知識(shí)講解傳感器及其應(yīng)用應(yīng)用實(shí)例

1、傳感器及其應(yīng)用(應(yīng)用實(shí)例)編稿：張金虎 審稿：李勇康【學(xué)習(xí)目標(biāo)】.傳感器的傳感元件是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化電學(xué)量的。.傳感器的應(yīng)用模式：如如何實(shí)現(xiàn)信的放大、轉(zhuǎn)換顯示和執(zhí)行等。(這些內(nèi)容限于高中水平只要求了解，不要求理解或掌握)【要點(diǎn)梳理】知識(shí)點(diǎn)一、溫度傳感器的應(yīng)用一一電飯鍋.感溫鐵氧體(1)組成：氧化鎰、氧化鋅和氧化鐵粉末。(2)特點(diǎn)：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫度達(dá)到約103c時(shí)，失去鐵磁性。(3)居里點(diǎn)：又稱居里溫度，即指 103c。.電飯鍋的結(jié)構(gòu)如圖所示：內(nèi)膽底感型產(chǎn)彈簧電熱板.電飯鍋的工作原理開始煮飯時(shí)，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸

2、點(diǎn)接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)水保持100c不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，溫度升至 居里點(diǎn)103c時(shí)，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點(diǎn)分離，切斷電 源從而停止加熱。要點(diǎn)詮釋：如果用電飯鍋燒水，在水沸騰后因?yàn)樗疁乇３衷?00c ,故不能自動(dòng)斷電，只有水燒干后，溫度升高到 103c才能自動(dòng)斷電。知識(shí)點(diǎn)二、溫度傳感器的應(yīng)用一一測(cè)溫儀.常見測(cè)溫元件：熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等。.溫度傳感器測(cè)溫儀的優(yōu)點(diǎn)：可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值，因?yàn)闇囟刃抛兂呻娦藕罂?以遠(yuǎn)距離傳輸。知識(shí)點(diǎn)三、光傳感器的應(yīng)用.機(jī)械式

3、鼠標(biāo)：其內(nèi)部組成如圖所示，包括滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接 收管(光傳感器)。O;紗射管紅外接收管向一滾輪工作原理：鼠標(biāo)器移動(dòng)時(shí)，滾球的運(yùn)動(dòng)通過滾軸帶動(dòng)兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外接收管就收到 斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信，計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x、y兩個(gè)方向的脈沖信，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。.火災(zāi)報(bào)警器如圖所示為利用煙霧對(duì)光的散射來工作的一種火災(zāi)報(bào)警器。帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時(shí)，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照 射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出

4、警報(bào)。要點(diǎn)詮釋：常見的光傳感器：光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等。知識(shí)點(diǎn)四、常見傳感器的應(yīng)用實(shí)例.生活中的傳感器(1)與溫度控制相關(guān)的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)、消毒碗柜等，都 用到溫度傳感器。(2)紅外傳感器：自動(dòng)門、家電遙控器、生命探測(cè)器、非接觸紅外測(cè)溫儀以及防盜、 防火報(bào)警器等。(3)照相機(jī)中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器。.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)濕度傳感器：判斷農(nóng)田的水分蒸發(fā)情況，自動(dòng)供水或停水。(2)溫度傳感器和濕度傳感器，可對(duì)上百個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度和濕度監(jiān)測(cè)。由于有了十分先 進(jìn)可靠的測(cè)試技術(shù)，有效地減少了霉變現(xiàn)象。.工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)生產(chǎn)的自動(dòng)化和

5、半自動(dòng)化。用機(jī)器人、自動(dòng)化小車、自動(dòng)機(jī)床、各種自動(dòng)生產(chǎn)線 或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等工作。各種傳感器使生產(chǎn)的自動(dòng)運(yùn) 行保持在最佳狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高效率和產(chǎn)量，節(jié)約原材料等。(2)在數(shù)控機(jī)床中的位移測(cè)量裝置，就是利用高精度位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量，從而 實(shí)現(xiàn)對(duì)零部件的精密加工。.飛向太空的傳感器在航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用得較早，也應(yīng)用得較多，在運(yùn)載火箭、載人飛船中， 都應(yīng)用了大量的傳感器供遙測(cè)和遙控系統(tǒng)使用。這些傳感器對(duì)控制航天器的姿態(tài)、接收和發(fā)送信息、收集太空數(shù)據(jù)等都有重要作用。在載人飛船中還使用一類測(cè)量航天員各種生理狀況 的生理傳感器，如測(cè)量血壓、心電圖、

