粵教版選修32 第三章 第三、四節(jié) 傳感器的應(yīng)用 用傳感器制作自控裝置 作業(yè).docx

第三節(jié)傳感器的應(yīng)用第四節(jié)用傳感器制作自控裝置1隨著家用電器的普及，傳感器進(jìn)入了千家萬(wàn)戶(hù)溫度傳感器應(yīng)用在電飯煲、_、_、_、消毒碗柜等與溫度控制相關(guān)的家電中；紅外線(xiàn)傳感器應(yīng)用在_、_、生命探測(cè)儀、_以及防盜、防火報(bào)警器等；光敏傳感器應(yīng)用在_中，壓力傳感器應(yīng)用在_中等2傳感器廣泛應(yīng)用于耕種、栽培、收割、運(yùn)輸、排灌等過(guò)程的自動(dòng)控制，例如：無(wú)人管理的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，用到了_傳感器；自動(dòng)化溫室種植用到了_傳感器；現(xiàn)代糧庫(kù)利用_傳感器和_傳感器，可對(duì)糧庫(kù)上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測(cè)3在工業(yè)生產(chǎn)中，由于傳感器的大量使用，從而實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的_或半_，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了產(chǎn)品的成本，如工廠(chǎng)中的機(jī)器人、_、_、各種自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)或者系統(tǒng)，用到了各種傳感器；生產(chǎn)的安全設(shè)施中，用傳感器監(jiān)控關(guān)鍵部位，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)_；自動(dòng)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)環(huán)節(jié)也是用傳感器對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行_4在航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用得較早，也應(yīng)用得較多例如：飛機(jī)能利用傳感器給出所在高度與_的差值運(yùn)載火箭，載人飛船中，應(yīng)用了大量的傳感器供遙測(cè)和_系統(tǒng)使用，載人飛船中還使用了一類(lèi)測(cè)量航天員各種生理狀況的_傳感器5下列器件是應(yīng)用力傳感器的是()a鼠標(biāo)器b火災(zāi)報(bào)警器c測(cè)溫儀d電子秤【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一溫度傳感器在電飯煲中的應(yīng)用1(雙選)關(guān)于電飯鍋的說(shuō)法正確的是()a電飯鍋中溫度傳感器的主要元件是氧化鐵b鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時(shí)失去鐵磁性c用電飯鍋燒水，水開(kāi)時(shí)能自動(dòng)斷電d用電飯鍋煮飯時(shí)，溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷電后，它不能自動(dòng)復(fù)位2如圖1所示是電飯煲的電路圖，s1是一個(gè)溫控開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開(kāi)關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103)時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，s2是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈，分流電阻r1r2500，加熱電阻絲r350，兩燈電阻不計(jì)圖1(1)分析電飯煲的工作原理(2)簡(jiǎn)要回答，如果不閉合開(kāi)關(guān)s1，能將飯煮熟嗎？(3)計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比知識(shí)點(diǎn)二雙金屬片熱敏功能器3日光燈的啟動(dòng)器(結(jié)構(gòu)如圖2所示)也可看成是一個(gè)熱敏傳感裝置，它的熱敏功能器是雙金屬片，你能說(shuō)出啟動(dòng)器的工作原理嗎？圖24電熨斗在達(dá)到設(shè)定的溫度后就不再升溫，當(dāng)溫度降低時(shí)又會(huì)繼續(xù)加熱，使它總與設(shè)定的溫度相差不多在熨燙不同的織物時(shí)，設(shè)定的溫度可以不同，進(jìn)行這樣的控制，靠的是溫度傳感器電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器，這種雙金屬片的作用是控制電路的通斷，如圖3所示為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答以下問(wèn)題：圖3(1)常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)雙金屬片將起怎樣的作用？(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何利用調(diào)溫旋鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)的？【方法技巧練】設(shè)計(jì)傳感器電路的技巧5自己設(shè)計(jì)一個(gè)以熱敏電阻為傳感器的簡(jiǎn)易自動(dòng)報(bào)警器，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，小燈泡亮或響鈴報(bào)警所用的實(shí)驗(yàn)器材可能有電磁繼電器、電鈴、小燈泡、熱敏電阻、干電池、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)6已知光敏電阻隨入射光的增強(qiáng)，其電阻值減小，請(qǐng)利用圖4所示器材設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動(dòng)控制電路圖41(雙選)關(guān)于干簧管，下列說(shuō)法正確的是()a干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用b干