专题十一 传感器与继电器-普通高中春招考试备考教材 通用技术（第六版）

专题十一　 传感器与继电器 课程标准 １．举例说明传感器的发展趋势，知道传感器的作用及其应用；认识常见的传感器，并用 万用表检测。 ２．知道继电器的作用和分类，了解常见直流电磁继电器的构造、规格和工作原理，学会 直流电磁继电器的使用方法。 考试要求 知识点 内　 容 考试层次 Ａ Ｂ Ｃ 认识传感器 认识常见的传感器，并用万用表检测 √ 认识继电器 熟悉常见的直流电磁继电器的构造、规格 和工作原理 √ 传感器与继电器应用 应用传感器与继电器解决问题 √ 知识点拨 １．认识传感器 传感器是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出的一种装置。 传感器一般由 敏感元件和输出部分组成，敏感元件是传感器中能直接感受被测量信息，并把它转换成电信 号的部分，是传感器的核心。 常见的传感器有光敏电阻、热敏电阻、湿敏传感器、气敏传感 器、磁敏传感器、红外线传感器、声音传感器、超声波传感器等，其外形和符号见表 １１⁃１。 表 １１⁃１ 常见传感器 实物图 电路中的符号 光敏电阻 ２１２ 续表 常见传感器 实物图 电路中的符号 光敏二极管 光敏三极管 热敏电阻 湿敏传感器 气敏传感器 无 干簧管（磁敏传感器） 无 红外线传感器 无 声敏传感器 无 超声波传感器 无 •光敏电阻：一种电阻性传感器件，能将获取的外界光线变化信息转化为电阻阻值变化 信号，通常有光照时，电阻值就减小。 可用万用表测量其电阻值随外界光线的变化情况。 可 用于光控电路。 •光敏二极管与光敏三极管：能够将光信号变成电信号的探测器件。 光敏二极管工作 时通过在 ＰＮ 结加上反向电压，利用光的照射，使其反向导通获得电信号。 光敏三极管工作 时通过发射结接受光的照射，引起集电极电流的变化获得信号。 可用万用表“ ×１ｋ”挡在有 光和无光的两种情况下测量元件两脚的正反向电阻确认其好坏。 可用于光控电路。 •热敏电阻：一种温度敏感元件，又称热敏传感器。 通常有 ＰＴＣ（正温度系数热敏电阻， 随着温度升高阻值增大）、ＮＴＣ（负温度系数热敏电阻，随着温度降低阻值增大）两种类型。 ３１２ 可用万用表测量其电阻值随外界温度的变化情况。 可用于温度控制电路，热电偶可测高温。 •湿敏传感器：能够感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将湿 度转化成电信号的器件。 可用于检测土壤湿度、粮食的含水量。 •气敏传感器：一种能获取气体信息并转换为电信号的元件。 例如，检测家庭中的煤 气、甲醛等的传感器。 •干簧管：对磁敏感的传感器，有磁场时簧片触点吸合状态改变。 霍尔传感器也是一种 磁敏传感器，用它可以制成霍尔转速表。 •力敏传感器：将被测的力学量转换成电信号的装置。 例如，电子秤、冲击波分析。 •红外传感器：利用红外线的物理性质来进行测量，通过转换电路变成电信号输出的传 感器件。 例如，夜视镜、疫情中使用的测温仪等使用的传感器。 •声敏传感器：把气体、液体或固体介质中传播的机械振动转换成电信号的一种器件或 装置。 例如，驻极话筒。 •超声波传感器：把频率高于 ２０ ｋＨｚ 的声波称为超声波，超声波具有良好的方向性和 穿透能力，超声波传感器可以用来测速度、测距离。 例如，医院的 Ｂ 超机、倒车雷达等。 ２．认识继电器 继电器能够根据控制系统的控制命令自动接通或者断开电路，实现自动控制和保护用 电设备。 它是低电压控制高电压或用小电流控制大电流的开关器件。 