6、體溫等。知識(shí)點(diǎn)五、光控開關(guān).斯密特觸發(fā)器當(dāng)輸入端電壓逐漸上升到某一個(gè)值（1.6 V）時(shí)，輸出端會(huì)突然突然從高電平跳到低電平（0.25 V ）,當(dāng)輸入端電壓下降到另一個(gè)值（0.8 V ）時(shí)，輸出端會(huì)從低電平跳到高電平（3.4 V）。.工作原理對(duì)于如圖所示的光控電路：I D LEDaI白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電壓，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端 平跳到低電平，則發(fā)光二極管 明熄滅，天暗自動(dòng)開啟的目的。A的電壓上升到某個(gè)值（1.6 V ）,輸出端Y突然從高電 LED導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)

7、于路燈亮了），這樣就達(dá)到了使路燈天要點(diǎn)詮釋：要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)照亮，應(yīng)該把R,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(dá)到某個(gè)值（如1.6 V）,就需要RG的阻值達(dá)到更大，即天色更暗。3.課本圖乙電路分析由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈模仿路燈， 就要使用繼電器來啟閉供電電路，如圖所示。燈泡可用“ 6V0.3A ”的，繼電器可以使用 HRS1HS型微型繼電器以 便能夠插在實(shí)驗(yàn)板上。圖中 J為繼電器，工作電壓為 5 V, Ja為它的常開觸點(diǎn)。要點(diǎn)詮釋：（1）二極管具有單向?qū)щ娦?，在電路中不能反接，否則電磁繼電器將不能正 常工作。（2）圖中J與Ja是相互聯(lián)系的整體。(3)在

8、控制電路中之所以并聯(lián)一只二極管，是為了防止電磁繼電器釋放銜鐵時(shí)線圈中 的自感電動(dòng)勢(shì)損壞集成電路。二極管的存在可以提供自感電流的通路。知識(shí)點(diǎn)六、溫度報(bào)警器電路原理如圖所示，常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端 A處于低電平，輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端 A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)，其輸出端由高電平跳 到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，R1的阻值不同，則報(bào)警溫度不同。要點(diǎn)詮釋：要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)減小Ri的阻值，Ri阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越

9、小，即溫度越高。 知識(shí)點(diǎn)七、一些元器件的原理和使用.普通二極管和發(fā)光二極管(1)都具有單向?qū)щ娦浴?2)發(fā)光二極管除了具有單向?qū)щ娦酝?，?dǎo)電時(shí)還能發(fā)光。普通的發(fā)光二極管是用磷 化錢或磷神化錢等半導(dǎo)體材料制成，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，該類發(fā)光二極管的正向?qū)妷捍笥?.8 V。.晶體三極管(1)晶體三極管能夠把微弱的信放大。晶體三極管的三極分別是發(fā)射極e、基極b和集電極c。(2)傳感器輸出的電流或電壓很微弱，用一個(gè)三極管可以放大幾十倍以至上百倍。三 極管的放大作用表現(xiàn)為基極 b的電流對(duì)集電極c的電流起了控制作用。.邏輯電路(1)對(duì)于與門電路，只要一個(gè)輸入端輸入為“0”，則輸出端一定是“ 0；反之，