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的c干簧管接入電路中相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的作用d干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的2如圖5所示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時(shí)表針的偏角為，現(xiàn)用手掌擋住部分光線(xiàn)，表針的偏角變?yōu)椋瑒t可判斷()圖5abd不能確定和的關(guān)系3某小型電磁繼電器，其中l(wèi)為含鐵芯的線(xiàn)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(xiàn)柱電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動(dòng)控制的要求如圖6所示其工作方式是()圖6aa與b接信號(hào)電壓，c與d跟被控電路串聯(lián)ba與b接信號(hào)電壓，c與d跟被控電路并聯(lián)cc與d接信號(hào)電壓，a與b跟被控電路串聯(lián)dc與d接信號(hào)電壓，a與b跟被控電路并聯(lián)4(雙選)壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小一同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，如圖7甲所示，將壓敏電阻平放在升降機(jī)內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，升降機(jī)靜止時(shí)電流表示數(shù)為i0.某過(guò)程中電流表的示數(shù)如圖乙所示，則在此過(guò)程中()圖7a物體處于失重狀態(tài)b物體處于超重狀態(tài)c升降機(jī)一定向上做勻加速運(yùn)動(dòng)d升降機(jī)可能向下做勻減速運(yùn)動(dòng)5傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖8所示的是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力f作用于可動(dòng)膜片的電極上時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是()若f向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流若f向上壓膜片電極，電路中有從b到a的電流若f向上壓膜片電極，電路中不會(huì)出現(xiàn)電流若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力f發(fā)生變化若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力f不發(fā)生變化abcd圖8圖96演示位移傳感器的工作原理如圖9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(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)來(lái)反映物體位移的大小x.假設(shè)電壓表是理想電壓表，則下列說(shuō)法正確的是()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(méi)有電流d物體m不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)題號(hào)123456答案7如圖10所示是電阻式溫度計(jì)，一般是利用金屬鉑做的，已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況，測(cè)出鉑絲的電阻就可以知道其溫度，這實(shí)際上是一個(gè)傳感器，它是將_轉(zhuǎn)化為_(kāi)來(lái)進(jìn)行測(cè)量的圖108說(shuō)明下列各種場(chǎng)合分別選用的傳感器(1)普通電冰箱中的自動(dòng)溫度控制電路是_(2)馬路兩側(cè)的路燈控制電路是_(3)氣墊導(dǎo)軌上用的光電門(mén)是_(4)樓梯燈控制電路是_(5)賓館的自動(dòng)門(mén)是_(6)話(huà)筒是_(7)非接觸式體溫計(jì)是_(8)遙控電視機(jī)的接收器是_第三節(jié)傳感器的應(yīng)用第四節(jié)用傳感器制作自控裝置答案課前預(yù)習(xí)練1電冰箱微波爐空調(diào)機(jī)自動(dòng)門(mén)家電遙控器非接觸紅外測(cè)溫儀照相機(jī)電子秤2濕度溫度溫度濕度3自動(dòng)化自動(dòng)化自動(dòng)化小車(chē)自動(dòng)機(jī)床安全隱患精確檢測(cè)4給定高度遙控生理5d鼠標(biāo)器中的傳感器是紅外線(xiàn)接收管，屬于紅外線(xiàn)傳感器；火災(zāi)報(bào)警器中傳感器是光電三極管，屬于光傳感器；測(cè)溫儀用的是溫度傳感器；電子秤的敏感元件是應(yīng)變片，是力傳感器，d正確課堂探究練1bd電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是鐵氧體，故a選項(xiàng)錯(cuò)，b選項(xiàng)正確；因水開(kāi)時(shí)溫度約為100，達(dá)不到居里溫度(103)，故不能自動(dòng)斷電，則選項(xiàng)c錯(cuò)；溫控開(kāi)關(guān)只能手動(dòng)閉合，故d正確2(1)見(jiàn)解析(2)不能(3)121解析(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，s2自動(dòng)閉合，同時(shí)手動(dòng)閉合s1，這時(shí)黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80時(shí)，s2自動(dòng)斷開(kāi)，s1仍閉合；水燒開(kāi)后，溫度升高到103時(shí)，開(kāi)關(guān)s1自動(dòng)斷開(kāi)，這時(shí)飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于散熱，待溫度降至70時(shí)，s2自動(dòng)閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到80時(shí)，s2又自動(dòng)斷開(kāi)，再次處于保溫狀態(tài)(2)如果不閉合開(kāi)關(guān)s1，則不能將飯煮熟，因?yàn)樽罡咧荒芗訜岬?0.