高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册利用传感器制作简单的自动控制装置教学演示课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册利用传感器制作简单的自动控制装置教学演示课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了门窗防盗报警装置，光控开关，双金属片温度传感器，温控开关，思考与讨论，典例分析等内容，欢迎下载使用。
传感器是构成自动控制系统的必要环节。如果没有传感器对原始信息进行准确、可靠地捕捉和转换，那么一切控制将无法实现。
了解门窗报警装置的原理
作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在
二极管：作为电路正常工作提示
电源、导线、开关、干簧管、继电器、蜂鸣器、发光二极管、电阻、小磁体。
当门窗紧闭时,磁体M靠近干簧管SA,干簧管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。
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。
闭合电路开关S,系统处于防盗状态。
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。
干簧管可将门与门框的相对位置这一非电学量转换为电路的通断。
当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮
当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。
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。
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，按照图5.3-2所示连接电路。
【例题1】如图所示,某小型电磁继电器,其中L为含铁芯的线圈。P为可绕O点转动的铁片,K为弹簧,S为一对触头,A、B、C、D为四个接线柱。电磁继电器与传感器配合,可完成自动控制的要求,其工作方式是(　　)A.A与B接信号电压,C与D跟被控电路串联B.A与B接信号电压,C与D跟被控电路并联C.C与D接信号电压,A与B跟被控电路串联D.C与D接信号电压,A与B跟被控电路并联
A、B接电磁继电器的线圈,所以A、B应接信号电压,线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放,从而使C、D接通或断开,进而起到控制作用,故正确选项为A。
光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭。怎样能够在天色暗到一定程度时让路灯自动开启，而在天明时自动熄灭?
光控路灯可以根据光照的变化自动开启或关闭。
作为放大电流，以及控制电路通断的作用
可调电阻、限流电阻、光敏电阻、暗电阻、亮电阻、三极管、发光二极管、继电器、小灯泡、二极管、电源
当环境的光比较强时,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。
当环境的光比较弱时,光敏电阻RG的阻值变大,三极管导通,且获得足够的基极电流,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。
强光→RG很小→三极管不导通→小灯泡不亮。
弱光→RG很大→三极管有大电流→小灯泡亮。
4.实验操作及实验现象
（1）按照图5.3-5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）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。
【例题2】如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，?1为光敏电阻(光照增强电阻变小)， ?2为定值电阻，?、?接监控装置.则( )①当有人通过通道而遮蔽光线时， ?、?之间电压升高②当有人通过通道而遮蔽光线时， ?、?之间电压降低③当仅增大?2的阻值时，可增大?、?之间的电压④当仅减小?2的阻值时，可增大?、?之间的电压A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
由电路图可知，两电阻串联，监控装置与?2并联.当有人通过通道而遮蔽光线时， ?1阻值变大，电路中的总电阻变大；根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流变小，根据?=??可知， ?2阻值不变时，其两端的电压变小，即?、?之间电压降低，故②正确，①错误；当仅增大?2的阻值时，根据串联分压规律可知， ?2两端的电压变大，即?、?之间电压升高，故③正确，④错误.故C正确。
原理:热胀冷缩 常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。
1.双金属片温度传感器
(1)双金属片的特点：
两金属片热膨胀系数不同。
(2)双金属片的工作原理：
(3)双金属片的作用：
实验： 取一个报废的日光灯启辉器，去掉外壳，敲碎氖泡的玻璃，可以看到一个U形的双金属片，双金属片的旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点，常温下触点是分离的，用火焰靠近金属片，可以看到双金属片的形状变化，与金属丝接触；熄灭火焰，双金属片逐渐恢复原状，两个触点分离。启动器用作温控开关，可以自动控制小灯泡的亮暗。
2.双金属片温度传感器在电熨斗中的应用
双金属片温度传感器的作用：控制电路的通断。
电熨斗也装有双金属片温度传感器，作用是自动控制电路的通断。双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热。温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用。
①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？
答：常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．
②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？
答：熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．
1、如图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图。安装时，将磁条固定在门上，主机安装在与其等高的门框边缘，门关上时，两者刚好靠近在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是（ ）A.触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的 B. 触发器可以由铜制成C.磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作 D. 本装置是利用电流的磁效应工作的
2、如图所示是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计(水银导电).则下列说法正确的是( )A.温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮B.温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭C.温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警D.温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不报警
温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于开路状态，电磁铁线圈中没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常闭触点与工作电路接通，指示灯亮，电铃不报警，故B错误，D正确；温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接通状态，电磁铁线圈中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过触点3与工作电路接通，电铃报警，此时指示灯所在的电路中没有电流，指示灯不亮，故A、C错误。
3、如图所示为某会议厅安装的火灾报警系统的原理图，装置用一耐火的不透明材料制成的外罩罩住，罩内的发光二极管和光电三极管用一不透明的挡板隔开，没有险情时光电三极管不能收到发光二极管所发出的光，此时光电三极管的电阻较高。则下列说法正确的是( ) A.当会议厅发生火灾时，罩内的烟雾对光有散射作用，散射的光照射到光电三极管上使其电阻变小而报警B.当会议厅发生火灾时，进入罩内的烟雾挡住了光线，使得光电三极管的电阻变大而报警C.当会议厅发生火灾时，光电三极管的温度升高，使得光电三极管的电阻变小而报警D.当会议厅发生火灾时，由于环境气体的浓度变大而报警