5.3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置課件-高二下學期物理人教版選擇性

第3節(jié)

利用傳感器制作簡單的自動控制裝置第五章傳感器本節(jié)提供了兩個利用傳感器實現(xiàn)簡單自動控制的實驗，同學們可以根據(jù)興趣和器材條件從中選擇一個。只有自己動手進行組裝和調(diào)試，才會對傳感器的作用有更深切的體會。生活中的傳感器光感傳感器水質(zhì)PH傳感器紫外線傳感器仿生傳感器磁光效應傳感器傳感器是構成自動控制系統(tǒng)的必要環(huán)節(jié)。如果沒有傳感器對原始信息進行準確、可靠地捕捉和轉(zhuǎn)換，那么一切控制將無法實現(xiàn)。1.會利用干簧管制作簡單的自動控制裝置，如門窗防盜報警裝置。2.會利用光敏電阻制作簡單的自動控制裝置，如光控開關。實驗一：門窗防盜報警裝置1.門窗防盜報警裝置的功能和構成（1）功能具有自動提示報警的功能。在睡覺前連接好電路，啟動防盜報警裝置。當門窗緊閉時，蜂鳴器不響，指示燈亮；當門窗被打開時，蜂鳴器發(fā)出聲音警報，指示燈滅。報警電路MSA門窗防盜報警裝置（2）構成門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與M相對的位置嵌入干簧管SA，并將干簧管接入報警電路。干簧管可將門與門框的相對位置這一非電學量轉(zhuǎn)換為電路的通斷。2.實驗器材和裝置（1）實驗器材名稱規(guī)格型號名稱規(guī)格型號干簧管SA常開型蜂鳴器H有源型繼電器JQX-14FC5V電源干電池6V發(fā)光二極管LED綠色小磁體電阻R330Ω開關實驗原理圖cabSLEDHSAMR（2）裝置中各元件的作用①干簧管：在電路中起傳感器和控制開關的作用，作為傳感器，用于感知磁體磁場是否存在。②繼電器（虛線方框部分）作為執(zhí)行裝置，繼電器則相當于一個自動的雙向開關。③發(fā)光二極管LED作為電路正常工作提示。特別提醒發(fā)光二極管和普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?，而且在導電時還能發(fā)光，有紅、綠、黃等多種顏色。④R：為發(fā)光二極管的限流電阻，起保護作用。⑤蜂鳴器H：