按输入信号可以分为 电压继电器、电流继电器、速度继电器、热继电器、压力继电器等；按输出方式可以分为有触 点的继电器和无触点的继电器两种类型。 （１）电磁继电器（属有触点继电器） 如图 １１⁃１ 所示，其中 Ａ、Ｂ 是输入端，通常接入较低控制电压。 Ｃ、Ｄ、Ｅ 是输出端，Ｃ、Ｅ 为 常开触点，Ｃ、Ｄ 为常闭触点；优点：工作可靠、体积小、结构简单、制作方便、灵敏度高和输入 输出电路之间相互隔离等。 缺点：触点频繁地接通、断开，影响寿命。 实物如图 １１⁃２ 所示。 图 １１⁃１ 　 　 　 图 １１⁃２ （２）无触点继电器 图 １１⁃３ 由于没有可动触点，不产生电火花，因而无触点继电器的可靠性高、 寿命长、无干扰，又由于它的体积小，易与电子电路集成，应用广泛。 例 如，晶闸管可以把它看成是一种无触点的继电器，外形及符号如图 １１⁃３ 所示。 ４１２ 典型案例分析 【案例 １】小明用万用表检测光敏电阻、热敏电阻、湿敏电阻的性能，以下说法错误 ∙∙ 的是 （　 　 ）。 Ａ．都可使用万用表的欧姆挡进行粗略测试 Ｂ．热敏电阻可以放入热水和冰水中进行对照测试 Ｃ．可以用黑色牛皮纸包住光敏电阻进行遮光对照测试 Ｄ．湿敏电阻放入水中后它的阻值几乎不会变化 【答案】Ｄ 图 １１⁃４ 【解析】本题主要考查常见传感器的基本性质。 由于 湿敏电阻能够感受外界湿度变化而引起自身的物理性能 改变，放入水中后，湿度发生了明显的变化，电阻值就会 发生改变。 故本题的正确答案是 Ｄ。 【案例 ２】如图 １１⁃４ 所示是小明设计的简易温度报 警控制的电路图。 请根据该图完成以下两题。 （１）对于该电路中，你认为在以下传感器中最适合 选用的是（　 　 ）。 Ａ． Ｂ． Ｃ． Ｄ． （２）关于该电路，以下说法中合理的是（　 　 ）。 Ａ．电路中使用的传感器是温度传感器，传感器元件是 ＲＰ Ｂ．如果 Ｒ１ 是负温度系数的热敏电阻，当温度升高时，电路中的 ＬＥＤ 可能会发光或 更亮 Ｃ．当电路中 ＲＰ的阻值变小时，电路中的 ＬＥＤ 会变亮 Ｄ．三极管 ＶＴ 属于 ＰＮＰ 类型 【答案】（１）Ｂ；（２）Ｂ。 【解析】（１）主要考查常见传感器的基本性质。 由于是温度报警控制，因此应选择相应 图 １１⁃５ 的温度传感器，故本题的正确答案是 Ｂ。 （２）主要考查传感器 的性质及三极管性能。 在电路中，三极管 ９０１４ 是 ＮＰＮ 型，ＲＰ 是可变电阻（或电位器），在电路调试中可调节基极电位，阻值 变小时，基极电位下降，三极管会截止，ＬＥＤ 会不亮。 Ｒ１ 是负温 度系数的热敏电阻，随着温度的升高其阻值下降，提高三极管 基极电位，三极管会导通，ＬＥＤ 可能会变亮。 故本题的正确答 案是 Ｂ。 【案例 ３】如图 １１⁃５ 所示是小明设计的一个下雨提示电路， ５１２ 下雨时 ＶＤ２ 会发光。 图的左边虚线框中没有画出的内容，采用湿敏传感器 ＭＳ 设计，他拟使 用以下四种方案，你认为最合理的是（　 　 ）。 Ａ． Ｂ． Ｃ． Ｄ． 【答案】Ｂ 【解析】本题中的湿敏传感器 ＭＳ 会在下雨时湿度增大（相当于该点短路）接通电路，无 水时断开电路相当于该点断路。 其中 Ｃ、Ｄ 选项中，ＭＳ 与电阻直接相连，接入电路后无法实 现基极分压，所以电路不正确。 Ｂ 选项中，ＭＳ 遇水后，相当于该点电阻逐步减少的过程，则 分压减少，②③两点之间的电压增加，使三极管导通，二极管就点亮，所以 Ｂ 选项正确。 Ａ 选 项刚好与 Ｂ 相反。 故本题的正确答案是 Ｂ。 图 １１⁃６ 【案例 ４】如图 １１⁃６ 所示是直流电磁继电器，主要参数如下，以下 关于它的描述不合理 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．