传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用.有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图中的虚线框所示,它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表A(实质是理想电流表)组成.压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa,且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计,接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V,取g=10m/s2.请作答:
(1)该秤零点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处.
(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,这个人的质量是_____kg.
压力F/N | 0 | 250 | 500 | 750 | 1 000 | 1 250 | 1 500 | … |
电阻R/Ω | 300 | 270 | 240 | 210 | 180 | 150 | 120 | … |
为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开头可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为Lx).某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表:
照度(lx) | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 | 1.0 | 1.2 |
电阻(k) | 75 | 40 | 28 | 23 | 20 | 18 |
①根据表中数据,请在给定的坐标系(见答题卡)中描绘出阻值随照度变化的曲线___________,并说明阻值随照度变化的特点_________.
②如图所示,当1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统,请利用下列器材设计一个简单电路.给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图_________.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)
提供的器材如下:
光敏电源E(电动势3V,内阻不计);
定值电阻:R1=10k,R2=20k,R3=40k(限选其中之一并在图中标出)
开关S及导线若干.
一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ,当供电电压等于24 V时能正常工作,否则不产生臭氧.现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置,要求它在有光照时能产生臭氧,在黑暗时不产生臭氧,拟用一个光敏电阻R1对它进行控制,R1的阻值在有光照时为100 Ω、黑暗时为1 000 Ω、允许通过的最大电流为3 mA;电源E的电压为36 V、内阻不计;另有一个滑动变阻器R2,阻值为0~100 Ω、允许通过的最大电流为0.4 A;一个开关S和导线若干.臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示.设计一个满足上述要求的电路图,图中各元件要标上字母代号,其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在方框内).
某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图11–1图所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约为20 Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示
(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200 Ω)、滑动变阻器R2(0~500 Ω)、热敏电阻Rt,继电器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干.
为使该装置实现对30~80 ℃之间任一温度的控制,电源E应选用______(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用______(选填“R1”或“R2”).
(2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图11–2图所示的选择开关旋至______(选填“A”、“B”、“C”或“D”).
(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在题11–1图中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针______(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针______(选填“偏转”或“不偏转”).
(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,下列操作步骤正确顺序是_____.(填写各步骤前的序号)
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关,将电阻箱从电路中移除
④合上开关,调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 Ω
现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时,系统报警.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干.
在室温下对系统进行调节,已知U约为18 V,约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60 ℃时阻值为650.0 Ω.
(1)在答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线_________.
(2)在电路中应选用滑动变阻器________(填“”或“”).
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为______Ω;滑动变阻器的滑片应置于______(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是______.
②将开关向______(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至______.
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.
利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器,一般体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精确度高.
(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变______(填“大”或“小”).
(2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度.如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图甲所示),则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的______(填“左”或“右”)侧.
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化,请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路.(请在图乙中作图)______