10、只有當(dāng)所有輸入端都同時(shí)為“1”，輸出端才是“ 1”。(2)對(duì)于或門電路，只要有一個(gè)輸入端輸入為“1”，則輸出端一定是“ 1；反之，只有當(dāng)所有輸入端都為“ 0”時(shí)，輸出端才是“ 0”。(3)非門電路中，當(dāng)輸入端為“0”時(shí)，輸出總是“ 1”；當(dāng)輸入端為“ 1”時(shí)，輸出端反而是“ 0”。非門電路也稱反相器。(4)斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門?！镜湫屠}】類型一、溫度傳感器的應(yīng)用例1.如圖所示是電飯煲的電路圖，S是一個(gè)控溫開關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)（103C）時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開，S2是一個(gè)自動(dòng)控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于 70c時(shí)，會(huì)自 動(dòng)閉合；溫度高于80 C時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開，紅燈是加熱時(shí)的指示

11、燈， 黃燈是保溫時(shí)的指示燈,分流電阻R1 =R2 =500 Q,加熱電阻絲 R3 =50 Q ,兩燈電阻不計(jì)。(1)計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下,電飯煲消耗的電功率之比。簡要回答，如果不閉合開關(guān)Si ,能將飯煮熟嗎?【思路點(diǎn)撥】先搞清楚 Si、S2兩控溫開關(guān)的作用，在明確控溫過程。S、S2兩控溫開關(guān)的作【答案】見解析【解析】本題考查了溫度傳感器的實(shí)際應(yīng)用，解題關(guān)鍵是清楚 用。（1）電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動(dòng)閉合，同時(shí)手動(dòng)閉合 S，這時(shí)黃燈短路,紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80C時(shí)，S2自動(dòng)斷開，仍閉合；水燒開后，溫 度升高到居里點(diǎn)103c時(shí)，開關(guān)Si自動(dòng)斷開，這時(shí)飯已煮熟，黃燈亮，

12、電飯煲處于保溫狀 TOC o 1-5 h z 態(tài)，由于散熱，待溫度降至 70 C時(shí)，S2自動(dòng)閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到80C時(shí),S2又自動(dòng)斷開，再次處于保溫狀態(tài)。r U2U2（2）加熱時(shí)電飯煲消耗的電功率P2 = ，保溫時(shí)電飯煲消耗的電功率F2 =,%R + %兩式中cR2R3500 5050011F2 =-2-=復(fù) =夏。R2 R3500 50從而有50050011500-= 12。11(3)如果不閉合開關(guān) S，開關(guān)&總是閉合的，R1被短路，功率為當(dāng)溫度上升到 80c時(shí)，&自動(dòng)斷開，功率 P降為P2,溫度降低到70C ,0自動(dòng)閉合溫度只能在70c80c之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯。

13、【總結(jié)升華】熟悉電飯煲的工作原理，明確控溫過程是解題的關(guān)鍵。例2. (2016北京四中三模)如圖所示，一熱敏電阻 Rt放在控溫容器 M內(nèi)；A為毫安 表，量程6 mA,內(nèi)阻為數(shù)十歐姆；E為直流電源，電動(dòng)勢(shì)約為3 V,內(nèi)阻很??；R為電阻箱， 最大阻值為999.9 Q, S為開關(guān)。已知 Rt在95 C時(shí)的阻值為150 Q,在20 C時(shí)的阻值 約為550 Qo現(xiàn)要求在降溫過程中測(cè)量在 2095 C之間的多個(gè)溫度下 Rt的阻值。(1)在圖中畫出連線，完成實(shí)驗(yàn)原理電路圖。(2)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：a.依照實(shí)驗(yàn)原理電路圖連線。b.調(diào)節(jié)控溫容器 M內(nèi)的溫度，使得 Rt的溫度為95 C。c.將電阻箱調(diào)到適

