高中物理选修3-2：：第三章 第三节 传感器的应用 第四节 用传感器制作自控装

第三节 传感器的应用 第四节 用传感器制作自控装置

知识点1 生活中的传感器 1.温度传感器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒 碗柜等应用了温度传感器. 2.红外线传感器：自动门、家电遥控器、防火报警器等应

用了红外线传感器.

知识点 2 工农业生产及航空航天中的传感器1.自动灌溉系统利用湿度传感器. 2.现代粮库利用温度和湿度传感器.

3.工厂自动化生产线监控系统也是传感器的应用.4.在运载火箭、载人飞船等空间尖端科技领域应用了大量 的传感器供遥测和遥控系统使用.

知识点 3 应用光敏电阻制作光控自动照明电路

如图 3-3-1 所示，白天，光强度较大，光敏电阻的电阻值较小，加在斯密特触发器 A 端的电压较低，则输出端 Y 输出

高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A 的电压上升到

某个值(1.6 V),输出端 Y 突然从高电平跳到低电平，则发光二极管 LED 导通发光(相当于路灯亮了),这样就达到了使路灯天 明熄灭、天暗自动开启的目的.

要想在天更暗时路灯才会亮，应该把 R1 的阻值调大些，这 样要使斯密特触发器的输入端 A 电压达到某个值(如 1.6 V),就 需要 RG 的阻值达到更大，即天色更暗.

图 3-3-1

【例题】如图 3-3-2 所示的光控电路，用二极管LED 模 仿路灯，RG 为光敏电阻，R1 的最大电阻为51 kΩ,R2 为330 kΩ, 则： (1)试分析此电路的工作原理； (2)如果要使此路灯在天更暗 时才会亮，应该怎样调节 R1 的阻 值？并说明原理. 图 3-3-2

解析：(1)白天，光强度较大，光敏电阻RG 电阻值较小，加 在斯密特触发器 A 端的电压较低，则输出端 Y 输出高电平，发 光二极管 LED 不导通；当天色暗到一定程度时，RG 的阻值增 大到一定值，斯密特触发器的输入端A 的电压上升到某个值(1.6

V),输出端 Y 突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了),这样就达到了使路灯天明熄灭、天 暗自动开启的目的. (2)要使在天更暗时路灯才会亮，应该把R1 的阻值调大些， 这样要使斯密特触发器的输入端 A 电压达到某个值(如 1.6 V),

就需要RG 的阻值达到更大，即天色更暗.答案：见解析

【配对训练】

1.在街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了 自动控制，这是利用半导体的( B ) A.压敏性 C.热敏性 B.光敏性 D.三种特性都利用

题型1

温度传感器的应用

【例题】图 3-3-3 是电饭煲的电路图，S1 是一个控温开

关，手动闭合后，当此开关温

度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开.S2 是一个自动控温开关，当温度低于 70 ℃时，会自动闭

合；当温度高于 80 ℃时，会自动断开.红灯是加热时的指示灯， 黄灯是保温时的指示灯.分流电阻 R1=R2=500 Ω,加热电阻丝

R3=50 Ω,两灯电阻不计.

图 3-3-3 (1)分析电饭煲的工作原理； (2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之 比； (3)简要回答，如果不闭合开关 S1,能将饭煮熟吗？

解析：电饭煲盛上食物后，接上电源，S2 自动闭合，同时手动闭合 S1.这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态.加

热到 80 ℃时，S2 自动断开，S1 仍闭合；水烧干后，温度升高到103 ℃时，开关 S1 自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲 处于保温状态.由于散热，待温度降至 70 ℃时，S2 自动闭合， 电饭煲重新加热，温度达到 80 ℃时，S2 又自动断开，再次处于 保温状态.

U2 (2)加热时电饭煲消耗的电功率 P1= , 保温时电饭煲消耗 R并 U2 的电功率 P2= ,两式中 R1+R并 500×50 R2R3 500 R 并= = Ω= 11 Ω R2+R3 500+50 500 500+ 11 P1 R1+R并 12 从而有P = = 500 = 1 . R并 2 11

(3)如果不闭合开关S1,开始 S2 总是闭合的，R1 被短路， 功率为P1,温度上升到 80 ℃时，S2 自动断开，功率降为 P2, 温度降低到 70 ℃,S2 自动闭合……温度只能在70 ℃~80 ℃之 间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭. 答案：(1)见解析 (2)12∶1 (3)见解析 规律总结：分析电饭煲的工作原理，关键的地方一是控温 开关S1,超过居里点会自动断开；二是S2 自动控温开关低于 70 ℃时会自动闭合，高于 80 ℃时会自动断开.掌握了两个开关 U2 的特点，也就会分析电饭煲的工作原理了.应用电功率P= 求 R

解时，必须是纯电阻电路，而题目中电路恰好就是.

【触类旁通】 1.(双选)关于电饭锅的说法正确的是( BD )

A.电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁B.铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性 C.用电饭锅烧水，水开时能自动断电 D.用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自 动复位 解析：电饭锅中的温度传感器是由氧化锰、氧化锌、氧化 铁烧制而成.

题型2

光传感器的应用

【例题】如图 3-3-4 所示，M 是一小型理想变压器，接线

柱 a、b 接在电压 u=311sin 314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中 R2 为用半导体热敏材料制 成的传感器，电流表 A2 为值班室的显示器，显示通过 R1 的电流， 电压表 V2 显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R3 为一定值 电阻.当传感器 R2 所在处出现火警时，以下说法中正确的是(

)

图 3

-3-4…… 此处隐藏：635字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……