第五章　傳感器3  利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置【基礎(chǔ)鞏固】1.現(xiàn)代生活中,人們?cè)絹碓诫x不開手機(jī),為通信而創(chuàng)造的智能手機(jī)裝有多種傳感器.當(dāng)人們接通電話,將手機(jī)放在耳邊時(shí),原本亮著的屏幕會(huì)熄滅,這是由于屏幕上方安裝了????????????? (　　)A.溫度傳感器         B.加速度傳感器C.壓力傳感器         D.距離傳感器解析:當(dāng)人們接通電話,將手機(jī)放在耳邊時(shí),距離傳感器發(fā)出的超聲波遇到物體后反射回傳感器,傳感器收到信號(hào)后自動(dòng)計(jì)算出物體與傳感器的距離,當(dāng)小于系統(tǒng)設(shè)置的臨界點(diǎn)時(shí),原本亮著的屏幕會(huì)熄滅,故選項(xiàng)D正確,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤.答案:D2.下圖為用電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、綠燈泡、小電鈴、負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻、開關(guān)、導(dǎo)線等組成的一個(gè)高溫報(bào)警器的電路圖,正常情況綠燈亮,溫度超過設(shè)定值時(shí)電鈴報(bào)警.圖中甲、乙、丙分別是????????????? (　　)A.小電鈴、熱敏電阻、綠燈泡B.綠燈泡、熱敏電阻、小電鈴C.熱敏電阻、小電鈴、綠燈泡D.熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴解析:甲所在電路應(yīng)為控制電路,甲為熱敏電阻;熱敏電阻溫度升高時(shí),電阻減小,電路電流增大,繼電器工作,銜鐵被吸下,乙被接通,乙是小電鈴;正常情況,熱敏電阻溫度低、電阻大,控制電路電流小,丙接通,丙應(yīng)是綠燈泡.答案:C3.(多選)某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示.鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成.當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時(shí),電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K,從而切斷家庭電路.僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng),下列說法正確的有????????????? (　　)A.家庭電路正常工作時(shí),穿過L2的磁通量為0B.家庭電路中使用的用電器增多時(shí),穿過L2的磁通量不變C.家庭電路發(fā)生短路時(shí),開關(guān)K將被電磁鐵吸起D.地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí),開關(guān)K將被電磁鐵吸起解析:當(dāng)家庭電路正常工作時(shí),電流經(jīng)火線流入用電器,再經(jīng)零線流回.由于火線和零線并行繞在鐵芯左側(cè),火線和零線中的電流反向,合磁通量為0,故選項(xiàng)A、B正確.短路后,火線和零線中電流仍然等大、反向,穿過鐵芯的磁通量為0,開關(guān)不會(huì)被電磁鐵吸起,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.當(dāng)?shù)孛嫔系娜擞|電時(shí),火線中的電流經(jīng)人體流入大地,繞在鐵芯左側(cè)的零線中的電流小于和它并行的火線中的電流,穿過鐵芯的磁通量發(fā)生變化,L2產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)放大器放大后,使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K,從而切斷家庭電路,選項(xiàng)D正確.答案:ABD4.傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù),在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?/span>(如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量),例如溫度傳感器,主要應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻,熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示,圖乙是用熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡單自動(dòng)報(bào)警器原理圖.      甲                         乙(1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器報(bào)警,開關(guān)應(yīng)接在　　　　(選填“a”或“b”)處. (2)若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些,則應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向　　　　(選填“左”或“右”)移動(dòng). 解析:(1)由題圖乙可知,溫度過高時(shí),熱敏電阻阻值較小,通電螺線管的磁性增強(qiáng),將與彈簧相連的金屬導(dǎo)體向左吸引,要使報(bào)警器所在電路接通并報(bào)警的話,開關(guān)應(yīng)接在a處.(2)要實(shí)現(xiàn)溫度更高時(shí),即熱敏電阻阻值更小時(shí)才將報(bào)警器電路接通,應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值調(diào)大,即P向左移動(dòng).答案:(1)a　(2)左5.一臺(tái)臭氧發(fā)生器的電阻為10 kΩ,當(dāng)供電電壓等于24 V時(shí)能產(chǎn)生臭氧,否則不產(chǎn)生臭氧.現(xiàn)要用這種臭氧發(fā)生器制成自動(dòng)消毒裝置,要求它在有光照時(shí)能產(chǎn)生臭氧,在黑暗時(shí)不產(chǎn)生臭氧.擬用一個(gè)光敏電阻R1對(duì)它進(jìn)行控制,R1的阻值在有光照時(shí)為100 Ω,黑暗時(shí)為1 000 Ω,允許通過的最大電流為3 mA;電源的電動(dòng)勢(shì)E為36 V,內(nèi)阻不計(jì);另有一個(gè)滑動(dòng)變阻器R2,阻值為0~100 Ω,允許通過的最大電流為0.4 A;一個(gè)開關(guān)S和導(dǎo)線若干.臭氧發(fā)生器和光敏電阻R1的符號(hào)如圖所示.     