14、當(dāng)?shù)淖柚担员ＷC儀器安全。d.閉合開關(guān)。調(diào)節(jié)電阻箱，記錄電流表的示數(shù)I。，并記錄 。e.將Rt的溫度降為(20 95 C)；調(diào)節(jié)電阻箱，使得電流表的讀數(shù) 記錄。f,溫度為T1時(shí)熱敏電阻的電阻值 Rt1 =。g,逐步降低T1的數(shù)值，直到20 C；在每一溫度下重復(fù)步驟efo【答案】(1)見解析(2)d.電阻箱的讀數(shù) R0； e.仍為I0電阻箱的讀數(shù) R1； f. R0-R1+150 Q【解析】(1)電阻箱的最大阻值與熱敏電阻的最大阻值相差不大，因此電阻箱應(yīng)與熱敏 電阻串聯(lián)。如圖：(2)本實(shí)驗(yàn)原理是當(dāng)電路的兩種狀態(tài)的電流相等時(shí)，外電路的總電阻相等。95 C和Ti時(shí)對(duì)應(yīng)的電路的電阻相等，有150 0+

15、 Rq=Rti + Ri,即Rn= RR+150 d類型二、光傳感器的應(yīng)用例3.如圖甲所示為一測(cè)量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定。電流表內(nèi) 阻不計(jì)，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強(qiáng)，測(cè)得流過電阻R的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖乙所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)光控電路。光敏電阻的阻值變化，流【思路點(diǎn)撥】由光敏電阻的特性曲線判斷：當(dāng)入射光增強(qiáng)時(shí), 過光敏電阻的電流變化。根據(jù)題意設(shè)計(jì)出的路燈自動(dòng)控制電路。【答案】如圖所示【解析】由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大。根據(jù)題意設(shè)計(jì)的路燈自動(dòng)控制電路如圖所示?？刂七^程是：當(dāng)

16、有光照時(shí)，光電流經(jīng)過放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器 吸合使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)斷開；當(dāng)無光照時(shí)，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個(gè)常閉觸點(diǎn)閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作?！究偨Y(jié)升華】光傳感器是重要的傳感器之一，人們運(yùn)用硫化鎘對(duì)可見光敏感的特性，制作路燈自動(dòng)開關(guān)、光照自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備。 利用某些半導(dǎo)體材料對(duì)紅外線敏感的特性， 制作遙控設(shè)備，廣泛地應(yīng)用在電視機(jī)、錄像機(jī)、空調(diào)、影碟機(jī)等家庭用電器的操作中，由于 對(duì)紅外線敏感的元件對(duì)可見光不敏感，用它制作的裝置不受可見光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛。例4.如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)

17、光二極管（電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng)），且R與D距離不變，下列說法中正確的是（）B.當(dāng)滑動(dòng)觸頭C.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí),P向右移動(dòng)時(shí),L消耗的功率減小L消耗的功率可能不變D .無論怎樣移動(dòng)觸頭P, L消耗的功率都不變【答案】A【解析】本題考查了光敏電阻的特性及電路分析知識(shí)。電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)， 發(fā)光二極管發(fā)光變強(qiáng)， 光敏電阻的電阻變小， 所以電流變大，則 L的功率變大?！究偨Y(jié)升華】搞清光敏電阻的特點(diǎn)和注意電源電壓是恒定的是解決本題的關(guān)鍵。類型三、電磁繼電器與自動(dòng)控制例5.如圖所示為低壓控制電路操縱路燈工作的電路，試分析其工作原理。【思路點(diǎn)撥】先搞

18、清楚電磁繼電器的工作原理，再分析控制電路原理。【答案】見解析【解析】(1)電磁繼電器的工作原理因集成電路允許通過的電流較小，白熾燈泡工作電流較大， 所以使用繼電器來啟閉工作電路。如圖所示，虛線框內(nèi)是電磁繼電器，D為動(dòng)觸點(diǎn)，E是靜觸點(diǎn)。當(dāng)線圈 A中通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵 B向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)觸點(diǎn) D向下與E接觸，工作電路接通； 當(dāng)線圈A中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵 B在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn) D與E分 離，自動(dòng)切斷工作電路。(2)控制電路原理天較亮?xí)r，光敏電阻 Rg阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端 A電勢(shì)較低，則輸出端 Y輸出高電平，線圈中無電流，工作電路不通；天較暗時(shí)，光敏電阻R

