3生活中的傳感器 4簡單的光控和溫控電路(選學(xué))學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解洗衣機(jī)、電冰箱中的傳感器.2.了解家用報(bào)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(shì).4.了解一些簡單的自動(dòng)控制電路.一、生活中的傳感器1.洗衣機(jī)中的傳感器：全自動(dòng)洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了利用傳感器和電腦技術(shù)對(duì)洗滌全過程進(jìn)行檢測(cè)和控制.2.電冰箱中的傳感器：電冰箱主要由制冷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分組成.在控制系統(tǒng)中，傳感器起著非常重要的作用.3.家用報(bào)警器(1)居家生活中，煤氣泄漏，會(huì)危及人身安全，需要加以防范.我們可以利用氣敏元件制作有害氣體報(bào)警器和可燃?xì)怏w報(bào)警器.(2)有一種敲擊防盜報(bào)警器，它利用壓電式傳感器對(duì)門窗玻璃損毀產(chǎn)生反應(yīng)，形成對(duì)報(bào)警裝置的啟動(dòng).還有一種沖擊防盜報(bào)警器，由沖擊傳感器和執(zhí)行電路兩部分組成.4.傳感器與人的感官(1)光傳感器和由它制成的錄像頭、監(jiān)控探頭，可以類比人的眼睛.(2)對(duì)有毒有害氣體進(jìn)行監(jiān)控的化學(xué)和生物傳感器，相當(dāng)于人的鼻和舌等嗅覺、味覺器官.(3)力學(xué)和振動(dòng)傳感器，以及溫度傳感器可以認(rèn)為相當(dāng)于人類的觸覺器官，如手、足、皮膚等.(4)聲傳感器不妨認(rèn)為是機(jī)器的耳朵.二、簡單的光控和溫控電路1.集成電路又稱IC，是在硅板上集合各種電子器件，實(shí)現(xiàn)某種特定功能的電路模塊，它是電子設(shè)備中最重要的部分.2.光控自動(dòng)照明電路利用光敏電阻作控制元件，從而通過光線來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使電路在天亮?xí)r自動(dòng)切斷，天黑自動(dòng)導(dǎo)通.3.溫控電熨斗利用熱敏電阻作控制元件，從而使電熨斗的溫度在低于指定值時(shí)電加熱器供電加熱，溫度高于指定值時(shí)將電源關(guān)閉.即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)通常的傳感器可以直接用來進(jìn)行自動(dòng)控制.()(2)傳感器可以用來采集信息.()(3)傳感器可以將感受到的一些信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)量.()(4)洗衣機(jī)的脫水傳感器是根據(jù)溫度變化控制脫水動(dòng)作的.()(5)電冰箱是利用溫度傳感器自動(dòng)控溫的.()一、傳感器的簡單應(yīng)用分析傳感器應(yīng)注意的四個(gè)分析(1)檢測(cè)量分析：要清楚傳感器所檢測(cè)的非電學(xué)量，如溫度、光、聲、力等.(2)敏感元件分析：分析敏感元件的輸入與輸出信號(hào)，及輸入與輸出信號(hào)間的聯(lián)系.(3)電路分析：分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu),分析輸入信號(hào)變化對(duì)電路電流、電壓等產(chǎn)生的影響.(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分析：分析非電學(xué)量與電學(xué)量之間的轉(zhuǎn)換過程，分析根據(jù)所獲得的信息控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作的過程.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(cè)溫泡1、細(xì)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(gè)溫度傳感器.膜盒3為扁圓形(圖中顯示它的切面)，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(qiáng)增大時(shí)，盒體就會(huì)膨脹.測(cè)溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中.5、6分別是電路的動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)，控制制冷壓縮機(jī)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(jī)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(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)凸輪連桿上端右移，從而加大對(duì)彈簧7的拉力.圖1(1)為什么當(dāng)冰箱內(nèi)溫度較高時(shí)壓縮機(jī)能夠自動(dòng)開始工作，而在達(dá)到設(shè)定的低溫后又自動(dòng)停止工作？(2)為什么用凸輪可以改變?cè)O(shè)定的溫度？答案見解析解析(1)冰箱內(nèi)溫度較高時(shí)，密封系統(tǒng)中的壓強(qiáng)增大，盒體膨脹，膜盒 3通過小柱體帶動(dòng)彈簧片4，使動(dòng)觸點(diǎn)5與靜觸點(diǎn)6接觸，控制壓縮機(jī)自動(dòng)開始工作，而在達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)彈簧帶動(dòng)彈簧片4將觸點(diǎn)5、6斷開，使壓縮機(jī)停止工作.(2)凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)加大連桿9對(duì)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(yùn)動(dòng)，而彈簧7上彈力的變化會(huì)改變?cè)O(shè)定的溫度.例2如圖2所示為沖擊防盜報(bào)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(gè)螺栓，螺栓上有一個(gè)彈簧，彈簧的頂端焊有一個(gè)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(qǐng)簡述這種裝置防盜的原理.