1.知道什么是傳感器,知道光敏電阻和熱敏電阻等敏感元件的特性和應用。 2.學會傳感器的簡單使用并會制作簡單的自動控制裝置。
一、五種敏感元件的作用和特點
二、實驗過程1.研究熱敏電阻的熱敏特性(1)將熱敏電阻放入燒杯中的水中,測量水溫和熱敏電阻的阻值(如圖1甲所示)。
(2)準備好記錄電阻與溫度關系的表格(如下表)。
(3)改變水的溫度,多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值,記錄在表格中,把記錄的數(shù)據(jù)畫在R-t圖中,得圖像如圖乙所示。
2.研究光敏電阻的光敏特性(1)將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖2所示電路連接好,其中多用電表置于“×100”擋。
(2)先測出在室內自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù)。(3)打開電源,讓小燈泡發(fā)光,調節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀察表盤指針顯示電阻阻值的變化情況,并記錄。
(4)用手掌(或黑紙)遮光時電阻值又是多少,并記錄。把記錄的結果填入下表中,根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。
結論:光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化,光照增強時電阻變小,光照減弱時電阻變大。
三、誤差分析1.溫度計讀數(shù)帶來誤差。2.多用電表讀數(shù)帶來誤差。3.作R-t圖像時的不規(guī)范易造成誤差。
四、注意事項1.在做熱敏實驗時,加開水后要等一會兒再測其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時讀出水溫。2.光敏實驗中,如果效果不明顯,可將光敏電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。3.歐姆表每次換擋后都要重新歐姆調零。
考點二 用光傳感器設計控制電路
考點一 用溫度傳感器設計控制電路
例1 現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃時,系統(tǒng)報警。提供的器材有:熱敏電阻,報警器(內阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9 Ω),直流電源(輸出電壓為U,內阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω),單刀雙擲開關一個,導線若干。在室溫下對系統(tǒng)進行調節(jié)。已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報警器的電流超過20 mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,當溫度為60 ℃時阻值為650.0 Ω。
(1)完成待調節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。
解析 電路圖連線如圖所示。
(2)電路中應選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”)。
(3)按照下列步驟調節(jié)此報警系統(tǒng):①電路接通前,需將電阻箱調到一固定的阻值,根據(jù)實驗要求,這一阻值為________Ω;滑動變阻器的滑片應置于________(選填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是_________________________________________________________。
②將開關向________(選填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至_____________________________________________________________________。(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用。
解析?、匐娮柘涞碾娮柚祽{為熱敏電阻在60 ℃時的阻值,即650.0 Ω。滑動變阻器的滑片應置于b端,使開關接通后回路中電流最小,以保護報警器,即防止因過載而損壞報警器。②應將開關向c端閉合,調節(jié)滑動變阻器的滑片,直至報警器開始報警。答案 ①650.0 b 接通電源后,流過報警器的電流會超過20 mA,報警器可能損壞?、赾 報警器開始報警
1.某同學利用熱敏電阻設計了一個“過熱自動報警電路”,如圖4甲所示。將熱敏電阻R安裝在需要探測溫度的地方,當環(huán)境溫度正常時,繼電器的上觸點接觸,下觸點分離,指示燈亮;當環(huán)境溫度超過某一值時,繼電器的下觸點接觸,上觸點分離,警鈴響。圖甲中給繼電器供電的電源電壓U1=4 V,內阻不計,繼電器線圈用漆包線繞成,其電阻R0為30 Ω。當線圈中的電流大于等于40 mA時,繼電器的銜鐵將被吸合,警鈴響。圖乙是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像。
(1)圖甲中警鈴的接線柱C應與接線柱________相連,指示燈的接線柱D應與接線柱________相連(均選填“A”或“B”)。(2)當環(huán)境溫度升高時,繼電器的磁性將________(選填“增大”“減小”或“不變”),當環(huán)境溫度達到________℃時,警鈴報警。(3)如果要使報警電路在更高的溫度報警,下列方案可行的是________。A.適當減小U1B.適當增大U1C.適當減小U2D.適當增大U2
答案 (1)B A (2)增大 40 (3)A解析 (1)由于B接通時警鈴響,A接通時指示燈亮,因此C接B,D接A。(2)由于該熱敏電阻隨溫度升高,阻值減小,回路的電流增大,因此繼電器的磁性增強。當電流等于40 mA時,回路的總電阻
而繼電器電阻R0為30 Ω,因此當熱敏電阻等于70 Ω時,由題圖乙可知對應溫度為40 ℃時,警鈴報警。(3)溫度更高時,熱敏電阻值更小,而報警電流為40 mA不變,因此應適當降低U1值,因此A正確。
例2 為了節(jié)能環(huán)保,一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)。光控開關可采用光敏電阻來控制,光敏電阻是阻值R隨光的照度I變化而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱,光越強,照度越大,照度單位為lx)。(1)某光敏電阻在不同照度下的阻值R如下表所示,根據(jù)表中的數(shù)據(jù),請在圖5甲的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線,并判斷光敏電阻的阻值R與照度I是否成反比關系。答:________(填“是”或“否”)。
若光敏電阻的阻值R與照度I成反比關系,則有RI為定值,由圖像中的點的數(shù)據(jù)可得5.8×0.2

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