19、g電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過線圈A,電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動(dòng)開啟；天明后,Rg阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端 A電勢(shì)逐漸降低，降到一定值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線圈A不再有電流，電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅?！究偨Y(jié)升華】在控制電路中之所以并聯(lián)一只二極管，是為了防止電磁繼電器釋放銜鐵時(shí)線圈中的自感電動(dòng)勢(shì)損壞集成電路。二極管的存在可以提供自感電流的通路。舉一反三:【高清課堂：傳感器（原理及典型應(yīng)用）例 7】【變式】如圖甲所示為熱敏電阻的R-1圖像，圖乙為用熱敏電阻 R和繼電器組成的一個(gè)簡

20、單恒溫箱溫控電路。 繼電器線圈的電阻為10Q ,當(dāng)線圈中的電流大于或等于 20mA時(shí), 繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池電動(dòng)勢(shì)E=9.0V,內(nèi)阻不計(jì)。圖乙中的電源是恒溫箱加熱器的電源，則：甲 乙A.應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A B端B.應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C、D端 ,. C.如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在50C ,可變電阻R的值應(yīng)調(diào)節(jié)到350Q ,. _ _ _D.如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在50C ,可變電阻R的值應(yīng)調(diào)節(jié)到360Q【答案】AC 類型四、溫度報(bào)警器例6.型為74LS14的集成塊里面有 6個(gè)非門，其引腳如圖甲所示，這種非門由于性能特別，稱為斯密特觸發(fā)器。當(dāng)加在它的輸

21、入端A的電壓逐漸上升到某個(gè)值（1.6 V）時(shí)，輸出端Y會(huì)突然從高電平跳到低電平（0.25 V ）,而當(dāng)輸入端 A的電壓下降到另一個(gè)值的時(shí)候（0.8 V）, Y會(huì)從低電平跳到高電平（3.4 V）。斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信 轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信，而這正是進(jìn)行自動(dòng)控制所必須的。Yc心6A6Y?A?Y4A4Ynnnnnnn儂 曲 曲 曲 曲unDr1A JY 二丫 3Y GND甲現(xiàn)用斯密特觸發(fā)器與熱敏電阻Rt組成溫度報(bào)警器，電路如圖乙所示，圖中蜂鳴器可以選用YMD或HMB型，它兩端的直流電壓為 4 V6 V時(shí)會(huì)發(fā)出鳴叫聲； RT為熱敏電阻,常溫下阻值約幾百歐，溫度升高時(shí)阻值減小。R1的最大電阻

22、可在1 kQ2 kQ間選擇。接通電源后，先調(diào)節(jié) R1,使蜂鳴器在常溫下不發(fā)聲。再用熱水使熱敏電阻的溫度上升，到達(dá)某一溫度時(shí)就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。請(qǐng)你說明這個(gè)電路的工作原理。想一想：怎樣能夠使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才 報(bào)警？【答案】見解析【解析】該電路的工作原理是：常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端 Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)溫度升高時(shí)， 熱敏電阻研阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值(高電平)時(shí)，其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，R的阻值不同，報(bào)警溫度不同。要使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警，應(yīng)減小

23、Ri的阻值，Ri阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高。【總結(jié)升華】斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門，常用符毋表示；在邏輯電路中，經(jīng)常把電勢(shì)的高低叫做“電平”的高低，“輸出低電平”的意思是，輸出端處于低電勢(shì)的狀O類型五、傳感器的其他應(yīng)用例7.如圖甲所示是一種懸球式加速儀，它可以用來測(cè)定沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的列車的加速 度。金屬球的質(zhì)量為 m ,它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長為L的均勻電阻絲，其阻值為R,金屬絲與電阻絲接觸良好， 摩擦不計(jì)；電阻絲的中心 C焊 拉一根導(dǎo)體絲，從 O點(diǎn)引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個(gè)電壓表V ,金屬絲和導(dǎo)線電

