第三章 學(xué)案2 生活中的傳感器 簡單的光控和溫控電路(選學(xué))

1、第三章傳感器目標定位1.了解洗衣機、電冰箱中的傳感器.2.了解家用報警器的原理.3.了解傳感器與人的感官的類比，以及它們各自的優(yōu)勢.4.了解一些簡單的自動控制電路.學(xué)案2生活中的傳感器簡單的光控和溫控電路(選學(xué))知識探究自我檢測模糊洗衣機能模仿人的思維確定洗滌模式.比如可根據(jù)衣物的布質(zhì)、衣物的多少確定洗滌的力度及用水量，根據(jù)衣物的臟污程度確定漂洗的次數(shù)等，你知道這些操作模式是如何建立的嗎？答案利用傳感器和電腦技術(shù)，揉入人們對家電使用的經(jīng)驗知識，建立的操作模式.一、洗衣機中的傳感器知識探究 問題設(shè)計要點提煉模糊洗衣機中的傳感器傳感器的類型作用水位傳感器確定水位的高低和衣物吸水能力的大小負載量傳感

2、器檢測洗滌物的多少水溫傳感器根據(jù)環(huán)境溫度和水溫，自動控制洗滌時間布質(zhì)傳感器自動感知衣物的重量和吸水程度，感知衣物的質(zhì)量，自動選擇洗滌方式洗滌粉傳感器測定洗滌粉的種類臟污程度傳感器利用紅外光電傳感器，測定水的透明度，從而檢測洗凈度、漂凈度脫水(壓電)傳感器從脫水桶噴射出來的水，作用到壓電傳感器上，根據(jù)壓力的變化，控制脫水動作二、電冰箱中的傳感器1.電冰箱的組成：主要由系統(tǒng)和 系統(tǒng)組成.2.控制系統(tǒng)中的傳感器及其作用制冷控制傳感器類型作用溫控傳感器按設(shè)定的溫度自動接通和斷開電路，控制電動機工作除霜溫控傳感器在除霜加熱器達到一定溫度時，自動斷開加熱器的電源過熱及過電流保護傳感器當(dāng)電動機不能正常工作時

3、，可以自動切斷電源，對電動機實行保護三、簡單的光控和溫控電路1.集成電路又稱IC，是在上集合各種電子器件，實現(xiàn)某種特定功能的電路模塊，它是 中最重要的部分.2.光控自動照明電路利用光敏電阻作控制元件，從而通過光線來實現(xiàn)自動控制，使電路在天亮?xí)r自動 ，天黑自動.3.溫控電熨斗利用 電阻作控制元件，從而使電熨斗的溫度在 指定值時，電熱器通電加熱，溫度指定值時要將電源關(guān)閉.硅板電子設(shè)備切斷接通熱敏低于高于典例精析一、傳感器的應(yīng)用實例例1如圖1所示為某種電冰箱內(nèi)溫度控制器的結(jié)構(gòu).銅制的測溫泡1、細管2和彈性金屬膜盒3連通成密封系統(tǒng)，里面充有氯甲烷和它的蒸氣，構(gòu)成了一個溫度傳感器.膜盒3為扁圓形(圖中顯

4、示它的切面)，右表面固定，左表面通過小柱體與彈簧片4連接.盒中氣體的壓強增大時，盒體就會膨脹.測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中.圖45、6分別是電路的動觸點和靜觸點，控制制冷壓縮機的工作.拉簧7的兩端分別連接到彈簧片4和連桿9上.連桿9的下端是裝在機箱上的軸.凸輪8是由設(shè)定溫度的旋鈕(圖中未畫出)控制的，逆時針旋轉(zhuǎn)時凸輪連桿上端右移，從而加大對彈簧7的拉力.(1)為什么當(dāng)冰箱內(nèi)溫度較高時壓縮機能夠自動開始工作，而在達到設(shè)定的低溫后又自動停止工作？解析冰箱內(nèi)溫度較高時，密封系統(tǒng)中的壓強增大，盒體膨脹，膜盒 3通過小柱體帶動彈簧片4，使動觸點5與靜觸點6接觸，控制壓縮機自動開始工作，而在達到設(shè)定的溫度

