1、3.3 传感器的应用、3.4 用传感器制作自控装置 学案（粤 教版选修 3-2） 1随着家用电器的普及，传感器进入了千家万户温度传感器应用在电饭煲、 _、_、_、消毒碗柜等与温度控制相关的家电中；红外线传感器应 用在_、_ 、生命探测仪、_以及防盗、防 火报警器等；光敏传感器应用在_中，压力传感器应用在_中等 2传感器广泛应用于耕种、栽培、收割、运输、排灌等过程的自动控制，例如：无人 管理的自动灌溉系统，用到了 _传感器；自动化温室种植用到了_传感器； 现代粮库利用_传感器和_传感器，可对粮库上百个点进行温度和湿度监 测 3在工业生产中，由于传感器的大量使用，从而实现了生产的_或半 _ _，大
2、大减轻了工人的劳动强度，提高了产品的质量，降低了产品的成本，如工 厂 中的机器人、_、_、各种自动生产线或者系统，用到了各种传感 器；生产的安全设施中，用传感器监控关键部位，随时发现_；自动控制系统 中的检测环节也是用传感器对被控对象进行_ 4在航空、航天技术领域，传感器应用得较早，也应用得较多例如：飞机能利用传 感器给出所在高度与_的差值运载火箭，载人飞船中，应用了大量的传感器 供遥测和_系统使用，载人飞船中还使用了一类测量航天员各种生理状况的 _传感器 5下列器件是应用力传感器的是( ) A鼠标器 B火灾报警器 C测温仪 D电子秤 【概念规律练】 知识点一 温度传感器在电饭煲中的应用 1(
3、双选) 关于电饭锅的说法正确的是( ) A电饭锅中温度传感器的主要元件是氧化铁 B铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性 C用电饭锅烧水，水开时能自动断电 D用电饭锅煮饭时，温控开关自动断电后，它不能自动复位 2如图 1 所示是电饭煲的电路图 ，S 1 是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度 达到居里点(103)时会自动断开，S 2 是一个自动温控开关，当温度低于 70时会自动闭合； 温度高于 80时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻 R1R 2500 ，加热电阻丝 R350 ，两灯电阻不计 图 1 (1)分析电饭煲的工作原理 (2)简要回答，如果不闭合
4、开关 S1，能将饭煮熟吗？ (3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比 知识点二 双金属片热敏功能器 3日光灯的启动器(结构如图 2 所示) 也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能器 是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？ 图 2 4电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设 定的温 度相差不多在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，进行这样的控制，靠的 是温度传感器电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种双金属片的作用是控制电路的通 断，如图 3 所示为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，请 结合所学知识回答以下问题： 图 3
5、 (1)常温下，上、 下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将起怎样的 作用？ (2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现 的？ 【方法技巧练】 设计传感器电路的技巧 5自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或 响铃报警所用的实验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动 变阻器、开关 6已知光敏电阻随入射光的增强，其电阻值减小，请利用图 4 所示器材设计一个路灯 自动控制电路 图 4 参考答案 课前预习练 1电冰箱 微波炉 空调机 自动门 家电遥控器 非接触红外测温 仪 照相机 电子秤 2湿度 温
6、度 温度 湿度 3自动化 自动化 自动化小车 自动机床 安全隐患 精确检测 4给定高度 遥控 生理 5D 鼠标器中的传感器是红 外线接收管，属于红外线传感器；火灾报警器中传感 器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片， 是力传感器，D 正确 课堂探究练 1BD 电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故 A 选项错，B 选项正确；因 水开时温度约为 100，达不到居里温度(103) ，故不能自动断电，则选项 C 错；温控开 关只能手动闭合，故 D 正确 2(1)见解析 (2) 不能 (3)121 解析 (1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2 自动闭合，同
7、时手动闭合 S1，这时黄灯短 路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到 80时，S 2 自动断开，S 1 仍闭合；水烧开后， 温度升高到 103时，开关 S1 自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态， 由于散热，待温度降至 70时，S 2 自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到 80 时，S 2 又 自动断开，再次处于保温状态 (2)如果不闭合开关 S1，则不能将饭煮熟，因为最高只能加热到 80. (3)加热时电饭煲消耗的电功率为 P1 ，保温时电饭煲消耗的电功率 U2R并 P2 ，两式中 R 并 .从而有 P1P 2 U2R1 R并 R2R3R2 R3 50050500 50 R1 R
8、并R并 121. 500 500/11500/11 点评 (1)电饭煲的工作过程：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 (2)如果用电饭煲烧水，水沸腾后，锅内保持 100不变，温度低于 “居里点 103” ， 电饭煲不能自动断电只有水烧干后，温度升高到 103才能自动断电因此，电饭煲用
9、 来烧水不能实现自动控温 3见解析 解析 日光灯启动器内有一双金属片，热膨胀系数不同开关闭合后，启动器两极之 间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的热量使 U 形动触片受热膨胀向外延伸，碰到 静触片触点，电路接通；温度降低时，U 形动触片向里收缩，离开触点，电路断开 4见解析 解析 (1)常温下，上、下触 点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片上、下表面 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 (2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不
10、同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降 螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的位置，达到设定不同温度的目 的 点评 双金属片的膨胀系数不同，导致受热膨胀时，膨胀的长短不同，而使双金属片 发生弯曲，以此来实现 电路的通断 5实验电路如下图所示 解析 当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁 性增强，吸下金属片，触点接通，灯泡亮或电铃响，起到报警作用通过调节滑动变阻器 的阻值，可以达到调节报警温度的目的 6见解析 解析 电路如图所示 控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电 器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器 释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作 方法总结 在分析和设计自动控制电路时，要透彻理解各个元件的特性，如光敏电阻、热 敏电阻、电磁继电器、斯密特触发器等；在涉及门电路的电路图时，电流的通路并不能完 整地呈现出来，所以不能用原来的电路知识来理解，而是要正确理清电路中的逻辑关系
