人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第5章 传感器 3.利用传感器制作简单的自动控制装置.ppt

3.利用传感器制作简单的自动控制装置第五章内容索引自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结随堂练习课标定位1.了解门窗防盗报警装置电路及工作原理,会组装门窗防盗报警装置。2.了解光控开关电路及工作原理,会组装光控开关。素养阐释1.分析门窗防盗报警装置及光控开关的电路和工作原理,掌握科学思维的方法。2.利用传感器设计并制作简单的自动控制装置,培养科学探究的能力。自主预习·新知导学一、实验1门窗防盗报警装置1.实验目的:了解门窗防盗报警装置的工作原理,练习使用传感器制作自动控制装置。2.实验器材和装置:干簧管SA(常开型)、继电器、发光二极管LED(绿色)、电阻R、蜂鸣器H、电源(干电池6V)、小磁体、开关。(1)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。(2)继电器(虚线方框部分)作为执行装置。(3)发光二极管LED作为电路正常工作提示。发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性,而且在导电时还能发光,有红、绿、黄等多种颜色。它小巧、省电,因此许多家用电器上都用它作指示灯。(4)R为发光二极管的限流电阻,起保护作用。(5)蜂鸣器H作为报警提醒。3.实验电路:门窗防盗报警装置电路图4.实验原理: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。5.实验操作:(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,按照上图所示连接电路。(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、实验2光控开关1.实验目的:了解光控开关的工作原理,练习使用传感器制作自动控制装置。2.实验器材和装置:可调电阻R1(最大电阻为51kΩ)、限流电阻R2(330Ω)、光敏电阻RG(暗电阻1MΩ,亮电阻3kΩ)、三极管VT、发光二极管LED(红色)、继电器、小灯泡L(6V0.3A)、二极管D、电源(干电池6V)。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。本实验采用三极管配合光敏电阻完成光控开关的任务。3.实验电路:甲乙4.实验原理:光控电路用发光二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻,R2为发光二极管的限流电阻。可调电阻R1与光敏电阻RG组成串联分压电路,把光敏电阻因光照而发生的电阻变化,转换为电压的变化,加载到三极管VT的基极b上(图甲)。当基极电压达到一定程度后,三极管被导通,从而使得由电源正极经电阻R2、发光二极管、三极管集电极和发射极到达电源负极的回路被导通。可调电阻R1的作用是调整设定电路对周边光亮度的反应,在电路中能够控制三极管的基极电流。为了能够驱动更大功率的负载,如采用小灯泡模仿路灯,就要使用继电器来启、闭另外的供电电路,如图乙中,K为继电器的线圈,S为它的常开触点。为了防止继电器释放衔铁时线圈中的自感电动势损坏三极管,必须给线圈并联一只二极管D,以提供自感电流释放的通路。(1)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。(2)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。5.实验操作:(1)按照上图所示连接电路,检查无误后,接通电源。(2)让光敏电阻RG受到白天较弱的自然光照射,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。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。【思考讨论】1.判断下列说法的正误。(1)安装前,对器材进行测试,确保各元件性能良好后,再进行安装。()(2)光控开关实验中,二极管连入电路的两极不能反接,否则继电器不能正常工作。()(3)光控开关的敏感元件是光敏电阻,光照越强,其电阻阻值越大。()(4)自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路,使路灯熄灭,晚上接通工作电路,