實驗11：傳感器的簡單使用ppt課件

1、實驗11：傳感器的簡單運用 一、實驗?zāi)康?1.了解傳感器的任務(wù)過程，探求敏感元件的特性。 2.可以簡單運用傳感器。 二、實驗原理 傳感器是將它感遭到的物理量(如力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于丈量的量(普通是電學(xué)量)。其任務(wù)過程是經(jīng)過對某一物理量敏感的元件將感遭到的信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于利用的信號。例如，光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，熱電傳感器是利用熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號，轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過電子電路的處置就可以到達(dá)方便檢測、自動控制、遙控等各種目的了。 三、實驗器材 熱敏電阻、光敏電阻、燒杯、溫度計、熱水、多用電表、小燈泡、學(xué)生電源、開關(guān)、滑動變阻器、鐵架臺、導(dǎo)

2、線假設(shè)干。 四、實驗步驟四、實驗步驟 1.研討熱敏電阻的熱敏特性。研討熱敏電阻的熱敏特性。 (1)按圖按圖10-3-1所示銜接好電路，將熱敏電阻絕緣處置。所示銜接好電路，將熱敏電阻絕緣處置。 (2)把多用電表置于把多用電表置于“歐姆擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y出燒杯中歐姆擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y出燒杯中 沒有熱水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)；沒有熱水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)； (3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記 下溫度計的示數(shù)和多用電表丈量的熱敏電阻的阻值；下溫度計的示數(shù)和多用電表丈量的熱敏電阻的阻值； (4)

3、將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻 值，并記錄；值，并記錄； (5)根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把丈量到的溫度、電阻值填入下表中，分析熱敏電阻的根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，把丈量到的溫度、電阻值填入下表中，分析熱敏電阻的特性。特性。 (6)在圖在圖10-3-2坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變坐標(biāo)系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線?；膱D線。 (7)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和R-t 圖線，得出結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨圖線，得出結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大。溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大。圖圖10-3-1圖

4、圖10-3-2 次數(shù)次數(shù)待測量待測量溫度溫度()電阻電阻() 2.研討光敏電阻的光敏特性。研討光敏電阻的光敏特性。 (1)將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器按如圖圖10-3-3所示電路銜接好，其中多用電表置于所示電路銜接好，其中多用電表置于“100擋；擋； (2)先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；記錄數(shù)據(jù)； (3)翻開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)理小燈泡的亮度使之翻開電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)理小燈泡的亮度使之逐漸變亮，察看表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄；逐漸變亮，察看表盤指針顯示電阻阻

5、值的情況，并記錄； (4)用手掌用手掌(或黑紙或黑紙)遮光時電阻值又是多少？并記錄；遮光時電阻值又是多少？并記錄； (5)把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。把記錄的結(jié)果填入下表中，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。 結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化，光照加強(qiáng)，電阻變小，光強(qiáng)減結(jié)論：光敏電阻的阻值被光照射時發(fā)生變化，光照加強(qiáng)，電阻變小，光強(qiáng)減弱，電阻變大。弱，電阻變大。 五、本卷須知五、本卷須知 1.燒杯中加水改動溫度時，要等待溫度穩(wěn)定后再測熱敏電阻的阻值。并同時燒杯中加水改動溫度時，要等待溫度穩(wěn)定后再測熱敏電阻的阻值。并同時讀取溫度值。讀取溫度值。 2.歐姆表每次換擋

6、后都要重新調(diào)零。歐姆表每次換擋后都要重新調(diào)零。 3.調(diào)理燈泡亮度時，留意不要超越其額定電壓。調(diào)理燈泡亮度時，留意不要超越其額定電壓。圖圖10-3-3光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度弱弱中中強(qiáng)強(qiáng)無光照射無光照射阻值阻值()【例【例1】2021年高考山東理綜卷為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所運用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開年高考山東理綜卷為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所運用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開 關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)照度可以反映光的強(qiáng) 弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為弱，光越強(qiáng)照度越大，

