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1、第三章傳感器 1.了解與傳感器技術相關的物理知識.2.練習用傳感器制作自控裝置.目標定位 二、自動控制電路的分析與設計欄目索引 一、應用光敏電阻制作光控自動照明燈電路對點檢測 自查自糾 一、應用光敏電阻制作光控自動照明燈電路n知識梳理1.實驗目的(1)了解與傳感器技術相關的物理知識.(2)練習用傳感器制作自動控制裝置.2.實驗器材二極管V D，晶閘管VS，光敏電阻RG，電阻R(7.5 M)，燈泡L，多用電表，導線，焊接用具等. 3.實驗原理(1)二極管：具有單向?qū)щ娦?，加正向電壓時，電阻很小，處于導通狀態(tài)；加反向電壓時，電阻很大，處于截止狀態(tài).(2)晶閘管：有三個極，陽極A、陰極K、控制極G，
2、工作時，它的陽極A和陰極K與電源和負載連接組成晶閘管的主電路，晶閘管的控制極G和陰極K與控制裝置相連，組成控制電路.當晶閘管承受反向陽極電壓時，不管控制極承受何種電壓，晶閘管都處于關斷狀態(tài)；當晶閘管承受正向陽極電壓時，僅在控制極承受正向觸發(fā)電壓的情況下晶閘管才導通. (3)實驗電路及原理分析由晶閘管VS與電燈L構成主回路，控制回路由R與RG組成的分壓器及二極管VD構成，如圖1所示.圖1 白天自然光線較強時，光敏電阻呈低電阻，與R分壓后使晶閘管VS門電極處于低電平，VS關斷.當夜幕降臨時，照在RG上的自然光線減弱，RG呈高阻、使VS的門電極處于高電平，VS獲正向觸發(fā)電壓而導通，燈L亮.改變R的阻
3、值，即改變其與RG的分壓比，可調(diào)整電路的起控點. 4.實驗過程(1)檢查二極管的好壞將多用電表選擇開關撥至R1 k擋，調(diào)零后，用兩表筆分別接二極管兩極，然后將兩表筆位置對調(diào).若兩次測量結果一次較小，一次很大，則二極管性能良好.(2)檢查晶閘管的好壞將多用電表選擇開關撥至R1 k擋，測量A、K間的正、反向電阻均為無窮大，G、K間類似于普通二極管，正向電阻小于2 k，反向電阻大于80 k，A、G之間均為幾百千歐或，符合這些條件時，表明晶閘管良好. (3)按照電路圖，將各元件焊接、安裝.(4)檢查各元件的連接，確保無誤.(5)接通電源，分別觀察用強光照射和用黑紙包裹光敏電阻時燈泡L的工作狀態(tài).5.實
4、驗中應注意哪些問題(1)安裝前，要先對所有器材進行測試，確保各元件性能良好.(2)焊接時，管腳必須在離管殼5 m m以上處焊接，焊接時間不易過長.(3)注意二極管、晶閘管各極正確接入電路，不可錯接、反接.(4)安裝完畢后，先檢查無誤后，再閉合開關進行測試. 6.怎樣理解光控開關的工作原理如圖2所示的光控電路用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 k，R2為330 .當天黑時，光線變?nèi)?，RG電阻變大，串聯(lián)電路中RG分得電壓增大，二極管LED兩端電壓相應增加，當電壓達到一定值時自動發(fā)光.黎明時，光線變強，RG電阻減小，二極管LED兩端電壓相應降低，降低到一定值時自動熄滅，
5、從而使RG電路中起到自動控制電路的作用.圖2 n典例精析例1 如圖3所示為一個邏輯電平檢測電路，A與被測點相接，則() 解析答案總結提升圖3 A.A為低電平，LED發(fā)光B.A為高電平，LED發(fā)光C.A為低電平，LED不發(fā)光D.A為高電平，LED不發(fā)光解析A為低電平時，Y為高電平，LED的電壓小，不發(fā)光；A為高電平時，Y為低電平，LED的電壓大，發(fā)光，故B、C正確. BC 總結提升(1)圖中“ ”叫斯密特觸發(fā)器，是一種具有特殊功能的“非”門. (2)與物理學中的電路圖不同，在涉及門電路的電路圖時，表示的是電路中的邏輯關系，通常不把電流的通路完整地畫出來. 返回 針對訓練如圖4所示的光控電路，用發(fā)
6、光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51 k，R2為330 .白天，光的強度較大，光敏電阻RG的電阻值較_，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較_，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED_(填“導通”或“不導通” )；當天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個值(1.6 V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED_(填“導通”或“不導通” )，這樣就達到了使路燈白天熄滅，天暗自動開啟的目的. 解析答案圖4 返回 解析白天，光照強度較大，光敏電阻RG的電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LE
7、D不導通；當天色暗到一定程度時，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個值(1.6 V)時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導通發(fā)光(相當于路燈亮了)，這樣就達到了使路燈白天熄滅，天暗自動開啟的目的.答案小低不導通導通 n典例精析二、自動控制電路的分析與設計例2 如圖5所示為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減小.電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器(圖中未畫出)相連接.則()圖5 A.當溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵P將會被吸下B.當溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵P將會被吸下C.工作時，
