高中人教版 (2019)3 利用传感器制作简单的自动控制装置导学案

这是一份高中人教版 (2019)3 利用传感器制作简单的自动控制装置导学案，共3页。

一、门窗防盗报警装置
1．实验器材和装置
干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。继电器(虚线框部分)作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。电路设计如图。
2．电路工作原理
当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作，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，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
3．实验操作
(1)检查干簧管。用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
(2)连接电路。连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。
(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。
例1 如图所示是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是( )
A．电磁继电器与发电机工作原理相同
B．电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关
C．电磁铁工作时，上端为S极
D．当有人闯入保密室时，b灯亮
二、光控开关及其应用
1．实验器材和装置
光敏电阻能完成光信号向电信号的转变。晶体三极管有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。发光二极管LED模仿路灯。电路设计如图甲。
为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示。
2．电路工作原理
(1)光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮。
(2)光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，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，点亮小灯泡L。
3．实验操作
(1)连接电路，检查无误后，接通电源。
(2)用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
(3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，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，发光二极管LED或小灯泡L熄灭。
例2 光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。街道路灯自动控制就是其应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流信号放大器，D为路灯。请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果。
三、热敏电阻的应用
例3 在温度为10 ℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图甲所示，箱内电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab≥0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在________℃。
例4 (2023·石家庄市高二期末)某同学在做“利用传感器制作简单的自动控制装置”的实验中，所用热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小，由该热敏电阻RT作为传感器制作的自动报警器原理图如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路。
(1)为了使温度过高时报警器响铃，c应接在________(选填“a”或“b”)处。
(2)若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向________(选填“上”或“下”)移动。
(3)如果报警器达到报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器响铃，检查后发现电路连接完好，各电路元件完好，则造成电路不能正常工作的原因可能是________。
A．控制电路中电源E1的电动势过小
B．继电器中线圈匝数过多
C．继电器中弹簧劲度系数过大