(3)加熱時(shí)電飯煲消耗的電功率為p1，保溫時(shí)電飯煲消耗的電功率p2，兩式中r并.從而有p1p2121.點(diǎn)評(píng)(1)電飯煲的工作過(guò)程：開(kāi)始煮飯時(shí)，用手壓下開(kāi)關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開(kāi)后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點(diǎn)接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持100不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)103”時(shí)，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開(kāi)，觸點(diǎn)分離，切斷電源，從而停止加熱(2)如果用電飯煲燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持100不變，溫度低于“居里點(diǎn)103”，電飯煲不能自動(dòng)斷電只有水燒干后，溫度升高到103才能自動(dòng)斷電因此，電飯煲用來(lái)燒水不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫3見(jiàn)解析解析日光燈啟動(dòng)器內(nèi)有一雙金屬片，熱膨脹系數(shù)不同開(kāi)關(guān)閉合后，啟動(dòng)器兩極之間有電壓使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光發(fā)出的熱量使u形動(dòng)觸片受熱膨脹向外延伸，碰到靜觸片觸點(diǎn)，電路接通；溫度降低時(shí)，u形動(dòng)觸片向里收縮，離開(kāi)觸點(diǎn)，電路斷開(kāi)4見(jiàn)解析解析(1)常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過(guò)高時(shí)，由于雙金屬片上、下表面受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱；溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動(dòng)控制溫度的作用(2)熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時(shí)可通過(guò)調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動(dòng)彈性銅片升降，從而改變觸點(diǎn)接觸的位置，達(dá)到設(shè)定不同溫度的目的點(diǎn)評(píng)雙金屬片的膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致受熱膨脹時(shí)，膨脹的長(zhǎng)短不同，而使雙金屬片發(fā)生彎曲，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的通斷5實(shí)驗(yàn)電路如下圖所示解析當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻的阻值減小，通過(guò)電磁繼電器螺線(xiàn)管的電流增大，磁性增強(qiáng)，吸下金屬片，觸點(diǎn)接通，燈泡亮或電鈴響，起到報(bào)警作用通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，可以達(dá)到調(diào)節(jié)報(bào)警溫度的目的6見(jiàn)解析解析電路如圖所示控制過(guò)程是：當(dāng)有光照射時(shí)，光電流經(jīng)過(guò)放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸合，使兩個(gè)觸點(diǎn)斷開(kāi)，當(dāng)無(wú)光照時(shí)，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個(gè)觸點(diǎn)閉合，控制路燈電路接通，路燈開(kāi)始工作方法總結(jié)在分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路時(shí)，要透徹理解各個(gè)元件的特性，如光敏電阻、熱敏電阻、電磁繼電器、斯密特觸發(fā)器等；在涉及門(mén)電路的電路圖時(shí)，電流的通路并不能完整地呈現(xiàn)出來(lái)，所以不能用原來(lái)的電路知識(shí)來(lái)理解，而是要正確理清電路中的邏輯關(guān)系課后鞏固練1cd干簧管能感知磁場(chǎng)，是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)舌簧所處位置的磁場(chǎng)方向相同時(shí)，就會(huì)吸引，所以是做開(kāi)關(guān)來(lái)使用，當(dāng)磁場(chǎng)靠近或遠(yuǎn)離的時(shí)候，就會(huì)實(shí)現(xiàn)閉合或斷開(kāi)2b光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，開(kāi)始時(shí)有光照射，光敏電阻的阻值較小，當(dāng)手掌擋住部分光線(xiàn)時(shí)，光敏電阻的阻值增大，因?yàn)闅W姆表的零刻度在表盤(pán)的右側(cè)，所以歐姆表測(cè)電阻時(shí)，阻值越大，指針張角越小，所以選項(xiàng)b正確3aa、b接電磁繼電器線(xiàn)圈，所以a、b應(yīng)接信號(hào)電壓，線(xiàn)圈隨信號(hào)電壓變化使電磁繼電器相吸或釋放，從而使c、d接通或斷開(kāi)，進(jìn)而起到控制作用故正確答案為a.4bd由乙圖知電流強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的二倍，而加在壓敏電阻兩端的電壓不變，說(shuō)明壓敏電阻的阻值減小，即物體對(duì)壓敏電阻的壓力增大，物體所受支持力大于重力，升降機(jī)勻加速上升或勻減速下降，處于超重狀態(tài)，故選b、d.5a當(dāng)f向上壓膜片電極時(shí)，板間距離減小，電容器的電容將增大當(dāng)f變化時(shí)，電容變化，而板間電壓不變，由qcu，故帶電荷量q發(fā)生變化，電容器將發(fā)