7、照度單位為lx)。某光敏電阻。某光敏電阻Rp在不同照度下的阻值如下表：在不同照度下的阻值如下表： (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標(biāo)系根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在給定的坐標(biāo)系(圖圖10-3-4)中描畫出阻值隨照度變化的曲線，并說中描畫出阻值隨照度變化的曲線，并說 明阻值隨照明阻值隨照度度 變化的特點。變化的特點。 (2)如圖如圖10-3-5所示，當(dāng)所示，當(dāng)1、2兩端所加兩端所加 電壓上升至電壓上升至2 V時，控制開關(guān)自動啟時，控制開關(guān)自動啟 動照明系統(tǒng)，請利用以下器材設(shè)計動照明系統(tǒng)，請利用以下器材設(shè)計 一個簡一個簡 單電路，給單電路，給1、2兩端提供電兩端提供電 壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至壓，要求當(dāng)天

8、色漸暗照度降低至1.0 (lx)時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完 成電路原理圖。成電路原理圖。(不思索控制開關(guān)對所不思索控制開關(guān)對所 設(shè)計電路的影響設(shè)計電路的影響) 提供的器材如下：提供的器材如下： 光敏電阻光敏電阻RP(符號符號 ，阻值見上表，阻值見上表)； 直流電源直流電源E(電動勢電動勢3 V，內(nèi)阻不計，內(nèi)阻不計)； 定值電阻：定值電阻：R1=10 k，R2=20 k，R3=40 k(限選其中之一并在圖中標(biāo)出限選其中之一并在圖中標(biāo)出) 開關(guān)開關(guān)S及導(dǎo)線假設(shè)干。及導(dǎo)線假設(shè)干。熱點一熱點一 光敏電阻的運用光敏電阻的運用照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.

9、2電阻電阻(k)754028232018圖圖10-3-5圖圖10-3-4 【解析】【解析】(1)光敏電阻隨光照度變化的曲線如圖光敏電阻隨光照度變化的曲線如圖10-3-6所示，其特點所示，其特點是：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小。是：光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小。 (2)當(dāng)光照度降至當(dāng)光照度降至1.0(lx)時，光敏電阻的阻值為時，光敏電阻的阻值為RP=20 k，設(shè)計原理，設(shè)計原理圖如圖圖如圖10-3-7所示。根據(jù)歐姆定律與串聯(lián)電阻的分壓所示。根據(jù)歐姆定律與串聯(lián)電阻的分壓 即即 R=10 k 即與即與RP串聯(lián)的電阻應(yīng)選串聯(lián)的電阻應(yīng)選R1=10 k。圖圖10-3-6圖圖10-3-

10、7RUERUp1212 R23202 1光敏電阻在各種自動化安裝中有很多光敏電阻在各種自動化安裝中有很多運用，比如用于街道路燈的自動控制。運用，比如用于街道路燈的自動控制。圖圖10-3-8為模擬電路，其中為模擬電路，其中A為光敏電為光敏電阻，阻，B為電磁繼電器，為電磁繼電器，C為照明電路，為照明電路，D為路燈，請連成正確的電路，到達(dá)為路燈，請連成正確的電路，到達(dá)日出燈熄，日落燈亮的效果。日出燈熄，日落燈亮的效果。 【答案】當(dāng)天亮?xí)r，光線照射光敏電阻【答案】當(dāng)天亮?xí)r，光線照射光敏電阻A。其阻值迅速減小，控制回。其阻值迅速減小，控制回路電流增大，繼電器路電流增大，繼電器B任務(wù)，吸住銜鐵使觸點斷開，

11、路燈熄滅。當(dāng)夜晚降任務(wù)，吸住銜鐵使觸點斷開，路燈熄滅。當(dāng)夜晚降臨，光線變暗，光敏電阻臨，光線變暗，光敏電阻A的阻值增大，控制回路電流減小，彈簧將銜鐵的阻值增大，控制回路電流減小，彈簧將銜鐵拉起，觸點接通，路燈點亮。拉起，觸點接通，路燈點亮。圖圖10-3-8【例【例2】如圖】如圖10-3-9所示為某種電子秤的原理示所示為某種電子秤的原理示 意圖，意圖，AB為一均勻的滑動電阻器，阻值為為一均勻的滑動電阻器，阻值為 R，長度為，長度為L，兩邊分別有，兩邊分別有P1、P2兩個滑動兩個滑動 頭。頭。P1可在豎直絕緣光滑的固定桿可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保上保 持程度形狀而上下自在滑動。彈簧處于原長持

