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1、实验 17 利用传感器制作简单的自动控制装置必备知识预案自诊一、实验目的1。知道干簧管、光敏电阻、三极管、二极管、电磁继电器的 功能。2.会利用传感器制作简单的自动控制装置。了解门窗防盗报 警装置，会组装门窗防盗报警装置。了解光控开关电路及控制 原理，会组装光控开关。二、实验器材实验一：干簧管、继电器、发光二极管LED、蜂鸣器H、电 源、导线若干、开关、电阻。实验二:发光二极管、三极管、可变电阻色、电阻冬、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸.三、实验思路（一）门窗防盗报警装置1.电路如图所示。2。原理:闭合电路开关S,系统处于防盗状态。当门窗紧闭时,磁体M靠近干簧管SA,干簧管
2、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.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。干簧管在电路 中起传感器和控制开关的作用,继电器则相当于一个自动的双向 开关。(二)光控开关1。电路如图所示。0 V2。工作原理:当环境光比较强时，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。当环 境光比较弱时，光敏电阻Rg的阻值变大,三极管导通，且获得
3、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。四、进行实验(一)门窗防盗报警装置(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,按照电路图连接电路。(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。(二)光控开关(1) 按照图所示连接电路,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
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。五、注意事项(1) 安装前，对实验器材进行测试，确保各元件性能良好后， 再进行安装.(2) 光控开关实验中,二极管连入电路的极性不能反接。(3) 如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光 敏电阻，再进行观察。关键能力学案突破传感器问题一般有两大类问题：一是通过实验探究传感器特 性，比如研究某元件的光敏特性或热敏特性或磁敏特性等；二 是用传感器控制电路.不管哪类问题，明确考查角度,搞清其工作 原理是求解问题的关键。对于用传感器控制电路问题,要结合题目提供的信息,认真分 析传感器所在的电路结构，并注意以下两个方面
5、:（1）确定传感 器所感受到的物理量（如力、热、光、声、磁等）;（2）经转换电路 转换成电学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号转换成 便于处理显示、记录或控制的量。【典例 1】现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过120 时，系统报警。提供的器材 有：热敏电阻（该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在120 时阻值为700.0Q）;报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏）； 电阻箱（最大阻值为999。9Q ）;直流电源（输出电压为U约为18V，内阻不计）；滑动变阻器R（最大阻值为1000
6、Q ）;滑动变阻器R2（最大阻值为2000Q ）；单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节，调节的报警系统原理电路图如图 所示。崔警器T- 电觀开关电陨箱热敏电阻（1） 电路中应选用滑动变阻器（选填“R或“R2”）。（2）按照下列步骤调节此报警 电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为Q；滑动变阻器的滑片应置于（选填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是。 将开关向（选填“c”或/）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直滑动变阻器滑片的位置（选填不变”“向左滑动”或“向右滑动），将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。（4）若要将此系统改为光敏电阻控制
7、的报警系统，要求当光 敏电阻的光照达到或超过某一特定值时,系统报警,且光敏电阻 在这一特定值时的电阻为650Q，则需将上述电路中的换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到a,然后重复上述操作即可.【典例 2 】电子体温计利用某些物质的物理参数,如电阻、电 压、电流等，与环境温度之间存在的确定关系,将体温以数字的 形式显示出来甲图为某同学设计的电路图，用以测量25.080。 0 C范围内环境的温度。所用器材有：热敏电阻RT,其标称值（25.0 C时的阻值为900。oa）;电源20V,内阻可忽略；滑动变阻器（最大阻值为10a）；2022 17 新人教版电阻箱磯（阻值范围999.9Q ）；单刀开关单刀双掷
8、开关S2,图中.为电表。实验时，按电路图连好电路，将热敏电阻放在温控箱内，先将温 度调为80.0 C,将S2与1端接通，闭合S,调节R的滑片位 置,电路中电表示数为某一定值X；保持R的滑片位置不变，将R2置于最大值，将s2与2端接通，调节R2,使电表读数仍为X;断 开S,记下此时r2的读数，逐步降低温控室的温度t,得到相 应温度下R2的阻值，直至温度降到250 C实验得到R2-t的数据见表。甲:|：111；1111；.1Iiiiiii川山11L600200!：!4OU 20.040.060.080.0100.0 f/ToxO.Iot/C25030。040。050.060。070.080.090
