傳感器的應(yīng)用實(shí)例一

1、§X6.2傳感器的應(yīng)用實(shí)例(一) 班級 姓名 學(xué)號 學(xué)習(xí)目標(biāo)：、知道傳感器應(yīng)用的一般模式.、理解電子秤的原理-力傳感器的應(yīng)用.、理解話筒的原理-聲傳感器的應(yīng)用.、理解電熨斗的原理-溫度傳感器的應(yīng)用. 5、會(huì)設(shè)計(jì)簡單的有關(guān)傳感器應(yīng)用的控制電路.自主學(xué)習(xí)：一、力傳感器的應(yīng)用-電子秤1.電子秤理有片、電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器微處理器和數(shù)字顯示器等器件.電阻應(yīng)變片受到力的作用時(shí) ,它的會(huì)發(fā)生變化,把應(yīng)變片放在合適的電路中,他能夠把物體這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為這個(gè)電學(xué)量,因而電子秤是的應(yīng)用. 2.工作原理:如圖6-2-1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

2、,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,下表面應(yīng)變片的電阻變小.F越大, 彎曲形變, 應(yīng)變片的阻值變化就越大.如果讓應(yīng)變片中 通過的電流保持恒定,那末上面應(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, 二、聲傳感器的應(yīng)用-話筒 1、話筒是一種常用的,其作用是把轉(zhuǎn)換成. 話筒分為,等幾種.2、電容式話筒:原理:是絕緣支架,薄金屬膜和固定電極形成一個(gè)電容器,被直流電源充電.當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí),電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流 ,于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓.3.駐極體話筒:它的特點(diǎn)是,.其

3、工作原理同電容式話筒,只是其內(nèi)部感受聲波的是.三、溫度傳感器的應(yīng)用-電熨斗1.在電熨斗中,裝有雙金屬片溫度傳感器,其作用是,當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí), 雙金屬片的不同,從而能控制電路的通斷2.電熨斗的自動(dòng)控溫原理:常溫下,上、下觸點(diǎn)是接觸的,但溫度過高時(shí),由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同,上部金屬膨脹,下部金屬膨脹,則雙金屬片向下彎曲,使觸點(diǎn)分離,從而切斷電源,停止加熱.溫度降低后, 雙金屬片恢復(fù)原狀,重新接通電源,從而保持溫度不變.典型例題：例1：用如圖6-2-2所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(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)有力敏電阻組成的壓力傳感器.用兩根相同的輕

4、彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0的滑塊，滑塊可無摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上其壓力大小可以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)方向固定在汽車上, 傳感器b在前,a在后.汽車靜止時(shí), 傳感器a、b的示數(shù)均為10N（取g=10ms2）(1) 若傳感器a示數(shù)為14N，b的示數(shù)為6.0N,求此時(shí)汽車的加速度和方向? (2)當(dāng)汽車一怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí), 傳感器a的示數(shù)為零？ 例2： 設(shè)計(jì)制作一個(gè)溫度自動(dòng)控制裝置(溫控報(bào)警器):自己設(shè)計(jì)一個(gè)有熱敏電阻作為傳感器的簡單自動(dòng)控制試驗(yàn).在圖6-2-4中畫出設(shè)計(jì)電路,并進(jìn)行連接 針對訓(xùn)練： 1、電子秤使用的是A. 超聲波傳感器 B溫度傳感器 C

5、壓力傳感器 D紅外線傳感器 2、關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是A.應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成B.當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí),其電阻變大,反之變小C.傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D.外力越大,輸出的電壓差值也越大3、下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是A.電熨斗 B話筒 C電飯鍋 D測溫儀4、電容式話筒的保真度比動(dòng)圈式話筒好, 其工作原理如圖6-2-5所示, Q是絕緣支架,M是薄金屬膜和固定電極N形成一個(gè)電容器,被直流電源充電,當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí),電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流,當(dāng)膜片向右運(yùn)動(dòng)的過程中有A.電容變大 B.電容變小C.導(dǎo)線AB中有向左的電流 D.導(dǎo)線AB中有向右的電流5.計(jì)算機(jī)鍵盤是

