【课件】利用传感器制作简单的自动控制装置

§5.3利用传感器制作简单的自动控制装置

上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？天花板上的火灾报警器电饭锅鼠标器非接触式红外测温仪盒子里面有什么装置？原理：当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用！实验1、门窗防盗报警装置实验1、门窗防盗报警装置实验1、门窗防盗报警装置实验1、门窗防盗报警装置基本元件及参数实验器材和装置实验1、门窗防盗报警装置

闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。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。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。电路工作原理实验1、门窗防盗报警装置实验操作（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，按照图所示连接电路。（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2、光控开关①工作原理

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（1.6V），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．思考与讨论1、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？

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1.6V），就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。2、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？

由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路．如下图所示。

实验2、光控开关①电磁继电器的工作原理

当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路．实验2、光控开关①控制电路的工作原理

天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．实验2、光控开关①实验2、光控开关①实验2、光控开关①光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果．当天亮时，光敏电阻减小，控制回路电流增大，电磁继电器B工作，触点断开，路灯熄灭夜晚降临，光敏电阻增大．控制回路电流减小，触点接通，路灯点亮．1三极管由三个电极组成，分别是发射极e，基极b和集电极c。有NPN型和PNP型两种（图）。

三极管的一个重要特性是，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。三极管还具有完成断路和接通的开关作用。实验2、光控开关②

当基极电压达到一定程度后，三极管被导通，从而使得由电源正极经电阻R2、发光二极管、三极管集电极和发射极到达电源负极的回路被导通。可调电阻R1的作用是调整设定电路对周边光亮度的反应，在电路中能够控制三极管的基极电流。如果把R1阻值调得更大些，就会在天更暗时才点亮路灯。实验2、光控开关②

为了能够驱动更大功率的负载，如采用小灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙中K为继电器的线圈，S为它的常开触点。为了防止继电器释放衔铁时线圈中的自感电动势损坏三极管，必须给线圈并联一只二极管D，以提供自感电流释放的通路。实验2、光控开关②实验2、光控开关②基本元件及参数实验2、光控开关②电路工作原理

当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。

当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。（1）按照图所示连接电路，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，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。实验2、光控开关②实验操作如图为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩，发光二极管LED、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理．有烟雾时无烟雾时挡板遮挡收不到光高电阻光线散射光线照射到三极管电阻变小传感器检测到变化报警2实验3、温度传感器的应用1电熨斗

原理:热胀冷缩常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。1.双金属片温度传感器

实验3、温度传感器的应用1电熨斗原因：双金属片铜的膨胀系数大于铁实验3、温度传感器的应用1电熨斗1.双金属片温度传感器

实验3、温度传感器的应用1电熨斗2.双金属片温度传感器在电熨斗中的应用

实验3、温度传感器的应用1电熨斗思考与讨论：①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？

答：常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．实验3、温度传感器的应用1电熨斗思考与讨论：②熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？

答：熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．实验3、温度传感器的应用1电熨斗如图所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是(

)A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些2回顾在家煮饭的过程？实验3、温度传感器的应用2电饭锅1温度传感器的主要元件是什么？

感温铁氧体

2感温铁氧体的组成物质是什么？

氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成

3感温铁氧体有何特点？什么是“居里点”？

常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到103℃，失去铁磁性．

居里点，又称居里温度，即指103℃。实验3、温度传感器的应用2电饭锅思考与讨论:电饭锅的构造实验3、温度传感器的应用2电饭锅实验3、温度传感器的应用2电饭锅1开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。2水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。3饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．思考与讨论:4如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。实验3、温度传感器的应用2电饭锅1.连贯地叙述电饭锅的工作过程?

开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．实验3、温度传感器的应用2电饭锅电熨斗电饭锅敏感元件______________________工作原理温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的________不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断(1)居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103℃时，失去_______，这一温度称为“居里温度”(2)自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到103℃时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开如图是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103℃时，下列说法中正确的是(

)A．常温下感温磁体具有较强的磁性B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103℃，这时开关按钮会跳起D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起3门窗防盗报警装置光控开关传感器的应用实例1.如图是利用光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是光电传感器——光敏电阻。试简要叙述自动计数的原理。巩固练习解答：传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数字，实现自动计数的功能。巩固练习2.烟雾散射式火灾报警器内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平常光电三极管收不到LED发出的光，呈现_________电阻状态。当有烟雾时因其对光的散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变_________。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。高小巩固练习3.在电熨斗中装有双金属片温度传感器，请简要叙述一下电熨斗如何自动控制温度。解答：双金属片的膨胀系数不同，上层金属的膨胀系数大于下层的金属。当温度变化时，由于双金属片的膨胀系数不同从而控制电路的通断，以达到控制温度的目的。巩固练习4、唱卡拉OK用的话筒,内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是()A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势B巩固