9、0。0680.0500.0390.0320。0270.0240.0回答下列问题:(1)实验室中有以下规格电表:电流表AJ00.6A,0。, 电流表A2(03A , 0。04Q ),电压表V(10V , 1000Q)。 实验中应选择的电表为(选填器材前的数字编号);(2) 在闭合S前,图甲中匕的滑片应移动到(选填“左”或“右”)端；(3) 在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出 R2-t 的曲线；(4) 将Rt握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示,该读数为Q,则手心温度为C。情境剖析本题属于综合类问题,以教材中常见的分压电路为 素材,创设学习探索问题情境，构建探究热敏电阻的温度特
10、性, 考查电路、器材选择等问题。【典例 3】（1）利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器,一般 体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快，而且精 确度高。 如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降 低，电路中电流将变（选填大或“小”）。 上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的 温度为20 C （如图甲所示），则25 C的刻度应在20 C的 刻度的（选填“左”或“右”）侧.配有温度劃度甲乙 为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化, 请在图乙中用
11、图中的器材（可增加元器件）设计一个电路。（2）图丙为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路,电源电压 恒定，内阻不计，开关闭合后,调节滑动变阻器滑片，使小灯泡 发光逐渐增强,测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图丁所 示，试根据这一特性,由图戊中给定的器材设计一个自动光控电 路。设计一个自动光控电路为素材,创设了学习探索问题情境。 对应演练迁移应用1（. 2020 黑龙江大庆实验中学高三月考）某同学利用热敏电阻设 计了一个“过热自动报警电路”,如图甲所示.将热敏电阻 R 安装在 需要探测温度的地方,当环境温度正常时，继电器的上触点接触, 下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的 下触
12、点接触,上触点分离,警铃响。图甲中给继电器供电的电源电 压 U1=4V, 内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻 R0 为 30Q.当线圈中的电流大于等于40mA时,继电器的衔铁将被吸 合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。15012090AO3n阴 ICO应20 40（1） 图甲中警铃的接线柱c应与接线柱相连,指示灯的接线柱D应与接线柱相连（均选填“4或“B”）；（2） 当环境温度升高时，继电器的磁性将（选填增大”“减小或“不变）,当环境温度达到 铃报警；3）如果要使报警电路在更高的温度报警,下列方案可行的是()A适当减小UB。适当增大UC适当减小U2D适当增大U22. 热敏陶
13、瓷是一类电阻率随温度发生明显变化的新型材料,可用于测温.某同学利用实验室提供的一种电阻阻值随温度呈线性变 化（关系式为:Rt=kt+b,其中k0,b 0, t为摄氏温度）的热敏电阻, 把一灵敏电流计改装为温度计。除热敏电阻和灵敏电流计外,还 用到如下器材：1。直流电源（电动势为E,内阻不计）；2。滑动 变阻器;3。单刀双掷开关;4.标准温度计;5。导线及其他辅助材料 该同学设计电路如下图所示,按如下步骤进行操作。1）按电路图连接好器材。（2）将滑动变阻器滑片P滑到（选填a”或“b”）端，单刀双掷开关S掷于（选填“c”或“/）端，调节滑片P使电流计满偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时
14、 电路总电阻为R,断开电路.（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 C,就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流计的示数/,然后断开开关。请根据温度计的设计原理和 电路图，写出电流与温度的关系式（用题目中给定的符 号=。（4）根据对应温度记录的电流计示数，重新刻制电流计的表盘, 改装成温度计。根据改装原理，此温度计表盘刻度线的特点是: 低温刻度在（选填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？（选填“是”或“否”）.3。（2020福建厦门第六中学高三月考）某同学用光敏电阻和电 磁继电器等器材设计自动光控照明电路._一HMJiSL*采盅带r:詔讯:5口 rBr Kb-EBL.BL 1 I.I -1s:I光强(E)甲匕是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉(cd).如图甲所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线,由此可得到的结 论是：；(2) 如图乙为电磁继电器的构造示意图，其中厶为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧,S为一对触头，力、 B、C、D为四个接线柱。工作时，应将(选填“4、B”或C、D)接照明电路；(3) 请在图丙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接；(4) 已知电源电动势为3V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0 =20.0Q,电流超过50mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2cd时， 照明电路恰好接通，则图丙中定值电阻
