第3節(jié)《傳感器的應(yīng)用》

一、生活中的傳感器一、生活中的傳感器一、生活中的傳感器二、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器二、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器二、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器二、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器三、飛向太空的傳感器三、飛向太空的傳感器知識點1生活中的傳感器1．溫度傳感器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)機、消毒碗柜是與溫度傳感器有關(guān)的傳感器的應(yīng)用．2．紅外線傳感器：自動門、家電遙控器、防火報警器等是與紅外線傳感器有關(guān)的傳感器的應(yīng)用．知識點2工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及航空航天中的傳感器1．自動灌溉系統(tǒng)利用濕度傳感器．2．現(xiàn)代糧庫利用溫度和濕度傳感器．3．工廠自動化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)也是傳感器的應(yīng)用．4．在運載火箭、載人飛船等空間尖端科技領(lǐng)域應(yīng)用了大量的傳感器供遙測和遙控系統(tǒng)使用．實例1：光敏電阻的應(yīng)用（1）應(yīng)用光敏電阻制作光控自動照明電路

如圖3－3－1所示，白天，光強度較大，光敏電阻的電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到四、傳感器應(yīng)用實例分析

一定程度時，RG

的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個值(1.6V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的． 要想在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1

的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值(如1.6V)，就需要RG

的阻值達到更大，即天色更暗．

【例題】如圖3－3－2所示的光控電路，用二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1

的最大電阻為51kΩ，R2為330kΩ，則：(1)試分析此電路的工作原理；

(2)如果要使此路燈在天更暗時才會亮，應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)R1

的阻值？并說明原理．圖3－3－2

解析：(1)白天，光強度較大，光敏電阻RG

電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED

不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個值(1.6V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的．

(2)要使在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1

的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達到某個值(如1.6V)，就需要RG

的阻值達到更大，即天色更暗．答案：見解析

1．在街旁的路燈、江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實行了自動控制，這是利用半導(dǎo)體的()B

A．壓敏性C．熱敏性B．光敏性D．三種特性都利用光控繼電器的工作原理是:當(dāng)照射光敏電阻時,光敏電阻的阻值

(變大或變小)；電磁繼電器工作吸引銜鐵，被控電路

(填“接通”或“斷開”)。（2）光控設(shè)備的工作原理光敏電阻光照放大器銜鐵被控電路電源電磁繼電器開關(guān)2、熱敏電阻的應(yīng)用

熱敏電阻的特性：電阻值隨溫度變化而變化，常見熱敏電阻在溫度高時電阻小，溫度低時電阻較大。非門電路火災(zāi)報警電路熱敏電阻例題2，右圖為恒溫電路，由熱敏電阻構(gòu)成的低壓門電路、電磁繼電器以及220V電熱絲三大部分組成，溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又可以自動斷電，從而將恒溫箱內(nèi)的溫度控制在某一范圍內(nèi)，連線完成電路圖并說明其工作原理．例3：圖是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達到居里點(103℃)時，會自動斷開．S2是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時，會自動閉合；溫度高于80℃時，會自動斷開．紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈．分流電阻R1＝R2＝500Ω，加熱電阻絲R3＝50Ω，兩燈電阻不計．（1）分析電飯煲的工作原理；（2）計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比？（3）簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？

解析：電飯煲盛上食物后，接上電源，S2

自動閉合，同時手動閉合S1.這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)．加熱到80℃時，S2

自動斷開，S1

仍閉合；水燒干后，溫度升高到103℃時，開關(guān)S1

自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)．由于散熱，待溫度降至70℃時，S2

自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達到80℃時，S2又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài)．

(3)如果不閉合開關(guān)S1，開始S2

總是閉合的，R1

被短路，功率為P1，溫度上升到80℃時，S2

自動斷開，功率降為P2，溫度降低到70℃，S2

自動閉合……溫度只能在70℃～80℃之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯．

答案：(1)見解析

(2)12∶1(3)見解析關(guān)的特點，也就會分析電飯煲的工作原理了.應(yīng)用電功率P＝U2

R求解時，必須是純電阻電路，而題目中電路恰好就是.

規(guī)律總結(jié)：分析電飯煲的工作原理，關(guān)鍵的地方一是控溫開關(guān)S1，超過居里點會自動斷開，二是S2

自動控溫開關(guān)低于70℃時會自動閉合，高于80℃時會自動斷開，掌握了兩個開例題4.如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u＝311sin314t(V)的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖，其中R2

為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表A2

為值班室的顯示器，顯示通過R1

的電流，電壓表V2

顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)，R3

為一定值電阻．當(dāng)傳感器R2

所在處出現(xiàn)火警時，以下說法中正確的是（

）A．A1

的示數(shù)不變，A2

的示數(shù)增大B．A1

的示數(shù)增大，A2

的示數(shù)增大C．V1

的示數(shù)增大，V2

的示數(shù)增大D．V1

的示數(shù)不變，V2

的示數(shù)減小

解析：出現(xiàn)火情時，環(huán)境溫度升高，使得熱敏電阻R2

的電阻減小，但變壓器輸入電壓沒有變，V1

示數(shù)不變，變壓器的輸出電壓不變，但輸出回路的總電阻減小，輸出電流增大，R3

兩端電壓增大，所以V2

的示數(shù)減?。甊1

中電流減小，A2

的示數(shù)減?。敵鲭娏髟龃?，匝數(shù)比不變，輸入電流增大，A1的示數(shù)增大．答案：D例5．如圖3－3－5所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R3

為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器．值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b之間接報警器．當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是：圖3－3－5A．I變大，U變大B．I變大，U變小C．I變小，U變小D．I變小，U變大

解析：出現(xiàn)火情時，環(huán)境溫度升高，使得熱敏電阻R3

的電阻減小，R2

與R3

并聯(lián)，總電阻將變小，這部分獲得的電壓減小，即R2

兩端電壓減小，所以R2

電流減小即安培表讀數(shù)減小，外電路的總電阻減小，所以外電壓即報警器兩端的電壓減小，即C正確．

答案：C實例3、動圈式話筒工作原理：膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生隨聲波變化的＿＿＿＿。例題6:(2003上海試題)唱卡拉OK用的話筒,內(nèi)有傳感器.其中有一種是動圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈,線圈處于永磁體的磁場中,當(dāng)聲波使膜片前后振動時,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.膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D.膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢4、電容式話筒工作原理：膜片在聲波下振動，使得膜片與固定電極間的＿＿不斷改變，致使電容器不斷進行充放電形成隨聲波變化的電流。例7：電容式話筒將聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的()A.距離變化B.正對面積變化C.介質(zhì)變化D.電壓變化【例8】（上海高考題）如圖甲為在溫度為100C左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示.當(dāng)a、b端電壓Uab<0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng)Uab>0時，電壓鑒別器使S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________0C．例9：圖示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖。A為光源，