5、時彈簧帶動彈簧片4將觸點5、6斷開，使壓縮機停止工作.答案見解析(2)為什么用凸輪可以改變設(shè)定的溫度？解析凸輪逆時針轉(zhuǎn)動會加大連桿9對彈簧7的拉力，該拉力與彈性金屬膜盒3共同控制彈簧片4的運動，而彈簧7上彈力的變化會改變設(shè)定的溫度.答案見解析例2如圖2所示為沖擊防盜報警器的沖擊傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖.在外殼的絕緣基板上固定一個螺栓，螺栓上有一個彈簧，彈簧的頂端焊有一個鋼球，它們都是電的良導(dǎo)體，外殼也使用電的良導(dǎo)體制成.請簡述這種裝置防盜的原理.圖2答案在靜止狀態(tài)下，不論傳感器置于何種狀態(tài)，鋼球和外殼呈斷開狀態(tài)不會導(dǎo)通，一旦傳感器受到外力沖擊，如砸、碰、撞、敲擊、撬動時，則鋼球受到擾動產(chǎn)生運動與外殼

6、接通，便可觸發(fā)執(zhí)行電路，使報警裝置開始工作.例3按圖3所示連接好電路，合上S，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是_；用電吹風(fēng)對熱敏電阻吹一會兒，會發(fā)現(xiàn)小燈泡_，原因是_；停止吹風(fēng)，會發(fā)現(xiàn)_；把熱敏電阻放入冷水中會發(fā)現(xiàn)_.二、傳感器的應(yīng)用分析圖3答案由于熱敏電阻阻值較大，左側(cè)電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵亮了電吹風(fēng)對熱敏電阻加熱使其阻值變小，電路中電流增大，電磁鐵吸住銜鐵小燈泡不會立即熄滅，因為熱敏電阻溫度仍然較高小燈泡熄滅例4如圖4所示是一種煙霧報警器的控制電路圖，其原理簡化如下，調(diào)節(jié)可變電阻R1使U230.當(dāng)有煙霧時， 開始觸發(fā)工作，其中Rg是光敏電阻.由此可知，要使開始工作，則應(yīng)滿足()A.2

7、3 B.23C.23 D.無法判斷圖4三、光控自動照明電路的分析答案A課堂要點小結(jié)生活中的傳感器簡單的光控和溫控電路自我檢測1.(傳感器的應(yīng)用實例)壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小.一同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷升降機運動狀態(tài)的裝置，如圖5甲所示，將壓敏電阻平放在升降機內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，升降機靜止時電流表示數(shù)為I0.某過程中電流表的示數(shù)如圖乙所示，則在此過程()圖5A.物體處于失重狀態(tài)B.物體處于超重狀態(tài)C.升降機一定向上做勻加速運動D.升降機可能向下做勻減速運動解析電流表的示數(shù)變?yōu)?I0且保持不變，說明壓敏電阻的阻值比升降機靜止時小，壓敏電阻所受壓力變大，物體處于超重狀態(tài)

8、，即物體具有向上的加速度，B、D正確，A、C錯誤.答案BD2.(傳感器的應(yīng)用實例)在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)系如圖6所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能.對此，以下判斷正確的是 ()圖6通電后，其電功率先增大后減小通電后，其電功率先減小后增大當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1不變當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變A. B. C. D.解析當(dāng)溫度由零升到t1的過程中，PTC的電阻率隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓

9、U保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當(dāng)tt1時，PP1達到最大.當(dāng)溫度繼續(xù)升高，增大，R增大，P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境的溫度差也就越大，電熱滅蚊器的散熱功率P也就越大，因此在t1和t2之間的某一溫度t3會有PP3P，即電熱功率P減小到等于散熱功率時，即達到保溫.當(dāng)tt3時，PP，溫度自動升高到t3；當(dāng)tt3時，PP，溫度自動降到t3，實現(xiàn)自動保溫，正確選項為D.答案D3.(自動控制電路的分析與設(shè)計)如圖7所示是一種自動控制水溫的裝置，加熱電路的兩個端點P、Q應(yīng)接觸頭a、b還是c、d？熱敏電阻兩端M、N應(yīng)接哪兩個觸頭？圖7解析P、Q應(yīng)該分別接觸頭a、b，同時，M、N應(yīng)該分別接觸頭e、f，其工作原理是：當(dāng)水溫升高時，熱敏電阻阻值減小，電磁鐵中電流增大，吸引力增大，使銜鐵被吸下，a、b斷開，使加熱裝置停止加熱；當(dāng)水溫降低到一定程度時，熱敏電阻阻值增大，電磁鐵中電流減小，吸引力減小，銜鐵被彈簧拉上去，使a、b之間連接，加熱裝置開始加熱，從而實現(xiàn)水溫控制.答案見解析4.(傳感器的應(yīng)用分析)工人在鍛壓機、沖床、鉆床等機器上勞動時，稍有不慎就會把手軋在里面，造成工傷事故.工廠中大都是利用光電控制設(shè)備來避免事故發(fā)生的.如圖8所示為光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管(當(dāng)有光照射時，在陰極K端會放出電子)、