6、由兩片金屬切片組成的小電容器,該電容器的電容可用公式C=Sd計(jì)算,式中=9×1012,S為金屬片的正對面積,d表示兩金屬片間距.當(dāng)鍵被按下時(shí),此電容器的電容發(fā)生變化,與之相連的電子線路就能檢測出那個(gè)鍵被按下了,從而給出相應(yīng)的信號.設(shè)每個(gè)金屬片的正對面積為50mm2,鍵未按下時(shí)的金屬片間距為0.6mm.如果電容變化0.25pF,電子線路恰能檢測出必要的信號,則鍵至少需要被按下( )A、0.15mm B、0.25mm C、0.35mm D、0.45mm能力訓(xùn)練：1.唱卡拉OK用的話筒,內(nèi)有傳感器,其中有一種是動(dòng)圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈,線圈處于永磁體的磁

7、場中,當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?下列說法正確的是( ) 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),穿過金屬線圈的磁通量不變D. 膜片振動(dòng)時(shí),金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)2圖6-2-8中電容式話筒右測固定不動(dòng)的金屬板b與能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的渡上金屬層的振動(dòng)膜a構(gòu)成一個(gè)電容器，a、 b分別通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接。聲源s做位移X=Asin(200t)的振動(dòng)，則有（ ）A.a振動(dòng)過程中a、 b板之間的電場強(qiáng)度不變B.a振動(dòng)過程中話筒會(huì)產(chǎn)生電磁波.導(dǎo)線ac的電流的頻率為1000Hz.a向右位移最大時(shí)a 、b板形成的

8、電流最大3如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面渡有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，導(dǎo)致話筒所在的電路中的其他量發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化電信號，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是電容兩極板間的（ ）A距離變化 B正對面積變化 C介質(zhì)變化 D.電壓變化4.如圖6-2-12是電熨斗溫度自動(dòng)控制裝置.（1）常溫時(shí),上、下觸點(diǎn)應(yīng)是分離,還是接觸?（2）雙金屬片溫度升高時(shí),那一層形變大?（3）假設(shè)原來溫度上升到800C時(shí),斷開電源,現(xiàn)在要求600C

9、時(shí)斷開電源,應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕?5.某學(xué)生為了測量一物體的質(zhì)量,找到一個(gè)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.(比例系數(shù)為k)如圖6-2-13(a)所示,測量時(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0,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U.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,干電池各一個(gè),電鍵及到縣若干,待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上).請完成對該物體質(zhì)量的測量.(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,在圖中畫處完整的測量電路圖.(2) 簡要說明測量步驟,求出比例系數(shù)K,

10、并測出待測物體的質(zhì)量m. 學(xué)后反思：參考答案典型例題：例。解析：（）如圖6-2-14所示左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力，右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力.，滑塊所受合力產(chǎn)生加速度，由牛頓第二定律得：，所以。同方向，（向右） 圖 6-2-14 (2) 傳感器a的讀數(shù)恰為零,即左側(cè)彈簧的彈力F11=0,所以右測彈簧的彈力變?yōu)镕21=20N, ，由牛頓第二定律有:F21=ma2,所以 a2=10m/s2.方向向左. 例2:解析:話筒的工作原理是,聲波迫使金屬線圈在磁鐵產(chǎn)生的磁場中振動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流.正確,錄音時(shí),話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機(jī)磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場, 正確,磁帶在放音時(shí)通過變化的磁場使放音磁頭產(chǎn)生感應(yīng)電流,經(jīng)放大電路后再送到揚(yáng)聲器中,正確 答案:C 例3:解析:將由熱敏電阻為主要元件的溫控電路接入左側(cè)接線柱,報(bào)警器接右側(cè)接線柱.針對訓(xùn)練:1. C 2. BD 3. B 4.AC 5 D 6 D能力訓(xùn)練: 1.B 2.夾角變化,引起電容器電容的變化,若電容器時(shí)終與電源相接,電壓不變,電容變化時(shí)電容器就會(huì)充電或放電,形成充電或放電電流 . 3.BD 4.A 5. 6.R/3 7.(1).常溫時(shí),上下觸點(diǎn)接觸,使電路接通,電熱絲工作.