第3节　利用传感器制作简单的自动控制装置

实验原理1．干簧管(1)特点：感知磁场是否存在的传感器。(2)作用：将磁场的存在与否转换为电路的通断。2．继电器(1)特点：继电器线圈中有电流通过时，开关与触点a接通，无电流时，开关与触点b接通。(2)作用：将继电器中电流的有无转换为指示灯和蜂鸣器电路的控制，相当于一个自动的双向开关。3．实验电路4．工作原理闭合开关S，系统处于防盗状态，当门窗紧闭时，磁体M使干簧管处于导通状态，继电器使开关c与触点a接通，二极管LED发光。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，使开关转换为c、b接通，蜂鸣器H发声报警。

实验器材干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R(330Ω)、蜂鸣器H、电源、小磁体、开关等。

实验步骤1．连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。2．确定各元件可以正常工作后，按照实验电路图连接电路。3．接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。实验二光控开关

实验目的1．了解光控开关的工作原理。2．练习利用光控制开关制作自动控制设备。

实验原理1．晶体三极管(1)两种类型(2)三个电极①发射极e，②基极b，③集电极c。(3)重要特性①从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流，这就是三极管的电流放大作用。②在控制电路中具有完成断路和接通的开关作用。2．光控开关(1)电路图(2)工作原理当光照较强时，RG较小，加在基极上电压较小，三极管不导通，LED不亮；当光线较弱时，RG阻值增大，加在基极上电压增大，当达到一定程度后，三极管被导通，发光二极管LED开始发光。3．光控开关控制电路(1)电路图(2)工作原理当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，继电器所在的回路相当于断路；当环境光线比较暗时，光敏电阻RG阻值较大，三极管导通，集电极电流较大，驱动继电器吸合开关S，点亮灯泡L。(注：与继电器并联的二极管D，提供自感电流释放通路，以保护三极管不被烧坏。)

实验器材可调电阻R1(最大电阻为51kΩ)、限流电阻R2(330Ω)、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L(6V、0.3A)、二极管D、电源等。)

实验步骤1．按照实验电路图连接电路，检查无误后，接通电源。2．让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。3．遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。4．让光照加强，当光照增强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。

注意事项1．安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装。2．光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则将烧坏门电路集成块。3．光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些。[解析]电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关的外面线圈两个接线端构成一个回路；而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关里面的两个接线端构成另一个回路。当有光照时，光敏电阻变小，使得干簧管继电器开关存在磁场，导致开关接通，最终使得蜂鸣器发声；若没有光照或者光照很弱时，光敏电阻阻值变大，干簧管外的线圈产生的磁场较弱，干簧管开关自动断开。连接如图所示。[答案]见解析图(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA，则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图(a)求得，此时室温为________℃(保留3位有效数字)。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中________(填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________kΩ(保留2位有效数字)。

[对点训练]如图甲所示为某同学设计的电子秤原理图，其中E是电动势为3V的电源(内阻不计)，A是电流表(在设计中计划被改成电子秤的示数表盘)，R0是阻值为5Ω的定值电阻，R是一根长为6cm、阻值为15Ω的均匀电阻丝。c是一根金属弹簧(电阻不计)，其压缩量ΔL与所受压力F之间的关系如图乙所示，c顶端连接有一个塑料盘。制作时调整弹簧的位置，使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端。(计算中g取10m/s2)(1)当电流表示数为0.3A时，所称重物的质量为________；(2)该设计中使用的电流表的量程最小为________，该电子秤的称量范围为________；(3)由电流表的表盘改制成的电子秤示数盘有哪些特点？(请至少写出两个)____________________________