12、程度形狀而上下自在滑動。彈簧處于原長 時，時，P1剛好指著剛好指著A端。端。P1與托盤固定相連，與托盤固定相連， 假設(shè)假設(shè)P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大， 經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上可顯示物體重經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上可顯示物體重 力的大小，知彈簧的勁度系數(shù)為力的大小，知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤，托盤 本身質(zhì)量為本身質(zhì)量為m0，電源電動勢為，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，內(nèi)阻不計， 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹楫?dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，求：，求： (1)托盤尚未放物體時，在托盤本身重力作用下，托盤尚未放物體時，在托盤本身重力作用下，P1離離A的間隔的間隔x1； (2)托盤上放

13、有質(zhì)量為托盤上放有質(zhì)量為m的物體時，的物體時，P1離離A的間隔的間隔x2； (3)在托盤上未放物體時通常先校準(zhǔn)零點，試推想校準(zhǔn)零點的方法？在托盤上未放物體時通常先校準(zhǔn)零點，試推想校準(zhǔn)零點的方法？校準(zhǔn)零點后，將物校準(zhǔn)零點后，將物 體體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與與P1、P2間電間電壓壓U之間的函數(shù)關(guān)系式。之間的函數(shù)關(guān)系式。熱點二熱點二 傳感器的運用傳感器的運用圖圖10-3-9 【解析】【解析】(1)彈簧處于原長時，彈簧處于原長時，P1剛好指著剛好指著A端，在托盤本身重力作端，在托盤本身重力作用下用下(托盤本身質(zhì)量為托盤本身質(zhì)量為m0)，P1離離A的間隔為的間隔為

14、x1，由力學(xué)平衡知識得：，由力學(xué)平衡知識得：m0g=kx1，所以，所以x1= ； (2)由受力分析可知：由受力分析可知：m0g+mg=kx2得得:x2= ； (3)其方法是：調(diào)理其方法是：調(diào)理P2，使，使P2離離A的間隔也為的間隔也為x1，從而使，從而使P1、P2間間電壓為零。電壓為零。 當(dāng)托盤上放有質(zhì)量為當(dāng)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時，的物體時，P1離離P2的間隔為的間隔為 x2-x1= 。 滑動變阻器與電源組成的電路中電流恒定，電源內(nèi)阻不計，由閉合滑動變阻器與電源組成的電路中電流恒定，電源內(nèi)阻不計，由閉合電路歐姆定律可知，電路歐姆定律可知，I= 。 P1、P2間電壓間電壓U=IR12= ，

15、可解得：可解得： 。 【名師支招】此題背景內(nèi)容新穎、方式靈敏，這是現(xiàn)今高考的趨勢之一。有的【名師支招】此題背景內(nèi)容新穎、方式靈敏，這是現(xiàn)今高考的趨勢之一。有的同窗因讀不透資料、得不到相關(guān)的信息而墜入云里霧中。標(biāo)題意在調(diào)查學(xué)生對所學(xué)同窗因讀不透資料、得不到相關(guān)的信息而墜入云里霧中。標(biāo)題意在調(diào)查學(xué)生對所學(xué)知識的了解才干、對實踐問題的分析和判別才干、對圖象信息的提取和加工才干。知識的了解才干、對實踐問題的分析和判別才干、對圖象信息的提取和加工才干。kgm0kgmm)(0 UgEkLm kmg21()E REmgxxR LLkRE 2某同窗為了丈量一物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正

16、比某同窗為了丈量一物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力于受壓面的壓力(比例系數(shù)為比例系數(shù)為k)，如圖，如圖10-3-10所示。丈量時先調(diào)理輸入端的電壓，所示。丈量時先調(diào)理輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有以下器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為。現(xiàn)有以下器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個，開關(guān)及導(dǎo)線假設(shè)干，待測物體壓表、滑動變阻器、干電池各一個，開關(guān)及導(dǎo)線假設(shè)干，

17、待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上器的受壓面上)。請完成對該物體質(zhì)量的丈量。請完成對該物體質(zhì)量的丈量。(1)設(shè)計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)理范設(shè)計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)理范 圍盡能夠大，在圖圍盡能夠大，在圖10-3-11的方框中畫出完好的丈量電路圖。的方框中畫出完好的丈量電路圖。(2)簡要闡明丈量步驟，求出比例系數(shù)簡要闡明丈量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量，并測出待測物體的質(zhì)量m。(3)請想象實驗中能夠會出現(xiàn)的一個問題。請想象實驗中能夠會出現(xiàn)的一個問題。 【答案】【答案】(1)設(shè)計的電路圖如下圖。設(shè)計的電路圖