第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置 (实验课—基于经典科学探究) 实验(一) 门窗防盗报警装置 1．实验目的 (1)了解门窗防盗报警装置的工作原理。 (2)了解干簧管和继电器的特点及在装置中的作用。 2．实验器材和装置 干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R(330 Ω)、蜂鸣器H、电源(干电池6 V)、小磁体M、开关。装置电路图如图所示。 3．电路工作原理 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接触，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。 4．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，观察簧片能否正常工作。 (2)确定各元件可以正常工作后，按照上图所示连接电路。 (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(二) 光控开关 1．实验目的 (1)了解光控开关的工作原理。 (2)练习利用光控开关制作自动控制设备。 2．实验器材和装置 可调电阻R1(最大电阻为51 kΩ)、限流电阻R2(330 Ω)、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L(6 V,0.3 A)、二极管D、电源等。 3．电路工作原理 (1)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，发光二极管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。 (2)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，继电器处于常开状态，小灯泡L不亮；当环境光比较弱时，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。) 4．实验操作 (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。 5．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，要想天更暗时灯才会亮，应该把R1的阻值调大些。 考法(一) 热敏电阻的应用 [例1] (2024·河北石家庄期中)已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。某同学利用图甲的电路测量其阻值随温度变化的关系，其中电压表的量程为0～3 V、内阻为1 200 Ω，电流表的量程为0～6.0 mA、内阻未知。 (1)实验中需要利用电压表和定值电阻串联，使量程扩大为5 V。现有两个定值电阻R1＝600 Ω、R2＝800 Ω，为达到上述要求，定值电阻应选择_____(选填“R1”或“R2”)； (2)要求热敏电阻两端的电压从零开始调节，则甲图中的A、B之间_____(选填“应该”或“不应该”)用导线相连； (3)利用该热敏电阻制作高温温控报警器，其电路的一部分如图乙，M、N其中一处连接热敏电阻，另外一处连接电阻箱，当输出电压增大到某一数值，便触发报警器(图中未画出)报警，则_____(选填“M”或“N”)处连接热敏电阻。为了提高报警器的灵敏度，即要把报警温度调低，电阻箱的阻值应调_____(选填“大”或“小”)。 ... ...
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