傳感器的簡單應(yīng)用

1、傳感器的簡單應(yīng)用第1頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日【實驗?zāi)康摹?.體會傳感器在實際生活中的應(yīng)用.2.了解斯密特觸發(fā)器的工作特點,能夠分析光控電路和溫控電路的工作原理.【實驗原理】 1.原理:通過對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)換成便于測量的量.例如,光電傳感器利用光敏電阻將光信號轉(zhuǎn)換成電信號;熱電傳感器利用熱敏電阻將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號.3.傳感器的元件:制作傳感器時經(jīng)常使用的元件有光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻、霍爾元件等.第2頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日(1)光敏電阻:光敏電阻能把光照強弱這個光學量轉(zhuǎn)換為電阻這個

2、電學量. 特性:光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化.光照增強,電阻變小;光照減弱,電阻增大. 工作原理:光敏電阻是用半導體材料制成的,硫化鎘在無光時,載流子(導電電荷)極少,導電性能不好;隨著光照的增強,載流子也增多,導電性能變好.(2)熱敏電阻和金屬熱電阻:熱敏電 阻或金屬熱電阻能把溫度這個熱學 量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量. 特性:金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,用金屬 絲可以制作溫度傳感器,稱為熱電阻.有些半導體,電 阻率隨溫度的變化非常明顯;溫度上升時,有些半導體的導電能力增強.圖1第3頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日電阻溫度特性曲線(如圖1所示)a金屬導線;b熱敏電

3、阻.3.霍爾元件:霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學量.特性:霍爾電壓UH= ,式中d為薄片的厚度,k為霍爾系數(shù),它的大小與薄片的材料有關(guān).一個霍爾元件的d、k為定值,再保持I恒定,則UH的變化就與B成正比(如圖2所示).圖2第4頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日【實驗器材】 斯密特觸發(fā)器、光敏電阻、發(fā)光二極管(LED)、可變電阻、定值電阻、熱敏電阻、蜂鳴器、集成電路實驗板.【注意事項】 由于集成電路允許通過的電流較小,要用白熾燈泡模仿路燈,就要使用繼電器來啟閉工作電路.第5頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日第6頁，共21頁，2

4、022年，5月20日，16點43分，星期日第7頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日 典例剖析【例1】 如圖5甲是某同學設(shè)計的電容式速度傳感器原理圖,其中上板為固定極板,下板為待測物體,在兩極板間電壓恒定的條件下,極板上所帶電荷量Q將隨待測物體的上下運動而變化.若Q隨時間t的變化關(guān)系為Q= （a、b為大于零的常數(shù)）,其圖象如圖乙所示,那么圖丙、圖丁中反映極板間場強大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是（）第8頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日圖3第9頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日變式練習1 如圖4所示是電飯鍋的結(jié)構(gòu),試回答

5、下列問題:(1)開始煮飯時為什么要壓下開關(guān)按鈕？手松開后這個按鈕是否會恢復到圖示的狀態(tài)？為什么？(2)煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度?為什么?圖4第10頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日(3)飯熟后,水分被大米吸收.鍋底的溫度會有什么變化?這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作? (4)如果用電飯鍋燒水,能否在水沸騰后自動斷電?為什么?答案 (1)開始煮飯時壓下手動開關(guān),使永磁體和感溫磁體吸合,以保持觸點接觸,接通電熱電路;手松開后這個按鈕不會恢復到圖示狀態(tài),因為永磁體與感溫磁體相互吸引,彈簧的彈力不能使永磁體恢復原狀態(tài).(2)水沸騰后,鍋內(nèi)的溫度應(yīng)大致保持在100

6、,因為水的沸點是100,此時水分未被米吸收完,鍋內(nèi)水分較充足,所以能保持一段時間.第11頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日(3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底溫度會由100升到103,達到居里點,此時開關(guān)按鈕會自動彈起,斷開加熱電路,進入保溫狀態(tài).因為鍋底溫度達到103時,感溫磁體失去磁性,永磁體再不能與它吸合,在彈簧的作用下,開關(guān)按鈕恢復初始狀態(tài).(4)如果用電飯鍋燒水,水沸騰后不能自動斷電,因為水沸騰的溫度是100,而不能達到103(居里點),水將一直沸騰直到燒干.第12頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日【例2】 如圖5所示,圖甲為熱敏電阻的R

7、t圖象,圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路,繼電器的電阻為100 .當線圈的電流大于或等于20 mA時,繼電器的銜鐵被吸合.為繼電器線圈供電的電池的電動勢E=9.0 V,內(nèi)阻可以不計.圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源.問:圖5第13頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在 (填“A、B”端或“C、D”端).(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50,可變電阻R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為 .第14頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日變式練習2 傳感器擔負著信息的采集任務(wù),在自動控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠?qū)⒏惺艿降?/p>

8、物理量(如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學量),例如熱敏傳感器,主要是應(yīng)用了半導體材料制成的熱敏電阻.熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖6甲所示,圖乙是由熱敏電阻Rt作為傳感器制作的簡單自動報警器的線路圖.問:圖6第15頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日(1)為了使溫度過高時報警器鈴響,c應(yīng)接在 (填a或b).(2)若使啟動報警的溫度提高些,應(yīng)將滑動變阻器滑片P點向 移動(填左或右).(3)如果在調(diào)試報警器達最低報警溫度時,無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P都不能使報警器工作,且電路連接完好,各電路元件都能處于工作狀態(tài),則造成工作電路實際不能工作的原因可能是 .答

9、案 (1)a (2)左 (3)可能是乙圖中左邊電源電壓太低或者線圈的匝數(shù)太少或者彈簧的勁度系數(shù)太大等第16頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日【例3】 如圖7所示為某種電子秤的原理示意圖,AB為一均勻的滑動變阻器,阻值為R,長度為L,兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭,P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動,彈簧處于原長時,P1剛好指著A端,P1與托盤固定相連,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時,該電壓經(jīng)過放大,通過信號轉(zhuǎn)換器后在顯示屏上可顯示物體重力的大小.已知彈簧的勁度系數(shù)為k,托盤自身質(zhì)量為m0,電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,當?shù)氐闹亓铀俣葹間.求：第17頁，

10、共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日圖7 (1)托盤尚未放物體時,在托盤自身重力作用下,P1離A的距離x1.(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時,P1離A的距離x2.第18頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日(3)在托盤上未放物體時通常先校準零點,其方法是：調(diào)節(jié)P2,使P2離A的距離也為x1,從而使P1、P2間的電壓為零.校準零點后,將物體m放在托盤上,試推導出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式.第19頁，共21頁，2022年，5月20日，16點43分，星期日(3)當托盤上放有質(zhì)量為m的物體時,P1離P2的距離為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,由閉合電路歐姆定律可知I= P1、P2間電壓U=IR12= (x2-x1)=可解得m=答案 (1) (2)