圖2答案在靜止?fàn)顟B(tài)下，不論傳感器置于何種狀態(tài)，鋼球和外殼均呈斷開狀態(tài)不會(huì)導(dǎo)通，一旦傳感器受到外力沖擊，如砸、碰、撞、敲擊、撬動(dòng)時(shí)，則鋼球受到擾動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)與外殼接通，便可觸發(fā)執(zhí)行電路，使報(bào)警裝置開始工作.二、簡單的光控和溫控電路例3如圖3所示是一種煙霧報(bào)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(shí)，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()圖3A.2>3 B.2<3C.23 D.無法判斷答案A解析規(guī)定電源負(fù)極的電勢(shì)為零，則3保持不變.而2，當(dāng)有煙霧時(shí)，光敏電阻Rg增大，2增大.所以當(dāng)2>3時(shí)，控制電路開始工作.三、自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)例4如圖4所示為某小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈.P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片，K為彈簧，S為一對(duì)觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱.電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動(dòng)控制的要求，其工作方式是()圖4A.A與B接信號(hào)電壓，C與D跟被控電路串聯(lián)B.A與B接信號(hào)電壓，C與D跟被控電路并聯(lián)C.C與D接信號(hào)電壓，A與B跟被控電路串聯(lián)D.C與D接信號(hào)電壓，A與B跟被控電路并聯(lián)答案A解析A、B接電磁繼電器的線圈，所以A、B應(yīng)接信號(hào)電壓，線圈電流隨信號(hào)電壓變化使電磁繼電器吸引或釋放P，從而使C、D接通或斷開，進(jìn)而起到控制作用.故正確答案為A.1.(力傳感器的應(yīng)用)壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，在升降機(jī)中將重物放在壓敏電阻上，壓敏電阻接在如圖5甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化如圖乙所示，某同學(xué)根據(jù)電流表的示數(shù)變化情況推斷升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，下列說法中正確的是()圖5A.0t1時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)一定勻速運(yùn)動(dòng)B.0t1時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能減速上升C.t1t2時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能勻速上升D.t1t2時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能勻加速上升答案B解析在0t1時(shí)間內(nèi)，電流恒定，表明壓敏電阻的阻值恒定，則重物對(duì)壓敏電阻的壓力恒定，則升降機(jī)可能處于靜止、勻速運(yùn)動(dòng)或勻變速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；t1t2時(shí)間內(nèi)，電流在增加，表明壓敏電阻的阻值在減小，則重物對(duì)壓敏電阻的壓力在增大，重物的加速度是變化的，故不可能做勻速運(yùn)動(dòng)或勻變速運(yùn)動(dòng)，C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤.2.(溫度傳感器的應(yīng)用)(多選)電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖如圖6所示，如果感溫磁體的“居里溫度”為103 ，下列說法中正確的是()圖6A.常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性B.當(dāng)溫度超過103 時(shí)，感溫磁體的磁性較強(qiáng)C.飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)達(dá)到103 ，這時(shí)開關(guān)按鈕會(huì)跳起D.常壓下只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)的溫度就不可能達(dá)到103 ，開關(guān)按鈕就不會(huì)自動(dòng)跳起答案ACD3.(溫度傳感器的應(yīng)用)小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動(dòng)控制.經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒有故障.參照?qǐng)D7，下列對(duì)故障判斷正確的是()圖7A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B.只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障C.熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障D.可能是加熱器出現(xiàn)故障答案C解析由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都會(huì)向控制器傳遞錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令，故C正確，A、B錯(cuò)誤.若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會(huì)使溫度持續(xù)升高，故D錯(cuò)誤.