8、應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C、D端D.工作時，應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、C端 解析答案 解析當溫度降低到某一數(shù)值，熱敏電阻R的阻值增大，電路中電流減小，繼電器L對銜鐵P吸引力減小，P將不會被吸下，故A錯誤.當溫度升高到某一數(shù)值，熱敏電阻R的阻值減小，電路中電流增大，繼電器L對銜鐵P吸引力增大，P將會被吸下，故B正確.恒溫箱內(nèi)溫度高到一定數(shù)值后，應與電源斷開停止加熱，由以上分析可知，溫度升高后，A、B端斷開，所以工作時，應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端，故C、D錯誤.答案B 例3現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關和導線若干.如圖6所示，試設計一個溫控電路.要求溫度低于
9、某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又可以自動斷電，畫出電路圖并說明工作過程. 解析答案總結提升圖6返回 解析熱敏電阻與滑動變阻器及電磁繼電器構成低壓控制電路. 總結提升 答案電路圖如圖所示.工作過程：閉合開關S，當溫度低于設計值時，熱敏電阻的阻值較大，通過電磁繼電器的電流不能使它工作，K接通使電爐絲加熱，當溫度達到設計值時，熱敏電阻的阻值減小到某一值，通過電磁繼電器的電流達到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止供熱.當溫度低于設計值時，又重復上述過程. 總結提升設計自動控制電路時，一般按照以下的思路進行.(1)根據(jù)題目給出的儀器和要求畫出控制電路和工作電路控制電路由電源、開關、光敏
10、電阻(或熱敏電阻等其他敏感元件)、電磁繼電器和導線等組成；工作電路由電源、用電器(燈泡、電熱絲或其他用電器)、導線等組成.這兩個電路相互獨立，又通過電磁繼電器相關聯(lián)，電磁繼電器實際上是工作電路的開關.(2)分析自控電路的合理性電路設計完成后，要對它的合理性進行分析，用光照射光敏電阻或?qū)崦綦娮杓訜幔瑱z查工作電路的接通和斷開是否符合實際要求.例如，自控路燈電路的設計要求是白天切斷工作電路，使路燈熄滅，晚上接通工作電路，使路燈發(fā)光. 返回 對點檢測 自查自糾1.(溫度報警器電路分析)(多選)如圖7是溫度報警器的電路示意圖，下面對此電路的分析正確的是() 答案圖7 A.當RT的溫度升高時，其阻值減小
11、，A端電勢 降低，Y端電勢升高，蜂鳴器會發(fā)出報警聲B.當RT的溫度升高時，其阻值減小，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂 鳴器會發(fā)出報警聲C.當增大R1時，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器會發(fā)出報警聲D.當增大R1時，A端電勢降低，Y端電勢升高，蜂鳴器會發(fā)出報警聲BC 2.(自動控制電路的分析與設計)如圖8所示，某小型電磁繼電器，其中L為含鐵芯的線圈.P為可繞O點轉(zhuǎn)動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱.電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求，其工作方式是() 解析答案圖8A.A與B接信號電壓，C與D跟被控電路串聯(lián)B.A與B接信號電壓，C與D跟被控電路并聯(lián)C.C與D接
12、信號電壓，A與B跟被控電路串聯(lián)D.C與D接信號電壓，A與B跟被控電路并聯(lián) 解析A、B接電磁繼電器的線圈，所以A、B應接信號電壓，線圈電流隨信號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，進而起到控制作用，故正確答案為A.答案A 3.(自動控制電路的分析與設計)如圖9所示是自動水位報警的示意圖，其中繼電器的線圈通過電流時，磁鐵吸引銜鐵1，使它與觸頭3斷開，與觸頭2接觸.若要求水位正常時綠燈亮，高出一定水位時紅燈亮，現(xiàn)有紅、綠燈泡各一個，紅燈泡應安在_位置，綠燈泡應安在_位置(填“ A”或“ B” ). 解析答案圖9 解析水位正常時，線圈中沒有電流，銜鐵1與觸頭3接觸，這時應綠燈亮，所
13、以綠燈泡應安在A位置，當高出一定水位時，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵1，使它與觸頭3斷開，與觸頭2接觸，這時應紅燈亮，所以紅燈泡應安在B位置.答案BA 返回 4.(光控開關電路分析與設計)光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應用，其中就可用于街道路燈的自動控制開關，如圖10所示為模擬電路，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈，請連成正確的電路，達到日出燈熄、日落燈亮的效果. 解析答案圖10 返回 解析電路連接如圖所示.當天亮時，光線照射光敏電阻A，其阻值迅速減小，控制回路電流增大，電磁繼電器B工作，吸下銜鐵使觸點斷開，路燈熄滅.當夜晚降臨，光線變暗，光敏電阻A的阻值增大，控制回路電流減小，彈簧將銜鐵拉起，觸點接通，路燈點亮.答案見解析圖
2021-2022高中創(chuàng)新設計物理粵教版選修3-2課件：第三章 4 用傳感器制作自控裝置
