5.3 用传感器制作自动控制装置（课件） 高二物理同步精品课堂（粤教版2019选择性必修第二册）

5.3 用传感器制作自动控制装置 新粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册 第五章 新课引入 紫外线传感器 仿生传感器 磁光效应传感器 随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。 用传感器制作自动控制装置 每当夜幕降临，光线逐渐变暗时，我们会感觉看不清东西（人的感知），于是想到可以借助灯光照明（人的思维），便打开电灯（人的行动）。这个过程就是人类智能活动的一个例子。 智能感应灯在天黑的时候，通过传感器检测到光线变弱（机器的感知），将这一信号传送给控制系统、控制系统经过分析判断（机器的思维），指挥LED灯开启(机器的行动)、机器智能活动这一过程与人类智能活动过程有一定的相似之处，所以我们说机器人是一种模仿人或生物智能制造出来的自动化装置。我国已经有很多城市都实现了路灯的自动化管理。作为自动化管理的一部分，光控设备可以根据天黑程度自动调节灯的亮度。 对于光控电路，我们设想利用光敏电阻来设计。最初的想法是将灯泡L与光敏电阻RG并联组成闭合回路，如图所示。 思考：请结合光敏电阻和闭合电路欧姆定律的相关知识，从理论上分析上述实验方案是否满足要求。 从图中的实验方案分析可知，当白天光线变强时，光敏电阻RG阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，可知此时路端电压变小，因此灯泡L亮度较暗；当夜晚光线变弱时，光敏电阻RG阻值反而增大，此时路端电压变大，灯泡L亮度增加。 在我们学过的常规元件的串、并联电路中，电阻大小的变化只能改变灯泡两端电压的大小，无法实现电路的通断控制。有什么元件可以将两端电压大小的改变转化为电路的导通和关断呢？ 查阅资料可知，电子电路中常见的元件—单向晶闸管VS可以实现上述功能。它很像二极管，但比二极管多了一个控制极G，通过控制极G可以控制VS的通断。如图所示是一个阴极受控VS的工作原理图，其中A、K、G分别为VS的阳极、阴极、门极(控制极)。 当单向晶闸管VS受到正向阳极电压并且门极有触发电流IG时才会导通。这正符合设计的需要。 可以采用分压电路作为控制回路，由光敏电阻RG与电阻R组成分压器。为了确保单向晶闸管VS能得到正向阳极电压，在分压电路上加上一个只能单向导通的二极管VD，由此得到新的实验方案，如图所示。 如何将光敏电阻阻值大小的改变转化为单向晶闸管VS门极G上的电流的变化呢? 分析右图的实验探究方案可知，当白天光线较强时，光敏电阻RG呈低电阻，此时，通过VD和R后的电流主要分流到RG支路，而流向门极G的电流变小，不足以触发导通Vs，Vs处于关断状态，灯泡不亮.当夜幕降临时，光线减弱，RG呈高电阻，流向门极G的电流增大，从而触发导通Vs，灯泡L发亮。 根据右图的实验探究方案制作光控自动照明控制装置。 制作完成后，参考下表撰写实验报告，并向同学、老师展示制作成果。 课题名称 实验原理 实验器材 作品展示 请用相机记录下作品展示出的不同效果，并打印出来粘贴在实验报告上 思考拓展 参考本实验方案设计的思路，除了设计光控自动照明 灯电路之外，还能设计出哪些自控装置 自我评价 请对自己在本次实验探究过程中的表现以及成果作品进行评价 1.自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，自动控制室所利用的传感器是（　　） A．压力传感器 B．声音传感器 C．温度传感器 D．气体传感器 C 练习 2．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　） A．给货车称重的地磅使用了压力传感器 B．酒店大厅的自动门使用了光传感器 C．空调的控温系统使用了温度传感器 D．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器 AC 练习 3．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　） A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的 B．机器人“眼睛”利用了光传感器 C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度 D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的 B 练习 练习 4．智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图所示的电路。已知光敏电阻在光照增强时，电阻会减小。闭合开关，下列说法正确的是（　　） A．仅光照变强，小灯泡变暗 B．仅光照变弱，小灯泡变暗 C．仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮 D．仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮 BC $