“绿”)灯亮.
小
红
[解析] 当门打开时,R3受红外线照射,电阻减小,则总电阻减小,总电流I增大,根据闭合电路欧姆定律有U2=E-I(R1+r),可知R2两端电压减小,则R2中电流I2减小,所以R3中电流I3=I-I2增大,电磁继电器产生的磁场增强,把衔铁吸下,红灯亮.
实验一
1.实验目的
光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭。
2.实验器材
三极管:
作为放大电流，以及控制电路通断的作用
RG：光敏电阻
二极管：模仿路灯
三极管电路符号及实物图
可调电阻、限流电阻、光敏电阻、暗电阻、亮电阻、三极管、发光二极管、继电器、小灯泡、二极管、电源
光敏电阻
实验2.光控开关
三极管电路符号及实物图
3.实验原理
当环境的光比较强时,光敏电阻RG的阻值很小,三极管不导通,发光二极管或继电器所在的回路相当于断路,即发光二极管不工作;继电器处于常开状态,小灯泡L不亮。
实验原理图
当环境的光比较弱时,光敏电阻RG的阻值变大,三极管导通,且获得足够的基极电流,产生较大的集电极电流,点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
强光→RG很小→三极管不导通→小灯泡不亮。
弱光→RG很大→三极管有大电流→小灯泡亮。
4.实验操作及实验现象
（1）按照图5.3-5所示连接电路，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射，调节电阻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，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。
实验二　光控开关
实验二
例2 光敏电阻在自动化装置中有很多应用,街道路灯自动控制就是其应用之一,图示电路为其模拟电路,其中电源的内阻可忽略不计,A处接电磁继电器,B为三极管(当φe-φb≥0.2 V时,c、e间的电阻R可忽略不计,当φe-φb<0.2 V时,R可视为无穷大),b点的电势由R1与R2的比值决定,R1、R2中有一个是定值电阻,另一个是光敏电阻,阻值随光照强度增强而减小,C为电磁继电器,D为路灯.为了达到日出路灯熄,日落路灯亮的效果,请回答下列问题:
(1)R1是　　　　　(选填“光敏电阻”或“定值电阻”);
光敏电阻
[解析] 由于光敏电阻阻值随着光照强度的增大而减小,为使路灯正常工作,在白天时电磁继电器的触点断开,电磁铁通电,φe-φb≥0.2 V,R1变小或R2变大,而白天时光敏电阻阻值变小,所以R1是光敏电阻;
实验二
例2 光敏电阻在自动化装置中有很多应用,街道路灯自动控制就是其应用之一,图示电路为其模拟电路,其中电源的内阻可忽略不计,A处接电磁继电器,B为三极管(当φe-φb≥0.2 V时,c、e间的电阻R可忽略不计,当φe-φb<0.2 V时,R可视为无穷大),b点的电势由R1与R2的比值决定,R1、R2中有一个是定值电阻,另一个是光敏电阻,阻值随光照强度增强而减小,C为电磁继电器,D为路灯.为了达
到日出路灯熄,日落路灯亮的效果,请回答下列问题:
(2)请用笔画线代替导线,将实物连接成正确的电路.
[解析] 根据题述分析可知,A处与继电器相连,路灯与火线、零线相连接,开关应接在火线上,画导线时要避免交叉,电路图如图所示.
实验二
[答案]
课 堂 小 结
利用传感器制作简单的自动控制装置
门窗防盗报警装
思维拓展
课后习题
1. 某同学设计了一个加速度计，如图5.3-6 所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平 移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器， 4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值 都与它到这端的距离成正比。这个装置就是一 个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按 图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中 央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右 侧偏转。 将框架固定在运动的物体上，当物体具有 图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪 个方向偏转 简述你分析的过程。
课后习题
2. 双金属温度传感器是将两种具有不同热 膨胀系数的金属贴合在一起制成的。当它温度 升高时，两种金属伸长不一样而发生弯曲变形， 使触点接通或断开。日光灯启动器里就有一个 双金属温度传感器（图5.3-7）。取一个报废的 日光灯启动器，去掉外壳，在充有氖气的玻璃 泡内，有一个 U 形的双金属片，其旁边有一根 直立的金属丝，两者构成一对触点。常温下两 触点是分离的，温度升高时，双金属片因形变 而与金属丝接触。 敲碎氖泡的玻璃，调节两触点之间的距离，使温度升高到60 ℃时两触点恰好接通。请你利 用这个双金属温度传感器，设计一个电热水器 自动加热的控制方案。当水温低于60 ℃时自动 通电加热，高于60 ℃时自动断电。
课后习题
3. 工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳 动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤 事故，工厂中大都是利用光电控制设备来避免 事故发生的。如图5.3-8所示为光控继电器的示 意图，它由电源、光电二极管（当有光照射时， 二极管导通，没有光照时，二极管截止）、放 大器、电磁继电器等几部分组成。这样，当工 人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线， 光控继电器衔铁立即带动开关，使机床停止工 作，避免事故发生。请简述光控继电器的原理。

展开更多......

收起↑