直流电磁继电器的线圈额定工作电压是直流 １２ Ｖ Ｂ．在直流 ２５０ Ｖ 电压下所允许流经触点的最大电流为 ５ Ａ Ｃ．在交流 １２５ Ｖ 电压下所允许流经触点的最大电流为 ７ Ａ Ｄ．该直流电磁继电器属于有动静触点类继电器 【答案】Ｂ 【解析】本题主要考查继电器参数的识读。 其中 ＡＣ 表示的是交流状态下的参数，ＤＣ 表 示的是直流状态下的参数。 故本题的正确答案是 Ｂ。 图 １１⁃７ 【案例 ５】如图 １１⁃７ 所示是直流电磁继电器的工作示 意图，以下关于该继电器的描述不合理 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．可以用直流电流控制交流电流的通断，也可用直 流控制直流电流的通断 Ｂ．图中继电器的触点处于常开状态，通电后才能 吸合 Ｃ．被控部分可以工作在高电压、大电流状态下，触 点通断瞬间会产生火花，造成干扰，甚至还可能 引起自燃，所以使用时要注意触点电流与电压参数 Ｄ．带触点的继电器不能用无触点的继电器代替 【答案】Ｄ 【解析】本题主要考查直流电磁继电器的构造、原理、优缺点。 电磁继电器具有输入输出 电路之间相互隔离的优点，根据输入电路特点可以分为直流电磁继电器和交流电磁继电器， ６１２ 由于输入输出隔离，工作电路可以是直流电路，也可以是交流电路。 按输出方式的不同又可 以分为有触点的继电器和无触点的继电器两种类型，但由于有触点的继电器触点频繁通断， 可能产生电火花，影响寿命，并且在高压、强电流条件下，有可能引燃周围的易燃物，造成事 故，因此可用无触点的继电器代替。 故本题的正确答案是 Ｄ。 知识结构 专题检测 单项选择题 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　１．在电子控制系统中，传感器可以将外界信号输入到基本电子线路中。 下列器件不能 ∙∙ 用作传感器器件的是（　 　 ）。 Ａ．驻极话筒 Ｂ．蜂鸣器 Ｃ．干簧管 Ｄ．红外二极管 ２．在家用热风机的设计中，为了实现室内温度的控制，你认为下列传感器件中最合适选 用的是（　 　 ）。 Ａ． 　 　 　 　 Ｂ． Ｃ． Ｄ． ３．在“银行自动门、温度探测仪、电视的遥控系统、防盗报警”这四种装置中，都可选用的 传感器是（　 　 ）。 Ａ．红外传感器 Ｂ．超生波传感器 Ｃ．温度传感器 Ｄ．压力传感器 图 １１⁃８ ４．如图 １１⁃８ 所示为某含有干簧管的控制电路。 关于该电路， 以下分析描述中不正确 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．此电路的干簧管 Ｊ 是磁敏传感器 Ｂ．干簧管吸合时可以让发光二极管熄灭 Ｃ．开关 Ｋ 闭合时，发光二极管 ＶＤｂ 不可能点亮 ７１２ Ｄ．干簧管 Ｊ 吸合、开关 Ｋ 闭合时，蜂鸣器 ＤＬ 会发声 ５．在汽车倒车系统中，通常都安装有倒车雷达装置，当汽车倒车距离障碍物太近时，该装置 就会报警提醒司机。 你认为汽车倒车雷达装置系统中最有可能选用的传感器是（　 　 ）。 Ａ．热敏传感器 Ｂ．磁敏传感器 Ｃ．光敏传感器 Ｄ．超声波传感器 ６．在长途公交车上，为了保护每位乘客的安全，要求都要佩戴座位上的安全带。 为了方 便驾驶员的管理，通常在每个座位上都安装有传感器，如果乘客坐在座位上，且没有佩戴座位 上的安全带，报警的蜂鸣器就会发出声音。 你认为该系统中，最适合选用的传感器是（　 　 ）。 Ａ．热敏传感器和声敏传感器 Ｂ．磁敏传感器和超声波传感器 Ｃ．