電磁繼電器滑動(dòng)變阻器PPT課件

1、 1概念：能夠感受外界信息，并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置，叫傳感器 2組成：一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個(gè)部分組成 3原理：通過(guò)對(duì)某一物理量敏感的元件，將感受到的物理量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量，例如，光電傳感器利用光敏電阻將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；熱電傳感器利用熱敏電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)第1頁(yè)/共62頁(yè) 4流程：第2頁(yè)/共62頁(yè) 5傳感器的分類(lèi)：目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類(lèi)方法，常用的分類(lèi)方法有兩個(gè)： (1)按輸入量分類(lèi)，如輸入量分別為 等非電學(xué)量時(shí)，相應(yīng)的傳感器稱(chēng)為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器這種分類(lèi)方法給使用者提供了方便，容易根

2、據(jù)測(cè)量對(duì)象選擇需要的傳感器溫度、壓力、位移、速度、加速度第3頁(yè)/共62頁(yè) (2)按傳感器的工作原理分類(lèi)，可分為電阻傳感器、 、 、 等電容傳感器電感傳感器霍爾傳感器光電傳感器光柵傳感器z第4頁(yè)/共62頁(yè) 6傳感器的元件：制作傳感器時(shí)經(jīng)常使用的元件有、霍爾元件等 (1)熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，常態(tài)時(shí)其阻值約為10 k，其電阻率隨溫度的變化而迅速變化，溫度升高時(shí)，其電阻率顯著減小光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻第5頁(yè)/共62頁(yè) (2)光敏電阻也是由半導(dǎo)體材料制成的，其電阻率在光照射下顯著減小，在沒(méi)有光照射下其阻值可以達(dá)到幾十兆歐，在一般室內(nèi)光照射下，電阻可以降至幾千歐，利用多用電表的歐姆擋測(cè)量

3、不同溫度下熱敏電阻的阻值以及不同光照條件下光敏電阻的阻值，就可以了解熱敏電阻隨溫度以及光敏電阻隨光照的變化規(guī)律第6頁(yè)/共62頁(yè) (3)有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增加，利用這個(gè)特點(diǎn)也可以制成溫度傳感器熱敏電阻和金屬熱電阻都可以把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量(電阻)，相比之下熱敏電阻的靈敏度較好 (4)霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓，當(dāng)電流一定時(shí)，霍爾電壓UH與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比第7頁(yè)/共62頁(yè) (1)組成：由金屬架和應(yīng)變片組成 (2)工作原理：如圖1所示，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個(gè)應(yīng)變片，在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應(yīng)變片的電阻

4、變大，下表面的電阻變小 第8頁(yè)/共62頁(yè)F越大，彎曲形變?cè)酱?，?yīng)變片的阻值變化就越大如果讓?xiě)?yīng)變片中通過(guò)的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變小傳感器把這兩個(gè)電壓的差值輸出外力越大，輸出的電壓差值也就越大 應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量第9頁(yè)/共62頁(yè) (1)話(huà)筒的作用是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 常見(jiàn)的有：動(dòng)圈式話(huà)筒、電容式話(huà)筒和駐極體話(huà)筒 (2)動(dòng)圈式話(huà)筒的工作原理：它是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的當(dāng)聲波使金屬膜片振動(dòng)時(shí)，連接在膜片上的線(xiàn)圈在永磁鐵磁場(chǎng)里振動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，其大小和方向都變化，振幅和頻率的變化由聲波決定，這個(gè)信號(hào)電流經(jīng)擴(kuò)音器擴(kuò)大后傳給揚(yáng)聲

5、器放出第10頁(yè)/共62頁(yè) (3)電容式話(huà)筒的工作原理：聲波使電容器膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中電流變化，于是輸出端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓 (4)駐極體話(huà)筒的工作原理：同電容式話(huà)筒，只是內(nèi)部有感受聲波的駐極體塑料薄膜第11頁(yè)/共62頁(yè) (1)溫度傳感器是由半導(dǎo)體材料制成的，熱敏電阻和金屬熱電阻均可制成，它是把熱信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)而進(jìn)行自動(dòng)控制的 (2)電熨斗：電熨斗能自動(dòng)控制溫度，靠的是裝有雙金屬片的溫度傳感器這種傳感器的作用是控制電路的通斷 第12頁(yè)/共62頁(yè) (1)原理：溫度傳感器可以把溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由指針儀表或數(shù)字式儀表顯示出來(lái)，把非電學(xué)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)量 (2)優(yōu)點(diǎn)：由于電信

