傳感器的應用1實用教案

1、2、話筒、話筒(hutng)聲聲電磁感應電磁感應(dinc-gnyng) 電流電流動圈式話筒構造原理圖，它是動圈式話筒構造原理圖，它是利用電磁感應現象制成的，當利用電磁感應現象制成的，當聲波使金屬膜片振動時，連接聲波使金屬膜片振動時，連接在膜片上的線圈（叫做音圈）在膜片上的線圈（叫做音圈）隨著一起振動，音圈在永久磁隨著一起振動，音圈在永久磁鐵的磁場里振動，其中就產生鐵的磁場里振動，其中就產生感應電流（電信號），感應電感應電流（電信號），感應電流的大小和方向都變化，變化流的大小和方向都變化，變化的振幅和頻率由聲波決定的振幅和頻率由聲波決定(judng)，這個信號電流經擴，這個信號電流經擴音器放大

2、后傳給揚聲器，從揚音器放大后傳給揚聲器，從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音聲器中就發(fā)出放大的聲音 第1頁/共27頁第一頁，共28頁。電容式話筒電容式話筒(hutng)：聲聲電容變化電容變化(binhu)電流、電流、電壓電壓第2頁/共27頁第二頁，共28頁。3、實驗、實驗(shyn)：傳感器傳感器溫度溫度(wnd)控制電路控制電路通斷通斷第3頁/共27頁第三頁，共28頁。原因原因(yunyn)：雙金：雙金屬片屬片銅的膨脹系數銅的膨脹系數(png zhng xsh)大于鐵大于鐵第4頁/共27頁第四頁，共28頁。4.電慰斗電慰斗雙金屬片溫度傳感器的作用雙金屬片溫度傳感器的作用(zuyng):(zuyng):

3、控制電路的通斷控制電路的通斷. .P63P63思考思考(sko)(sko)與討論與討論第5頁/共27頁第五頁，共28頁。5、火災、火災(huzi)報警器報警器光光電流電流(dinli)變化變化控制電路通斷控制電路通斷非電學量非電學量傳感器傳感器電學量電學量控制電路通斷控制電路通斷第6頁/共27頁第六頁，共28頁。一、傳感器一、傳感器（1 1）什么是傳感器？）什么是傳感器？ 傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并把它們按照一定電學量，并把它們按照一定(ydng)(ydng)的規(guī)律轉化成電壓

4、、電流等電學量，或轉化的規(guī)律轉化成電壓、電流等電學量，或轉化為電路的通斷。為電路的通斷。（2 2）傳感器的作用是什么？）傳感器的作用是什么？ 傳感器的作用是把非電學量轉化為電學量或電路的通斷，從而實現很方便地測傳感器的作用是把非電學量轉化為電學量或電路的通斷，從而實現很方便地測量、傳輸、處理和控制。量、傳輸、處理和控制。第7頁/共27頁第七頁，共28頁。 非電學量非電學量傳感器傳感器電學量電學量 角度角度位移位移速度速度壓力壓力溫度溫度濕度濕度聲強聲強光照光照 傳感器傳感器電壓電壓電流電流電阻電阻電容電容第8頁/共27頁第八頁，共28頁。1.X敏電阻敏電阻（1）光敏電阻：用半導體材料制成，電阻

5、值隨光照）光敏電阻：用半導體材料制成，電阻值隨光照增強而減小，能夠把光照強弱這個光學增強而減小，能夠把光照強弱這個光學(gungxu)量量轉換為電阻這個電學量。它就象人的眼睛，可以看轉換為電阻這個電學量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強弱。到光線的強弱。二、常見二、常見(chn jin)的傳感器元件：的傳感器元件：（2）熱敏電阻：用半導體材料(cilio)制成，電阻隨溫度升高而減小，溫度特性曲線如圖.其它如：磁敏電阻、聲敏電阻、壓敏電阻、濕敏電阻等。第9頁/共27頁第九頁，共28頁。3.電容式位移傳感器：能夠把物體的位移這個力學量轉換(zhunhun)為電容這個電學量。4.霍爾元件：能夠把磁感

6、強度(qingd)這個磁學量轉換為電壓這個電學量。2.金屬熱電阻：金屬熱電阻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。 金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好，測溫范圍(fnwi)大，但靈敏度較差；與金屬熱電阻相比，熱敏電阻的靈敏度較好。第10頁/共27頁第十頁，共28頁。三、傳感器的簡單三、傳感器的簡單(jindn)應用應用1、力電傳感器：力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、速度、加速度等）轉化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應用于社會生產、現代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航(un xn do hn)系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。2