24、阻不計(jì)。圖中虛線 OC與AB垂直，且OC=h,電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上， 整個(gè)裝置固定在列車中，使AB沿前進(jìn)的方向。列車靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬絲偏離豎直方向，從電壓表V的讀數(shù)變化可以測(cè)出加速度的大小。(1)當(dāng)列車向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，試導(dǎo)出加速度a與電壓表讀數(shù)U/的關(guān)系式(用U，、U、L、h及重力加速度g等表示)。(2)用導(dǎo)出的a與U/的關(guān)系式說明表盤上 a的刻度是否均勻？(3) C點(diǎn)設(shè)置在電阻絲 AB中點(diǎn)的原因是 ，對(duì)電壓表的選擇有什么特殊要求Hl甲 乙【思路點(diǎn)撥】畫出受力圖，由牛頓第二定律及幾何關(guān)系得出加速度與有效電阻絲長度及 高度的的關(guān)系，再

25、用電壓與電阻的關(guān)系，推出加速度a與電壓表讀數(shù) U/的關(guān)系式（用Uz、U、L、h及重力加速度 g等表示）。分析這個(gè)關(guān)系得出第二問；考慮加速度的方向性做出第三問?！敬鸢浮恳娊馕觥窘馕觥浚?）設(shè)列車加速度為a時(shí)，小球偏離豎直方向 8角，此時(shí)小球受力情況如圖乙 所示，根據(jù)牛頓第二定律得：mgtan=ma TOC o 1-5 h z 因?yàn)閠an6 =DCh,DC _由兩式得：a=g ；h又設(shè)列車加速度為 a時(shí)，電壓表讀數(shù)為 UU Rdc DC一=, U Rab LU L 由仔DC =,UU L 代入得a = g。Uh（2）由式可知，g、L、U、h均為常數(shù)，則列車加速度。與電壓表讀數(shù) U/成正比， 可將電

26、壓表上的刻度一一對(duì)應(yīng)地改成加速度 a的數(shù)值，因而可知表盤上加速度 a的刻度與 電壓表上刻度一樣是均勻的。（3）列車可能加速運(yùn)動(dòng)也可能減速運(yùn)動(dòng)（加速度方向變化）；電壓表中間刻度為零?！究偨Y(jié)升華】加速度傳感器實(shí)際上是變式加速度計(jì)，它將加速度信轉(zhuǎn)化為電壓信輸出， 關(guān)鍵要找到加速度與輸出電壓的關(guān)系。舉一反三:【高清課堂：傳感器（原理及典型應(yīng)用）例9】【變式】可測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，元件 A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為 k、自然長度為l ,電源的電動(dòng)勢(shì)為 E、內(nèi)阻不計(jì)。 滑動(dòng)變阻器

27、總長也為l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)P在B點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度 與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), 試寫出輸出電壓 U與切的函數(shù)式。UUUUUUUUUUU I.Io瑜出電壓仃rP TOC o 1-5 h z . -BC【答案】U = Em 2/(k-m 2)【解析】設(shè)彈簧伸長 x,則2、kx=mo (l +x).22、x=mo l /(k - m ).設(shè)滑動(dòng)變阻器單位長度的電阻為riU = IRx = Exr1/lr1 = Ex/l .U = Em- 2/(k - m 2).例8.如圖所示裝置為一監(jiān)測(cè)鍋爐內(nèi)的壓力大小的報(bào)警器，在壓力小于某個(gè)安全值時(shí), 綠燈亮；當(dāng)壓力超過安全值時(shí)，紅燈亮、電鈴響，進(jìn)行報(bào)警。試說明其工作原理。電源綠燈【答案】見解析【解析】當(dāng)爐內(nèi)溫度超過安全值時(shí)，活塞推動(dòng)金屬片使1、2觸點(diǎn)連接，電磁鐵通電把銜鐵吸下來，使3、5點(diǎn)接通，紅燈亮，電鈴響，從而起到報(bào)警作用?！究偨Y(jié)升華】本題關(guān)鍵是看懂電磁繼電器電路和指示燈電路，并能分析得到兩電路之間的聯(lián)系。舉一反三:【高清課堂：傳感器（原理及典型應(yīng)用）例8】【變式】如圖所示為大型電子地磅電路圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì).不稱物體時(shí)，滑片P在A端，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較??；稱物體時(shí)，在