6、號(hào)可以由測(cè)溫點(diǎn)傳輸?shù)狡渌攸c(diǎn)，所以溫度傳感器可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值 (3)種類(lèi)：常見(jiàn)的測(cè)溫儀的測(cè)溫元件可以是熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶等，還可以是紅外線(xiàn)敏感元件等第13頁(yè)/共62頁(yè) (1)機(jī)械式鼠標(biāo)器內(nèi)的碼盤(pán)兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)射管(LED)及紅外接收管，兩個(gè)紅外接收管就是兩個(gè)光傳感器第14頁(yè)/共62頁(yè) (2)有的火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的，其帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板平時(shí)光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線(xiàn)照射到光電三極管上，其電阻變小與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)(如圖2所示)第

7、15頁(yè)/共62頁(yè) 1角度的電容式傳感器：原理是當(dāng)旋轉(zhuǎn)動(dòng)片時(shí)，電容器兩個(gè)彼此絕緣的金屬板的正對(duì)面積發(fā)生變化，從而引起電容發(fā)生變化如圖3甲所示第16頁(yè)/共62頁(yè)第17頁(yè)/共62頁(yè) 2液體的電容式傳感器：原理是導(dǎo)電液體相當(dāng)于電容器的一個(gè)極板，當(dāng)液體的深度發(fā)生變化時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)極板的正對(duì)面積發(fā)生變化，從而電容發(fā)生變化如圖乙所示 3位移的電容式傳感器：原理是當(dāng)電解質(zhì)板插入兩金屬極板間不同的距離時(shí)，隨著電解質(zhì)板位移的變化，電容隨之變化如圖丙所示第18頁(yè)/共62頁(yè) 4壓力的電容式傳感器：原理是當(dāng)作用在一個(gè)電極上的壓力改變時(shí)，金屬片的形狀發(fā)生變化，兩金屬板的距離發(fā)生變化，電容隨之改變，如圖丁所示第19頁(yè)/共6

8、2頁(yè) 根據(jù)壓力的變化，判斷傳感器的工作原理 【例1】如圖4所示的是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片的電極上時(shí)，以下說(shuō)法正確的是()第20頁(yè)/共62頁(yè) 若F向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流若F向上壓膜片電極，電路中有從b到a的電流若F向上壓膜片電極，電路中不會(huì)出現(xiàn)電流若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力F發(fā)生變化若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力F不發(fā)生變化 A B C D圖5第21頁(yè)/共62頁(yè)答案：A第22頁(yè)/共62頁(yè) 變式1：用如圖6所示的裝置可以測(cè)量汽車(chē)在水平路面上做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度，該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組合成的壓力傳感器，用兩根相同的輕彈簧夾

9、著一質(zhì)量為2.0 kg的滑塊，滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車(chē)上，傳感器b在前，傳感器a在后汽車(chē)靜止時(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10 N(g取10 m/s2)第23頁(yè)/共62頁(yè) (1)若傳感器a的示數(shù)為14 N，b的示數(shù)為6.0 N，求此時(shí)汽車(chē)的加速度大小和方向 (2)當(dāng)汽車(chē)以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零第24頁(yè)/共62頁(yè) 解析：傳感器上所顯示出力的大小，即彈簧對(duì)傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大小第25頁(yè)/共62頁(yè)第26頁(yè)/共62頁(yè)答案：(1)4