設(shè)計(jì)一個(gè)滿足上述要求的電路圖,圖中各元件要標(biāo)上字母代號(hào),其中滑動(dòng)變阻器兩固定接線柱端分別標(biāo)上字母A、B.(電路圖畫在虛線框內(nèi))解析:臭氧發(fā)生器有光照時(shí)能產(chǎn)生臭氧,黑暗時(shí)不產(chǎn)生臭氧,而光敏電阻有光照時(shí)電阻小,無光照時(shí)電阻大,可以利用光敏電阻與臭氧發(fā)生器串聯(lián),調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器兩端的電壓.由于臭氧發(fā)生器正常工作需要的電壓為24 V,若電路中無其他電阻,光敏電阻阻值最大時(shí),臭氧發(fā)生器兩端電壓仍大于24 V,需將滑動(dòng)變阻器接成分壓式接入電路,電路圖如圖所示.答案:見解析圖.【拓展提高】6.圖甲為一種家用門磁防盜報(bào)警器,由磁條和主機(jī)組成,門窗均可使用.圖乙為其簡化示意圖,安裝時(shí),將磁條固定在門框上,主機(jī)安裝在與其等高的門板邊緣,門關(guān)上時(shí),兩者剛好靠在一起.當(dāng)主機(jī)開關(guān)閉合時(shí),若門被打開,磁條與主機(jī)分離,主機(jī)內(nèi)的觸發(fā)器就會(huì)工作,帶動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲.下列說法正確的是????????????? (　　)        甲                        乙A.觸發(fā)器內(nèi)是一個(gè)開關(guān),當(dāng)主機(jī)與磁條靠近時(shí),開關(guān)是斷開的B.觸發(fā)器可以由銅制成C.磁條的兩極對(duì)調(diào)后,該報(bào)警器不能正常工作D.本裝置是利用電流的磁效應(yīng)工作的解析:門關(guān)上時(shí),磁條與主機(jī)剛好靠在一起,此時(shí)報(bào)警器不工作,說明電路是斷開的;當(dāng)主機(jī)開關(guān)閉合時(shí),若門被打開,磁條與主機(jī)分離,主機(jī)內(nèi)的觸發(fā)器就會(huì)工作,帶動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲,說明此時(shí)觸發(fā)器內(nèi)開關(guān)是閉合的,選項(xiàng)A正確;觸發(fā)器與磁條之間存在磁力的作用,所以觸發(fā)器不可能是銅制成的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;無論磁條哪個(gè)磁極靠近觸發(fā)器,都存在磁力作用,所以兩極對(duì)調(diào)后,該報(bào)警器仍能正常工作,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;本裝置是利用磁體能夠吸引磁性物體的特點(diǎn)工作的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:A7.電飯煲的工作原理如圖所示,可分為兩部分:控制部分,由S2、R1和黃燈組成;工作(加熱)部分,由發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成.S1是一個(gè)磁鋼限溫開關(guān),手動(dòng)閉合,當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103 ℃)時(shí),自動(dòng)斷開,且不能自動(dòng)復(fù)位(閉合).S2是一個(gè)雙金屬片自動(dòng)開關(guān),當(dāng)溫度達(dá)到70~80 ℃時(shí),自動(dòng)斷開;低于70 ℃時(shí),自動(dòng)閉合.紅燈、黃燈是指示燈,通過它們的電流必須較小,所以R1、R2起　　　　作用,R3是發(fā)熱電阻,由于煮飯前溫度低于70 ℃,所以S2是　　　　(選填“斷開的”或“閉合的”).接通電源并閉合S1后,黃燈不亮紅燈亮,R3發(fā)熱,當(dāng)溫度達(dá)到70~80 ℃時(shí),S2斷開;當(dāng)溫度達(dá)到103 ℃飯煮熟時(shí),S1斷開;當(dāng)溫度降到70 ℃以下時(shí),S2閉合,電飯煲處于保溫狀態(tài).由以上描述可知R2　　　　(選填“<”“=”或“>”)R3,若用電飯煲燒水,直到水被燒干S1才會(huì)斷開,試解釋此現(xiàn)象. 解析:R1、R2的作用是限流,防止指示燈因電流過大而燒毀,S2是自動(dòng)控制溫度的開關(guān),當(dāng)溫度低于70 ℃時(shí)自動(dòng)閉合,當(dāng)溫度達(dá)到70~80 ℃時(shí)又自動(dòng)斷開,由于R3的功率較大,R2>R3.當(dāng)溫度達(dá)到103 ℃時(shí)S1才自動(dòng)斷開,而標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100 ℃,因此用電飯煲燒水時(shí),直到水被燒干S1才會(huì)斷開.答案:限流　閉合的　>　解釋見解析.8.圖甲為一測(cè)量光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路,電源電壓恒定,電流表內(nèi)阻不計(jì),開關(guān)閉合后,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片,使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng),測(cè)得流過光敏電阻的電流和光照強(qiáng)度的關(guān)系曲線如圖乙所示.           甲                    乙某同學(xué)根據(jù)光敏電阻的這一特性設(shè)計(jì)的路燈自動(dòng)控制電路如圖所示,請(qǐng)簡要說明該電路是如何對(duì)路燈實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的.答案:由光敏電阻的特性曲線可以看出,當(dāng)光照增強(qiáng)時(shí),光敏電阻的阻值減小,流過光敏電阻的電流增大.由題中電路可知,當(dāng)光照較強(qiáng)時(shí),經(jīng)過光敏電阻的電流經(jīng)過放大器被放大,驅(qū)動(dòng)電磁繼電器的電磁鐵吸引銜鐵,右側(cè)電路觸點(diǎn)斷開,路燈熄滅;當(dāng)光照較弱時(shí),經(jīng)過光敏電阻的電流減小,放大器輸出電流減小,電磁繼電器釋放銜鐵,右側(cè)電路觸點(diǎn)接通,控制路燈電路接通,路燈被點(diǎn)亮.調(diào)節(jié)繼電器的彈簧可以決定路燈在天色暗到什么程度時(shí)被自動(dòng)點(diǎn)亮.  

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3 利用傳感器制作簡單的自動(dòng)控制裝置

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