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课件ppt，共9页。PPT课件主要包含了门窗防盗报警装置，电源输入端，常闭触点，动触点，常开触点，电路设计和实验模拟，光控开关，拓展学习，课堂总结，练习与应用等内容，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，那么一切自动化控制将无法实现。生活中都有哪些传感器？
观看视频，神奇的机器工人
1. 门窗防盗报警装置2. 光控开关3. 拓展学习4. 课堂总结5. 练习与应用
第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置
思考：如何设计用干簧管控制的防盗报警电路？
靠近，蜂鸣器不响，指示灯亮；远离，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。
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。
作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在
继电器则相当于一个自动的双向开关。
你能根据以上器材设计出门窗报警器的电路吗？
1.实验目的：了解门窗报警装置的原理
观看动画，回忆电磁继电器的工作原理
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。
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。
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。
(1)连接电路前，用磁体靠近干簧管，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。
5、注意事项(1)安装前对电磁继电器进行测试，确保电磁继电器通电时能吸合，断电时在弹簧的作用下恢复原状。(2)安装前对干簧管进行检测，观察磁铁靠近时弹簧片是否接触，磁铁离开时弹簧片是否能断开。(3)选择合适的定值电阻，保证发光二极管能正常工作。
6.利用面包板设计实验
思考：尝试画出电磁继电器连线图
例1．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　）A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的B．机器人“眼睛”利用了光传感器C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的
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？我们可以利用光敏电阻来完成这一任务。下面提供两种模拟的光控开关电路，用发光二极管或小灯泡代表路灯。
1、 实验的基本思想 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。
光照弱，路灯开启； 光照强，路灯熄灭。
工作电流很微弱，不能直接驱动执行机构工作，需要放大电路。
三极管： 晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。三极管由三个电极组成，分别是发射极 e，基极 b 和集电极 c，有 NPN 型和 PNP 型两种。 三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流。此外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用，对 NPN 型三极管来说，当基极 b 电压比 发射极 e 高 0.7V 时，三极管导通，集电极 c上有电流，否则没电流。
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
你能根据以上器材设计出光控路灯的电路吗？
作为放大电流，以及控制电路通断的作用
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。
光照强时，RG阻值很小
Ube较小， Ib=0三极管处于截止状态
思考：请你分析一下这个电路是如何实现光控的？
光照弱时，RG阻值很大
Ube较大， Ib≠0三极管处于导通状态
（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）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。
1、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？ 应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V），就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。2、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？ 由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路。
例2. 把光敏电阻(光照越强，阻值越小)接入如图所示电路，制成光电报警装置。闭合开关，当光照达到一定强度时，报警器的蜂鸣器发声，则（ ）A.干簧管应用了电磁感应原理B.增大了电阻箱R的阻值，报警器在光照更强时才可能报警C.增大了电源B的电动势，报警器在光照更强时才可能报警D.增大了电源A的电动势，报警器在光照更强时才可能报警
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
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。
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．
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．
双金属片温度传感器实验原理
报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．
例3.如图所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，下列说法正确的是（ ）A.温度升高至74 ℃时，灯L1亮报警B.温度升高至74 ℃时，灯L2亮报警C.温度升高至78 ℃时，灯L1亮报警D.温度升高至78 ℃时，灯L2亮报警
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。
实验1 门窗防盗报警装置
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。
1．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是( )A．光敏电阻和驻极体话筒 B．金属热电阻和光敏电阻C．热敏电阻和霍尔元件D．热敏电阻和光敏电阻
2、（多选）下如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则( 　 )A．A为低电平，LED发光B．A为高电平，LED发光C．A为低电平，LED不发光D．A为高电平，LED不发光
3、如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验，可知灯的亮灭情况能反映门的开关状态。门打开时两灯的发光情况及R2两端电压U2与门关闭时相比(　　)A.红灯亮，U2变大B.绿灯亮，U2变大C.绿灯亮，U2变小D.红灯亮，U2变小
4．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则下列说法正确的是（ ）①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大A．①③B．①④C．②③D．②④