7、、熱電傳感器（溫度傳感器）：熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高(shn o)減?。ㄅc金屬熱電阻的特性相反）的原理制成的, 它能用把溫度這個熱學量轉換為電壓這個電學量。如各種家用電器(空調、冰箱、熱水器、飲水機等)的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。 3、光電傳感器：光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。路燈的控制、鼠標器、光電計數器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。第11頁/共27頁第十一頁，共28頁。4、磁電傳感器霍爾元件(yunjin)的應用霍爾元件(yunjin)：如圖所示，在一個很小的矩形半導體薄片上，制作四個電極C、D、E、F，就制成為一個霍爾元件(yunjin)

8、。dIBkUH 霍爾電壓(diny)：其中k為比例系數，稱為霍爾系數，其大小與薄片的材料有關。一個霍爾元件的厚度d、比例系數k為定值，再保持I恒定，則電壓UH的變化就與B成正比，因此，霍爾元件又稱磁敏元件.UHBCDEFI霍爾元件能夠把磁感強度(磁學量)轉換為電壓(電學量)第12頁/共27頁第十二頁，共28頁。推導霍爾電壓推導霍爾電壓(diny)的公式的公式 設載流子的電荷量為設載流子的電荷量為q q，沿電流方向定向運動的平，沿電流方向定向運動的平均速率為均速率為v v，單位體積內自由移動，單位體積內自由移動(ydng)(ydng)的載流子數為的載流子數為n n，垂直電，垂直電流方向導體板的橫

9、向寬度為流方向導體板的橫向寬度為a a，則電流的微觀表達式為，則電流的微觀表達式為 載流子在磁場中受到的洛倫茲力載流子在磁場中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側移，兩個側面出現電勢差載流子在洛倫茲力作用下側移，兩個側面出現電勢差載流子受到的電場力為載流子受到的電場力為 當達到穩(wěn)定狀態(tài)時，洛倫茲力與電場力平衡，即當達到穩(wěn)定狀態(tài)時，洛倫茲力與電場力平衡，即 由式得由式得 式中的式中的nqnq與導體的材料有關，對于確定的導體，與導體的材料有關，對于確定的導體，nqnq是常數。是常數。令令 則上式可寫為則上式可寫為 nqadvI aUqFHqvBf qvBaUqHnqdIBUHnqk1dIBkUH

10、第13頁/共27頁第十三頁，共28頁。例例1下列說法正確下列說法正確(zhngqu)的是的是 ( ) A話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉換為聲信號轉換為聲信號B樓道里的燈只有天黑時出現聲音才亮，說明它的樓道里的燈只有天黑時出現聲音才亮，說明它的控制電路中只有聲傳感器控制電路中只有聲傳感器C電子秤所使用的測力裝置能將受到的壓力大小的電子秤所使用的測力裝置能將受到的壓力大小的信息轉化為電信號信息轉化為電信號D光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量這個電學量C D第14頁/共27頁第十四頁，

11、共28頁。例2傳感器是把非電學量（如高度、溫度、壓力等）的變化轉換成電學量變化的一種元件，它在自動控制中有著廣泛的應用如圖是一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖金屬棒與導電液體構成一個(y )電容器，將金屬棒和導電液體分別與直流電源的兩極相連接，從電容C和導電液與金屬棒間的電壓U的變化就能反映液面的升降情況，判斷正確的是（ ）A.電源接通后，電容C減小，反映h減小B. 電源接通后，電容C減小，反映h增大C.電源接通再斷開后,電壓U減小,反映h減小D.電源接通再斷開后,電壓U減小,反映h增大A D金屬棒金屬棒電介質電介質導電液導電液電介質電介質h第15頁/共27頁第十五頁，共28頁。例例3壓敏

12、電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖作原理如圖(a)所示將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣所示將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間小車上，中間(zhngjin)放置一個絕緣重球小車向右放置一個絕緣重球小車向右做直線運動過程中，電流表示數如圖做直線運動過程中，電流表示數如圖(b)所示下列判斷所示下列判斷正確的是正確的是 ( )A從從t1到到t2時間內，小車做勻速直線運動時間內，小車做勻速直線運動B從從t1到到t2時間內，小車做加速度變大的直線

13、運動時間內，小車做加速度變大的直線運動C從從t2到到t3時間內，小車做勻速直線運動時間內，小車做勻速直線運動D從從t2到到t3時間內，小車做勻加速直線運動時間內，小車做勻加速直線運動A ER壓敏電阻壓敏電阻(a)tIOt1(b)t2t3B D第16頁/共27頁第十六頁，共28頁。例例3壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小。某實驗壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小。某實驗小組在升降機水平地面上利用壓敏電阻設計了判斷升降小組在升降機水平地面上利用壓敏電阻設計了判斷升降機運動狀態(tài)的裝置。其工作原理圖如圖甲所示，將壓敏機運動狀態(tài)的裝置。其工作原理圖如圖甲所示，將壓敏電阻、定值電阻電阻、定值電阻R、電

