第5讲 实验:利用传感器制作简单的自动控制装置 一、实验基础梳理 1.实验目的 (1)认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件。 (2)学会利用传感器制作简单的自动控制装置。 2.实验原理 (1)传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。 (2)工作过程。 3.实验案例 (1)研究热敏电阻的热敏特性。 ①实验器材。 热敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、温度计、导线等。 ②实验步骤。 a.按如图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。 b.把多用电表选择开关置于电阻挡,并选择适当的倍率测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数。 c.向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。 d.将不同温度的热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录。 ③数据处理。 a.把测量到的温度、电阻阻值填入表中,根据记录数据,分析热敏电阻的特性。 温度/℃ 电阻/Ω b.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 c.根据实验数据和R-t图线,得出结论。 ④注意事项。 在做本实验时,加水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温。 (2)研究光敏电阻的光敏特性。 ①实验器材。 光敏电阻、多用电表、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、导线等。 ②实验步骤。 a.将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、学生电源按如图所示电路连接好,其中多用电表选择开关置于倍率为×100的电阻挡。 b.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。 c.打开电源,让小灯泡发光,调节滑动变阻器使小灯泡逐渐变亮,观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况,并记录。 d.用手掌(或黑纸)遮光时,观察表盘指针显示光敏电阻阻值的情况,并记录。 ③数据处理。 将数据记入表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。 光照强度 弱 中 强 无光照射 阻值/Ω ④注意事项。 本实验中,如果效果不明显,可将光敏电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的强度。 二、五种敏感元件的作用和特点 1.热敏电阻:将温度这个热学量转换为电阻这个电学量,一般情况下,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大。 2.金属热电阻:将温度这个热学量转换为电阻这个电学量,一般情况下,金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,随温度的降低而减小。 3.光敏电阻:将光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量,一般情况下,光敏电阻的阻值随光照增强而减小,随光照减弱而增大。 4.霍尔元件:将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量,对于某个确定的霍尔元件,它的厚度d、霍尔系数k为定值,如果保持电流I恒定,则霍尔电压UH就与磁感应强度B成正比(UH=k)。 5.压敏电阻:将压力这个力学量转换为电阻这个电学量,压敏电阻的阻值随压力的变化而变化。 考点一 基础性实验 [例1] 【温度传感器】 (2025·江西南昌模拟)某同学学习传感器的知识后,想利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性,制作了一个简易低油位报警装置。 (1)该同学首先利用多用电表电阻挡“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值,示数如图甲所示,则此时热敏电阻的阻值为RT= kΩ。 甲 (2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系,设计了如图乙所示的实验电路,定值电阻R1=2.5 kΩ,在某次测量中,毫安表A1的示数为5.0 mA,毫安表A2的示数为2.0 mA,且已知毫安表A2的内阻为200 Ω,则此次测量时,热敏电阻的阻值为 kΩ。 (3)经过多次测量,该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示,可知该热敏电阻的阻值随温度升高变化得越来越 (选填“快”或“慢”)。 (4)该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示,其 ... ...
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