力敏传感器和光敏传感器 Ｄ．红外线传感器和超声波传感器 ７．以下四种传感器，不接入电路的情况下，使用万用表就最有可能直接判断其性能好坏 的是（　 　 ）。 Ａ．超声波传感器 Ｂ．光敏传感器 Ｃ．湿敏传感器 Ｄ．声敏传感器 ８．下列关于电磁继电器的几种说法中，不合理 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．电磁继电器是一种“以小控大”的器件 图 １１⁃９ Ｂ．电磁继电器的控制电路与工作电路既可是直流 电，也可是交流电 Ｃ．可控硅就是一种无触点的电磁继电器 Ｄ．电磁继电器是控制电路中不可缺少的部件 ９．如图 １１⁃９所示，当为电磁继电器提供额定直流电源，开 关 Ｓ 闭合时。 关于该电路的相关说法中，不合理 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．电磁继电器常闭触点会打开 Ｂ．电路中电动机会转动 图 １１⁃１０ Ｃ．电路中电热器会不断发热 Ｄ．电磁继电器常开触点会闭合 １０．如图 １１⁃１０ 所示的控制电路中，当控制电路的开关 Ｓ 闭合时，以下关于工作电路的分析中，正确的是（　 　 ）。 Ａ．电灯 Ｌ 亮，电铃 Ｄ 发出声音 Ｂ．电灯 Ｌ 不亮，电铃 Ｄ 发出声音 ８１２ Ｃ．电灯 Ｌ 不亮，电铃 Ｄ 不响 Ｄ．电灯 Ｌ 亮，电铃 Ｄ 不响 图 １１⁃１１ １１．如图 １１⁃１１ 所示的电路中，当水温升高时，电流表的 读数减小。 以下关于该实验的分析正确的是（　 　 ）。 Ａ．随着温度的升高，热敏电阻阻值会增大 Ｂ．随着温度的升高，流过热敏电阻的电流增大 Ｃ．调节可变电阻 ＲＬ 的阻值，会引起热敏电阻阻值 改变 Ｄ．此实验可调节可变电阻 ＲＬ 的阻值，通过观察电流 图 １１⁃１２ 变化，就能分析热敏电阻的特性 １２．如图 １１⁃１２ 所示是小明设计的冬天室内烤火温度报 警系统。 当室内温度过高时，蜂鸣器 ＤＬ 就会报警。 为了能 调节报警温度，电路中 Ａ、Ｂ 处应选用的元器件组合，你认为 最合理的是（　 　 ）。 Ａ． 　 　 　 Ｂ． 　 　 　 Ｃ． 　 　 　 Ｄ． １３．以下关于气敏传感器运用的说法，不合理 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．检测驾驶员酒精浓度是否超标可用气敏传感器 Ｂ．检测房间是否发生火灾的烟雾报警器可使用气敏传感器 Ｃ．气敏传感器还可用于检测房间一氧化碳及有害气体是否超标 Ｄ．气敏传感器能将各种外界信息转化为电信号 １４．小明用万用表的“×１ｋ”电阻挡位测试热敏电阻和光敏电阻，得出了以下结论，你认为 这些结论中不正确 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．光敏电阻测试时，遮光越多，万用表测得的电阻数值越大 Ｂ．光敏电阻测试时，遮光越少，万用表测得的电阻数值越大 Ｃ．负温度系数的热敏电阻测试时，所处环境温度越高，万用表测得的电阻数值越小 Ｄ．正温度系数的热敏电阻测试时，所处环境温度越低，万用表测得的电阻数值越小 图 １１⁃１３ １５．如图 １１⁃１３ 所示是型号为 ＪＱＣ⁃３ＦＦ 的电磁继 电器。 它共有 ５ 个引脚，其中 ２ 个引脚连接线圈，另外 ３ 个引脚分别连接常开触点、常闭触点和动触点。 已 知继电器完好，用万用表检测各引脚之间的电阻，下 列说法不合理 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．若测得某两个引脚之间的电阻为无穷大，则 这两个引脚中必定有一个连接常闭触点 ９１２ Ｂ．