作為報警提醒。cabSLEDHSAMR3.電路工作原理（1）閉合電路開關S，系統(tǒng)處于防盜狀態(tài)。當門窗緊閉時，磁體M靠近干簧管SA，干簧管兩個簧片被磁化相吸而接通繼電器線圈K，使繼電器工作。電器的動觸點c與常開觸點a接通，發(fā)光二極管LED發(fā)光，顯示電路處于正常工作狀態(tài)。（2）當門窗開啟時，磁體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電。繼電器的動觸點c與常閉觸點b接通，蜂鳴器H發(fā)聲報警。實驗原理圖4.實驗步驟（1）連接電路前，要先判斷一下干簧管是否可以正常工作。用磁體直接靠近干簧管，觀察簧片能否正常動作。（2）確定各元件可以正常工作后，按照圖中所示連接電路。（3）接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，分別觀察實驗現(xiàn)象。5.實驗現(xiàn)象接通電源后，磁體M靠近干簧管SA，電器的動觸點c與常開觸點a接通發(fā)光二極管LED發(fā)光；磁體離開干簧管，繼電器的動觸點c與常閉觸點b接通，蜂鳴器H發(fā)聲報警。1.關于發(fā)光二極管，下列說法正確的是（）A.發(fā)光二極管能發(fā)光，不具有單向?qū)щ娦訠.發(fā)光二極管能直接把光能轉(zhuǎn)化為電能C.發(fā)光二極管只要在兩端加有正向電壓，就可以發(fā)光D.發(fā)光二極管只有加正向電壓時，才有可能發(fā)光D練一練實驗二：光控開關光控路燈可以根據(jù)光照的變化自動開啟或關閉。怎樣能夠在天色暗到一定程度時讓路燈自動開啟，而在天明時自動熄滅我們可以利用光敏電阻來完成這一任務，下面提供兩種模擬的光控開關電路，用發(fā)光二極管或小燈泡代表路燈。名稱規(guī)格型號名稱規(guī)格型號可調(diào)電阻R1最大電阻為51kΩ繼電器HRS1H-S5V或JQX-14FC5V限流電阻R2330Ω小燈泡L6V0.3A光敏電阻RG暗電阻>1MΩ亮電阻<3kΩ二極管DIN4001三極管VT8050電源干電池6V發(fā)光二極管LED紅色1.實驗器材和裝置（1）晶體三極管：晶體三極管是半導體基本元件之一，具有電流放大作用，在控制電路中常用作電子開關。三極管由三個電極組成，分別是發(fā)射極e，基極b和集電極c，有NPN型和PNP型兩種。NPN型PNP型bcebce三極管電路符號及實物圖（2）三極管的一個重要特性是，從基極輸入一個較小的電流，就會在集電極獲得較大的電流。三極管還具有完成斷路和接通的開關作用。2.實驗電路本實驗采用三極管配合光敏電阻完成光控開關的任務。光控電路用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R2為發(fā)光二極管的限流電阻?？烧{(diào)電阻R1與光敏電阻RG組成串聯(lián)分壓電路。R1R2+VsLEDRGVTbce0VR1RGDKSLVT+Vs0V兩種模擬的光控開關電路，用發(fā)光二極管或小燈泡代表路燈。發(fā)光二極管代表路燈小燈泡代表路燈注意：為了能夠驅(qū)動更大功率的負載，如采用小燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來啟、閉另外的供電電路，如圖乙中K為繼電器的線圈，S為它的常開觸點。R1RGDKSLVT+Vs0V為了防止繼電器釋放銜鐵時線圈中的自感電動勢損壞三極管，必須給線圈并聯(lián)一只二極管D，以提供自感電流釋放的通路。3.電路工作原理當環(huán)境光比較強時，光敏電阻RG的阻值很小，三極管不導通，發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當于斷路，即發(fā)光二極管不工作；繼電器處于常開狀態(tài)，小燈泡L不亮。當環(huán)境光比較弱時，光敏電阻RG的阻值變大，三極管導通，且獲得足夠的基極電流，產(chǎn)生較大的集電極電流，點亮發(fā)光二極管或驅(qū)動繼電器吸合而點亮小燈泡L。4.實驗步驟及實驗現(xiàn)象（1）按照圖中所示連接電路，檢查無誤后，接通電源。R1R2+VsLEDRGVTbce0VR1RGDKSLVT+Vs0V光控開關電路（2）讓光敏電阻RG

受到白天較強的自然光照射，調(diào)節(jié)電阻R1

使發(fā)光二極管LED或小燈泡L剛好不發(fā)光。（3）遮擋RG

，當光照減弱到某種程度時，觀察發(fā)光二極管LED或小燈泡L的是否發(fā)光。（4）讓光照加強，當光照強到某種程度時，則發(fā)光二極管LED或小燈泡L是否發(fā)光。5.實驗現(xiàn)象（1）當光照減弱到某種程度時，就會看到發(fā)光二極管LED或小燈泡L發(fā)光。（2）讓光照加強，當光照強到某種程度時，則發(fā)光二極管LED或小燈泡L熄滅。注意：如果實驗現(xiàn)象不明顯，可用手電筒加強光照，或遮蓋光敏電阻，再進行觀察。1.如圖所示是某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設計的行人監(jiān)控裝置，R1為光敏電阻(光照增強電阻變小)，R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置。則()①當有人通過通道而遮蔽光線時，A、B之間電壓升高②當有人通過通道而遮蔽光線時，A、B之間電壓降低③當僅增大R2的阻值時，可增大A、B