物理選修3-2粵教版3.3 傳感器的應(yīng)用、3.4 用傳感器制作自控裝置

1、3.3 傳感器的應(yīng)用、3.4 用傳感器制作自控裝置 學(xué)案（粵教版選修3-2）1隨著家用電器的普及，傳感器進(jìn)入了千家萬戶溫度傳感器應(yīng)用在電飯煲、_、_、_、消毒碗柜等與溫度控制相關(guān)的家電中；紅外線傳感器應(yīng)用在_、_、生命探測儀、_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、排灌等過程的自動(dòng)控制，例如：無人管理的自動(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)代糧庫利用_傳感器和_傳感器，可對糧庫上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測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)

2、品的質(zhì)量，降低了產(chǎn)品的成本，如工廠中的機(jī)器人、_、_、各種自動(dòng)生產(chǎn)線或者系統(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)中的檢測環(huán)節(jié)也是用傳感器對被控對象進(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和_系統(tǒng)使用，載人飛船中還使用了一類測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)于電飯鍋的說法正確的是()A電飯鍋中溫度傳感器的主要元件

3、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，水開時(shí)能自動(dòng)斷電D用電飯鍋煮飯時(shí)，溫控開關(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)溫控開關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103)時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開，S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開關(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，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)簡要回答，如果不閉合開關(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

4、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，請結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答以下問題：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

5、來實(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易自動(dòng)報(bào)警器，當(dāng)溫度過高時(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、開關(guān)6已知光敏電阻隨入射光的增強(qiáng)，其電阻值減小，請利用圖4所示器材設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動(dòng)控制電路圖4參考答案課前預(yù)習(xí)練1電冰箱微波爐空調(diào)機(jī)自動(dòng)門家電遙控器非接觸紅外測溫儀照相機(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)化小車自動(dòng)機(jī)床安全隱患精確檢測4給定高度遙控生理5D鼠標(biāo)器中的傳感器是紅外線接收管，屬于紅外線傳感器；火災(zāi)報(bào)警器中傳感器是光電三極管，屬于光傳感器；測溫儀用的是溫度傳感器；電子秤的敏感元

6、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)；溫控開關(guān)只能手動(dòng)閉合，故D正確2(1)見解析(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，S1仍閉合；水燒開后，溫度升高到103時(shí)，開關(guān)S1自動(dòng)斷開，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，再次處于保溫

7、狀態(tài)(2)如果不閉合開關(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(1)電飯煲的工作過程：開始煮飯時(shí)，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，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，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

8、“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，電飯煲用來燒水不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫3見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，離開觸點(diǎn)，電路斷開4見解析解析(1)常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過高時(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)

9、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)，膨脹的長短不同，而使雙金屬片發(fā)生彎曲，以此來實(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，通過電磁繼電器螺線管的電流增大，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見解析解析電路如圖所示控制過程是：當(dāng)有光照射時(shí)，光電流經(jīng)過放大器輸出一個(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，當(dāng)無光照時(shí)，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器