若测得某两个引脚之间的电阻约 ５００ Ω，则这两个引脚内部连接的是线圈 Ｃ．若测得某两个引脚之间的电阻为零，则这两个引脚中必定有一个连接动触点 Ｄ．若测得某引脚和其余引脚之间的电阻均为无穷大，则该引脚连接的必是常开触点 图 １１⁃１４ １６．如图 １１⁃１４ 所示为小明设计的温控报警电路，其中 Ｒｔ 为热 敏电阻，ＤＬ 为蜂鸣器。 当温度升高到一定值时，ＤＬ 就会发出蜂鸣 声。 关于该电路的以下说法中正确的是（　 　 ）。 Ａ．Ｒ１ 滑动端上移时，温度更高才会报警 Ｂ．Ｒ２ 对 Ｖ１ 的基极有限流保护作用 Ｃ．三极管截止时，ＤＬ 也会发声 Ｄ．Ｒｔ 为正温度系数热敏电阻 图 １１⁃１５ １７．小明为了检测土壤湿度，搭建了如图 １１⁃１５ 所示的电路。 测量时，只要将检测探头 插入土壤中，就可根据 ＬＥＤ 点亮数量了解土 壤湿度情况。 关于该电路，以下分析中不正确 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．土壤湿度越大，ＬＥＤ 点亮的数量越多 Ｂ．两个探头碰在一起时，会点亮所有 的 ＬＥＤ Ｃ．调试时，让探头 Ａ、Ｂ 悬于空中，不接 触，只要 ＲＰ 调到合适值，ＬＥＤ１ 就会发亮 图 １１⁃１６ Ｄ．将 ＲＰ 的滑动触点下移，相同湿度下点亮的 ＬＥＤ 会减少 １８．如图 １１⁃１６ 所示是小明设计的下雨报警电路，报警器由湿 敏传感器 ＭＳ、电位器、三极管、蜂鸣器等元件构成。 接通电路后 调节电位器让电路正常工作（图中湿敏传感器 ＭＳ 和电位器在虚 线框内未画出），当湿敏传感器 ＭＳ 检测到雨水时，二极管 ＶＤ 会 发光，蜂鸣器报警，此时万用表显示－４ Ｖ，关于该电路的以下分析 中合理的是（　 　 ）。 Ａ．根据报警要求虚线框①中应接湿敏电阻 ＭＳ，虚线框② 中应接电位器 图 １１⁃１７ Ｂ．开始报警时，调小电位器的电阻值，ＶＤ 一定变亮 Ｃ．电源 Ｅ 的电压一定高于 ４ Ｖ，并且 Ａ 端接电源正极，Ｂ 端 接电源负极 Ｄ．开始报警后，如果湿度增大，万用表读数的绝对值也会 增大 １９．如图 １１⁃１７ 所示的高温报警指示电路，当温度高于设定温 度值时，发光二极管 ＬＥＤ 发光报警，关于该电路的分析，以下说 法中正确的是（　 　 ）。 ０２２ Ａ．Ｒｔ 为负温度系数热敏电阻 Ｂ．电路中 ｂ 点的电位高于 ａ 点的电位 Ｃ．Ｒｐ 电位器上移时，相同温度下，ＬＥＤ 会变暗 Ｄ．本电路中发光二极管 ＬＥＤ 不能改接到 Ｒ３ 位置 ２０．如图 １１⁃１８ 所示是小明设计的花房喷雾控制电路，Ｒｔ 为正温度系数热敏电阻，ＭＳ 为 湿度传感器，调整 ＲＰ１与 ＲＰ２到合适状态，在设计的温度或湿度下电路就会启动电机喷雾。 关 于该电路的分析，以下说法不正确 ∙∙∙ 的是（　 　 ）。 Ａ．ＲＰ１阻值调大时，可能会增加花房的喷雾时间 Ｂ．只要花房的温度过高，电路就会启动水泵喷雾 Ｃ．花房的湿度过低或温度过高时，电路也会启动水泵喷雾 Ｄ．只要花房的湿度过低，电路就会启动水泵喷雾降温 图 １１⁃１８ １２２ 亨学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 十一传感器与继电器 (一)单项选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B A 0 D B 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 A D D B A B D B ·独家授权侵权必究·