14、流顯示器、電源、電流顯示器、電源E連成電路，在壓連成電路，在壓敏電阻上放置一個絕緣重物。敏電阻上放置一個絕緣重物。0t1時間內升降機停在某時間內升降機停在某一樓層一樓層(lu cn)處，處，t1時刻升降機開始運動，從電流時刻升降機開始運動，從電流顯示器中得到電路中電流顯示器中得到電路中電流i 隨時隨時間間t變化情況如圖乙所示。變化情況如圖乙所示。甲電流顯示器升降器絕緣重物壓敏電阻R第17頁/共27頁第十七頁，共28頁。則下列判斷正確的是則下列判斷正確的是 ( )A t1 t2時間內絕緣重物處于超重狀態(tài)時間內絕緣重物處于超重狀態(tài)B t3 t4時間內絕緣重物處于失重狀態(tài)時間內絕緣重物處于失重狀態(tài)C

15、升降機開始時可能停在升降機開始時可能停在10樓，從樓，從t1時刻時刻(shk)開始，開始，經向下加速、勻速、減速，最后停在經向下加速、勻速、減速，最后停在1 樓樓D升降機開始時可能停在升降機開始時可能停在1樓，樓，從從t1時刻時刻(shk)開始，經向上加速、開始，經向上加速、勻速、減速，最后停在勻速、減速，最后停在10樓樓0t1t2t3ti乙t4解：壓力增大，壓敏電阻的阻值(z zh)減小，電流增大，所以t1 t2時間(shjin)內處于失重狀態(tài)(加速下降或減速上升),t3 t4時間內處于超重狀態(tài)（減速下降或加速上升）,所以C正確。C第18頁/共27頁第十八頁，共28頁。例例4將如圖所示裝置安

16、裝在沿直軌道運動的火車車廂中，使將如圖所示裝置安裝在沿直軌道運動的火車車廂中，使桿沿軌道方向固定桿沿軌道方向固定, 就可以對火車運動的加速度進行檢測。閉就可以對火車運動的加速度進行檢測。閉合開關合開關S，當系統(tǒng)，當系統(tǒng)(xtng)靜止時，穿在光滑絕緣桿上的小球靜止時，穿在光滑絕緣桿上的小球停在停在O點，固定在小球上的變阻器滑片停在變阻器點，固定在小球上的變阻器滑片停在變阻器BC的正中的正中央，此時央，此時, 電壓表指針指在表盤刻度中央。當火車在水平方向電壓表指針指在表盤刻度中央。當火車在水平方向有加速度時有加速度時, 小球在光滑絕緣桿上移動，滑片小球在光滑絕緣桿上移動，滑片P 隨之在變阻器隨之

17、在變阻器上移動，電壓表指針發(fā)生偏轉。已知，當火車向左加速運動上移動，電壓表指針發(fā)生偏轉。已知，當火車向左加速運動時，電壓表的指針向右偏。則時，電壓表的指針向右偏。則 ( ) A電壓表指針向左偏電壓表指針向左偏,說明火車可能在向右做加速運動說明火車可能在向右做加速運動B電壓表指針向右偏電壓表指針向右偏,說明火車可能在向右做加速運動說明火車可能在向右做加速運動C電壓表指針向左偏電壓表指針向左偏,說明火車可說明火車可 能在向右做減速運動能在向右做減速運動D電壓表指針向左偏電壓表指針向左偏,說明火車可說明火車可 能在向左做加速運動能在向左做加速運動OBCSVPA第19頁/共27頁第十九頁，共28頁。

18、09年山東卷23（2） 例5.為了節(jié)能(ji nn)和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)。光控開頭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弱，光越強照度越大，照度單位為lx）。某光敏電阻Rp在不同照度下的阻值如下表： 根據表中數據，請在給定的坐標系（見答題卡）中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點。 如圖所示，當1、2兩端所加電壓上升至2V時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng)，請利用下列器材設計一個簡單電路。給1、2兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度降低至1.0（lx）時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內完成電路原理圖。（不考慮控制開關對所設計電路的影響）第20頁/共27頁第二十頁，共28頁。 提供的器材如下(rxi)： 光敏電阻Rp（符號 ，阻值見上表） 直流電源E（電動勢3V，內阻不計）； 定值電阻：R1=10k，R2=20k，R3=40k（限選其中之一并在圖中標出） 開關S及導線若干。如圖，阻值隨照度(zho d)增加而非線性減小。原理圖如下。 第21頁/共27頁第二十一頁，共28頁。傳感器的應用傳感器的應用(yngyng)模式模式容易容易(rngy)控控制制 容