10、 m/s2向右(2)10 m/s2向左第27頁(yè)/共62頁(yè) 高中階段所進(jìn)行的自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)，一般是用光敏電阻、熱敏電阻等原件通過(guò)繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)電路時(shí)，應(yīng)注意繼電器的聯(lián)接，是利用常開(kāi)觸頭還是常閉觸頭控制電路與工作電路分開(kāi)設(shè)計(jì)，各自形成不同的回路 第28頁(yè)/共62頁(yè) 【例2】現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干如圖8所示，試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路要求溫度低于某一溫度時(shí)，電爐絲自動(dòng)通電供熱，超過(guò)某一溫度時(shí)，又可以自動(dòng)斷電，畫(huà)出電路圖說(shuō)明工作過(guò)程第29頁(yè)/共62頁(yè) 解析：熱敏電阻R1與滑動(dòng)變阻器及電磁繼電器構(gòu)成低壓控制電路 答案：電路圖如圖9所示第30頁(yè)/共62頁(yè)第31

11、頁(yè)/共62頁(yè) 工作過(guò)程：閉合S當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)熱敏電阻阻值增大，通過(guò)電磁繼電器的電流不能使它工作，K接通電爐絲加熱當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，熱敏電阻減小到某值，通過(guò)電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流，K斷開(kāi)，電爐絲斷電，停止供熱當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值，又重復(fù)前述過(guò)程第32頁(yè)/共62頁(yè) 變式2：某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到了一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，讓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如圖10所示測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為零；然后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.第33頁(yè)/共62頁(yè) 現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、

12、干電池各一個(gè)，開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線(xiàn)若干，待測(cè)物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上) (1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在下面的虛線(xiàn)框中畫(huà)出完整的測(cè)量電路圖；第34頁(yè)/共62頁(yè) (2)簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m； (3)請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題第35頁(yè)/共62頁(yè) 解析：(1)設(shè)計(jì)的電路如圖11所示第36頁(yè)/共62頁(yè)第37頁(yè)/共62頁(yè)第38頁(yè)/共62頁(yè) 根據(jù)熱敏電阻、光敏電阻的特性來(lái)判斷自動(dòng)傳感器的工作原理 【例3】用熱敏電阻作為傳感器，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置，可供選擇的器材如下：熱敏電阻、小燈泡(或門(mén)鈴)、電池組、繼電器、滑

13、動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等要求：溫度高時(shí)，燈泡亮或門(mén)鈴報(bào)警請(qǐng)選出需要的器材，畫(huà)出原理圖，并作簡(jiǎn)要說(shuō)明第39頁(yè)/共62頁(yè) 解析：假設(shè)用熱敏電阻來(lái)控制一個(gè)小燈泡的發(fā)光和熄滅電池組的輸出電壓如果等于繼電器的工作電壓，但是高于小燈泡的額定電壓，可以用一個(gè)滑動(dòng)變器和小燈泡串聯(lián)來(lái)調(diào)節(jié)，其工作原理如圖12所示， 第40頁(yè)/共62頁(yè) 這樣可以共用一個(gè)電池組所選取的器材有電磁繼電器、熱敏電阻、開(kāi)關(guān)、電池組、滑動(dòng)變阻器、小燈泡和連接導(dǎo)線(xiàn)等其工作過(guò)程是：閉合開(kāi)關(guān)S，把繼電器、熱敏電阻和電池組接通，由于熱敏電阻的溫度較低，它的阻值較大，使通過(guò)繼器的電流較小，不足以把鐵片吸下來(lái)，所以小燈泡中沒(méi)有電流通過(guò)，是熄滅的；當(dāng)熱敏電

14、阻的溫度升高到某一特定值后，它的阻值迅速減小，使通過(guò)繼電器的電流迅速增大， 第41頁(yè)/共62頁(yè) 電磁鐵產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)將鐵片吸下來(lái)與觸點(diǎn)P連接，將小燈泡與電池組接通，小燈泡發(fā)光當(dāng)熱敏電阻的溫度降到某特定溫度以下時(shí)，它的電阻值迅速增大，使通過(guò)繼電器的電流減小，鐵片被彈簧拉動(dòng)而離開(kāi)觸點(diǎn)P，小燈泡熄滅這樣，由熱敏電阻的溫度變化可引起繼電器回路的電流變化，從而達(dá)到控制小燈泡亮、滅的目的 答案：見(jiàn)解析第42頁(yè)/共62頁(yè) 高分通道 熱敏電阻、光敏電阻一般是用半導(dǎo)體材料做成的，熱敏電阻的電阻隨溫度的升高而減小，光敏電阻的電阻有光照時(shí)電阻減小第43頁(yè)/共62頁(yè) 變式3：如右圖13所示，將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐

