菊座理化实验室 物理 · 选择性必修二

利用传感器制作简单的自动控制装置

传感器 · 热敏电阻感受温度,继电器到点动作,灯泡自己亮

设定温度 30°C
热敏电阻 待测
继电器 · 灯 未开始

阻值为示意值,不是实测

上路控制电路:电源、热敏电阻、继电器线圈;下路工作电路:电源、继电器触点、灯泡。

先猜温度升到设定值,热敏电阻的阻值会怎样?

先选一个,再看结论和实验。

结论变小。热敏电阻一热,阻值就小,线圈电流变大。

第 1 镜 · 装置 热敏电阻串在控制电路里,继电器管灯泡;温度 20.0 °C,还没到 40 °C 门槛,灯不亮。

第 1 / 5 镜 · 尚未播放
改变条件
加热到
动作门槛固定 40 °C,只改温度升到多高

设定温度,然后点播放,看温度升到多少时继电器吸合。

要点 · 记忆点

传感器
记住这句

热敏电阻一热,阻值就小,线圈电流跟着大起来;大到吸合电流,继电器合上,灯亮。

热敏电阻把温度换成电阻

本页用的是负温度系数热敏电阻,温度升高阻值明显变小。它串在控制电路里,是感受元件。

继电器把电流换成动作

线圈电流到吸合电流,电磁铁把衔铁吸下,常开触点闭合,灯泡那一路接通。

动作只看过没过门槛

低于 40 °C 释放、灯灭;到了 40 °C 就吸合。再升到 50 °C 触点也不跳,灯不会闪。

动作温度能调

调串联的电位器,或者换一只吸合电流不同的继电器,动作温度就变了。

易错换成正温度系数热敏电阻,温度升高阻值变大,电流反而减小,装置的动作方向整个反过来。

观察什么

升温过程

温度计液柱往上走,热敏电阻读数一路变小,线圈在 40 °C 附近吸合。

灯亮不亮

设定 30 °C 跑完,温度没到门槛,灯不亮;设定 40 °C 和 50 °C 跑完,灯亮着。

换设定

改设定温度,看温度最后停在哪儿,再和画布上那条 40 °C 刻度比一比。

这个实验在说明什么

这页把温度翻译成一串能动作的信号:温度变,阻值变,线圈电流变,继电器合上,灯亮。要看的不是灯本身,而是哪一步先碰到门槛。

动作门槛固定 40 °C,只改温度升到多高,三档分别是没到门槛、刚到门槛、越过门槛。热敏电阻串在控制电路里当感受元件,线圈和灯泡的触点仍是两个回路。

40 °C 是设定值,热敏电阻的阻值只给示意,用来体现随温度升高而变小,不是实测。结论只对这里这种负温度系数热敏电阻成立,换成阻值随温度变大的那种,动作方向整个反过来。

40 °C 的动作门槛是设定值,热敏电阻的阻值只给示意值,用来体现随温度升高而减小,不是实测。画成控制电路和工作电路两路独立电源,实际装置也可以用同一个电源,但线圈和触点仍是两个回路。真实装置的动作温度要用温度计测。教材:人教社电子课本 · 物理选择性必修第二册。

讲给家长听

合上这一页,说说这个自动控制装置是怎么让灯亮的。

卡住了?看一眼

热敏电阻阻值变小,线圈电流增大到吸合电流,继电器合上,灯就亮。