實驗報告-傳感器的簡單應用

中學物理實驗PAGEPAGE2實驗名稱：傳感器的簡單應用實驗目的⑴了解敏感元件的特性，并測量不同溫度下熱敏電阻的阻值，不同光照下光敏電阻的阻值。⑵明確傳感器的作用，了解傳感器的簡單應用。⑶設計簡單的溫度自動控制電路，進一步研究傳感器的應用。實驗儀器熱敏電阻，光敏電阻，熱電傳感器，光電傳感器，繼電器，溫度計，燒杯，學生電源實驗原理傳感器是能將所感受到的物理量（如力、熱、光、聲等）轉換成便于測量的量（一般是電學量）的一類元件，其核心元件是敏感元件，即能敏銳地感受某種物理、化學、生物的信息并將其轉變成電信息的特種電子元件。具體有熱敏、光敏、（電）壓敏、壓（力）敏、磁敏、氣敏、濕敏等。實驗中用到的敏感元件有熱敏電阻和光敏電阻。熱敏電阻的阻值隨溫度升高而降低，光敏電阻的阻值隨光線變強而變小。熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號轉換成電信號，轉換后的電信號通過取樣、放大來控制繼電器觸點工作，實現(xiàn)溫度自動控制。光電傳感器是利用光敏電阻將光信號轉換成電信號，轉換成的電信號經(jīng)整形，計數(shù)譯碼驅動顯示。光電計數(shù)器可認為是一種光電傳感器，當沒有物品擋住A射向B的光信號時，光敏管的阻值變小，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變低；當有物品擋住由A射向B的光信號時，光信號經(jīng)過信號處理系統(tǒng)的處理，轉化為面板上相應的發(fā)光；高低交替變化的發(fā)光管表示為一個數(shù)字，這樣就實現(xiàn)了自動計數(shù)功能。實驗步驟1．熱敏電阻(1)將萬用表置“歐姆”檔，選擇適當?shù)谋堵?，接入熱敏電阻的兩端?2)將熱敏電阻放入盛有水的燒杯中，水溫與室溫相同，用溫度計測量。(3)然后分幾次向燒杯中倒入開水，調(diào)整杯中水的溫度，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值。2．光敏電阻(1)將萬用表選擇開關置于歐姆擋，選擇適當?shù)谋堵?，接入光敏電阻的兩端?2)移動光敏電阻盒的后蓋，測出不同光強下光敏電阻的阻值。3．光電計數(shù)器：由于光電傳感器內(nèi)部已封閉，經(jīng)過信號處理系統(tǒng)的處理，已把光敏電阻阻值的變化轉化為面板上相應的發(fā)光管表示。所以實驗中只需觀察面板上發(fā)光管的變化。4．簡單的溫度控制電路(1)先將低壓電源6V接入熱電傳感器電源輸入端。(2)再將熱敏電阻放入盛有水的燒杯中，水溫與室溫相同，用溫度計測量。(3)然后慢慢倒入開水并攪拌，直至繼電器工作，記下工作溫度。數(shù)據(jù)記錄和結果1．熱敏電阻/28.631.632.233.035.3R/3.7213.6303.2292.9212.726/39.04043.045.548R/2.4502.2702.0341.8361.675表1根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，擬合得到曲線，擬合度為。2．光敏電阻由于光線強度大小無法測量，實驗中我們只測得了光敏電阻盒的后蓋完全閉合和移去這兩種情況下的電阻值。后蓋完全閉合時，光敏電阻的電阻值為：1.2；移去后蓋，讓陽光完全射入光敏電阻盒內(nèi)部時電阻值為：4。由此大致可知光線越強，光敏電阻的阻值越小。3．簡單的溫度控制電路當接入電壓是6時，繼電器一放入與室溫相同的水中就開始工作了，會發(fā)出聲響。這樣就不易實現(xiàn)“溫度控制”。所以實驗中我們將接入電壓改為2，當周圍的溫度上升到一定值時繼電器開始工作。以下是工作時的零界溫度測定，如表2。第一次第二次第三次平均值/53.853.053.253.3表2可知接入電壓為2時測得繼電器的工作溫度為53.3。拓展應用利用熱敏電阻和光敏電阻的阻值變化特性，可用它們來控制一些電路的電流電壓，起到保護和調(diào)節(jié)電路的作用等。下面是兩個簡單的例子，電路圖如圖1，圖2。圖1圖2如圖1，熱敏電阻與r并聯(lián)，當r兩端電流過高時，發(fā)出大量的熱從而使得溫度上升。由于熱敏電阻與r貼近，熱敏電阻的溫度升高，阻值下降，當?shù)竭_一定程度時絕大部份電流就流過熱敏電阻，從而起到保護r的作用。如圖2，光敏電阻也可以起到類似的控制作用，如自動亮的路燈。當光線比較強時，光敏電阻阻值很小，所以電流集中在光敏電阻這邊，電燈不亮；當晚上光線弱了之后，光敏電阻阻值變大，從而流過燈的電流也變大，電燈亮起。這樣就實現(xiàn)了“燈在晚上亮白