15、姆擋，再將電表的兩支筆分別與光敏電阻Rt的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的正中間若用不透光的黑紙將Rt包裹起來(lái)，表針將向_(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)；若用手電筒光照射Rt，表針將向_(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)第44頁(yè)/共62頁(yè) 解析：光敏電阻受光照越強(qiáng)，電阻越小，電流越大，所以將Rt包裹起來(lái)電阻增大，電流減小指針向左偏，反之向右偏 答案：左右第45頁(yè)/共62頁(yè) 1關(guān)于傳感器的下列說(shuō)法正確的是() A所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的 B金屬材料也可以制成傳感器 C傳感器主要是通過(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)的 D以上說(shuō)法都不正確第46頁(yè)/共62頁(yè) 解析：半導(dǎo)體材料可以制成傳感器，其他材料也可以制

16、成傳感器，如金屬氧化物氧化錳就可以制成溫度計(jì)，所以A錯(cuò)，B正確，傳感器不但能感知電壓的變化，還能感受力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，所以C錯(cuò) 答案：B第47頁(yè)/共62頁(yè) 2唱卡拉OK用的話(huà)筒內(nèi)有傳感器，其中有一種是用動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小線(xiàn)圈，線(xiàn)圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，下列說(shuō)法正確的是() A該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的 B該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的 C膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線(xiàn)圈的磁通量不變 D膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線(xiàn)圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)第48頁(yè)/共62頁(yè) 解析：當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，膜片后的金屬線(xiàn)圈就跟著

17、振動(dòng)，從而使處于永磁體的磁場(chǎng)中的線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)可見(jiàn)這是利用電磁感應(yīng)原理故B正確 答案：B第49頁(yè)/共62頁(yè) 3在一些星級(jí)賓館的洗手間經(jīng)常裝有自動(dòng)干手機(jī)，洗手后將濕手靠近，機(jī)內(nèi)的傳感器就開(kāi)通電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)?) A改變濕度B改變溫度 C改變磁場(chǎng) D改變電容第50頁(yè)/共62頁(yè) 解析：根據(jù)自動(dòng)干手機(jī)工作的特征，手靠近電熱器工作，手撤離電熱器停止工作，人是一種導(dǎo)體，可以與其他導(dǎo)體構(gòu)成電容手靠近時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)電容，可以確定干手機(jī)內(nèi)設(shè)有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容，用

18、濕度和溫度來(lái)驅(qū)動(dòng)電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機(jī)是由于濕度、溫度的變化而工作就成了室內(nèi)烘干機(jī)故D正確 答案：D第51頁(yè)/共62頁(yè) 4半導(dǎo)體中參與導(dǎo)體的電流載體稱(chēng)為載流子N型半導(dǎo)體的載流子是帶負(fù)電的電子，P型半導(dǎo)體的載流子是帶正電的“空穴”一塊厚度為d、高度為l的長(zhǎng)方形半導(dǎo)體樣品，置于方向如圖14所示、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)半導(dǎo)體樣品中通以如圖所示方向、大小為I的恒定電流時(shí)， 第52頁(yè)/共62頁(yè) 樣品上、下底面出現(xiàn)恒定電勢(shì)差U，且上表面帶正電、下表面帶負(fù)電設(shè)半導(dǎo)體樣品中每個(gè)載流子帶電荷量為q，半導(dǎo)體樣品中載流子的密度(單位體積內(nèi)載流子的個(gè)數(shù))用n表示，則下列關(guān)于樣品材料類(lèi)型的判斷和其中載流子密度n的大小，正確的是()第53頁(yè)/共62頁(yè)第54頁(yè)/共62頁(yè)答案：BD第55頁(yè)/共62頁(yè) 5如圖15所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)() A電壓表的示數(shù)增大 BR2中電流減小 C小燈泡的功率增大 D電路的路端電壓增大第56頁(yè)/共62頁(yè) 解析：當(dāng)光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由路端電壓減小而R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故