傳感器應用課件

傳感器的應用一般情況下傳感器產(chǎn)生的電壓（流）等電學物理量的信號值都相當微弱的，難以帶動執(zhí)行機構(gòu)去實現(xiàn)控制動作，所以一般都是將傳感器和各種門電路、放大電路等結(jié)合在一起使用的。傳感器應用的一般模式一、力傳感器的應用——1電子秤閱讀教材，思考并回答問題：（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡述力傳感器的工作原理。（3）應變片能夠把什么力學量轉(zhuǎn)化為什么電學量？應變片能夠把物體形變這個力學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量（輸出應變片上下表面的電壓差值）形變（力學量）電壓（電學量）轉(zhuǎn)換金屬梁1.關(guān)于電子秤中應變式力傳感器的說法正確的是 （ ）A.應變片多用半導體材料制成B.當應變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之，變小C.傳感器輸出的是應變片上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大ABD

2：（2003上?？碱}）演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是()A.物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B.物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化C.物體M不動時，電路中沒有電流D.物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)B1、動圈式話筒：膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生周期性變化的感應電流。二、聲傳感器的應用——話筒2、電容式話筒：金屬膜片M

和固定電極

N

形成一個電容器,M

在聲波作用下振動,電容器的電容作周期性變化，電阻R

兩端的電壓也做相應的周期性變化。絕緣支架例題：（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，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｏ铝姓f法正確的是()A該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的B

該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的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)生感應電動勢B金屬板金屬膜振動膜外電路圖5例題：如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，導致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導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A3、駐極體話筒：它由內(nèi)部的駐極體塑料膜感受聲波，其工作原理與電容式話筒類似，但是工作的電壓只須3～6V，＋＋＋－－－特點：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，常用在盒式錄音機、聲控玩具等便宜的家電上常溫下兩觸點分離。溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點接觸。三、溫度傳感器的應用——1.電熨斗雙金屬片溫度傳感器：電燙斗的構(gòu)造思考與討論：●常溫下兩觸點是接觸還是分離？●如何用調(diào)溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫度？練習、

如圖所示是一種熱敏電阻（PTC元件）的電阻R隨溫度t變化的關(guān)系圖線，這種元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能．常見的電熱滅蚊器中就使用這種元件來加溫并控制溫度．如果將該元件接到220V恒定電壓下，則A．通電后，其電功率先增大后減小B．通電后，其電功率先減小后增大C．當其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1不變D．當其發(fā)熱功率等于散熱功率時，溫度保持在t1

到t2之間的某一值不變t/℃Rt2t1ADM2.冰箱溫度控制器(問題與練習1)4、彈簧片1、測溫泡2、細管3、彈性金屬盒5、動觸點6、靜觸點7、拉桿8、凸輪9、連桿思考與討論：1、為什么溫度較高時壓縮機自動工作，達到設(shè)定低溫后就自動停止工作？2、凸輪為什么可以改變設(shè)定的溫度？氯甲烷及它的蒸氣3、恒溫箱溫控器(問題與練習3)思考與討論：1、應該把恒溫箱中的加熱器接在A、B還是C、D之間呢？2、要使箱內(nèi)溫度保持100℃，可變電阻R′值應調(diào)節(jié)多大？感溫越鐵氧盈體的禁“居豈里點響”：感溫通鐵氧啦體在勁常溫榜下具棋有鐵效磁性伙，但麻溫度猶升高倦到10灑3℃時便字失去樂了鐵星磁性握，這逼個溫催度稱鼻為這滅種材吐料的順“居賄里溫渠度”憲或“擋居里芬點”息。4跪.電飯妙鍋電飯防鍋的遼構(gòu)造思考啊與討屑論：●開始瀉做飯慈時為我什么字要壓籌下開痰關(guān)按則鈕？●若用結(jié)電飯書鍋燒淺水，址水在好沸騰債以后竟是否書會自敗動斷學電？5、測京溫儀用溫惱度傳襖感器教可以顆把溫禍度轉(zhuǎn)駕換為升電信腳號。察測溫歸元件板可以綠是熱存敏電拘阻、醉金屬葬熱電肅阻、莫熱電棟偶、勺紅外豪線敏粉感元性件等備。電信啟號可務以遠徑距離碼輸送續(xù)，因蓮而溫哲度傳謀感器亂可以在遠距本離讀薯取溫財度。熱電社偶：轉(zhuǎn)將兩死種不罷同材誤料的料導體腸或半幅導體A和B焊接慨起來升，構(gòu)伶成一董個閉絲式合回剃路，雄當導嚇體A和B的兩違個焊據(jù)接點1和2之間樣存在復溫差態(tài)時，凡兩者遭之間木便產(chǎn)肉生電枝動勢,因而揚在回增路中店形成放一定恨大小推的電叔流,這種曾現(xiàn)象茄稱為校熱電唯效應日。熱牌電偶脹就是勝利用須這一階效應源來工觀作的滴。將微形機輔冬助實疾驗系足統(tǒng)所廳配的池溫度伏傳感折器與腫計算齡機連欄接，關(guān)可以譜實現(xiàn)淹數(shù)據(jù)孟采集伴、處粗理、揭畫圖耳的智犧能化摔功能等。四、浴光傳酒感器變的應球用——胖1.鼠標饒器鼠標策中的壩紅外系接收王管就防是光魂傳感煙器。錄鼠標狂移動壁時，源滾球悉帶動x、y方向煉兩個么碼盤刺轉(zhuǎn)動起，紅病外管重接收遼到一駱個個姐紅外鼠線脈筆沖。蛋計算畢機分用別統(tǒng)繩計x、y兩個虜方向話上的晴脈沖英信號瓜，就笑能確顯定鼠壘標的討位置饞。2.火災統(tǒng)報警缺器光電閑三極燦管是料煙霧唉火警懇報警服器中罷的光承傳感葡器。知平時救，發(fā)盡光二懼極管主發(fā)出喉的光趁被不望透明討擋板柳擋住坡。當度有煙宴霧時柳，煙役霧對逐光有陣散射蓮作用份，光為電三幅極管懲接收他到散嚼射光中，電楊阻變腫小，早使報騎警電烏路工岔作。小積結(jié)1、溫度傳感應器的應花用（1）電飯賊鍋（2）測溫貪儀2、光傳感串器的應醫(yī)用（1）鼠標事器（2）火災呼報警家器溫度閱傳感想器的雜應用【例1】如圖仆甲為大在溫饞度為10員℃左右耳的環(huán)崇境中末工作裁的某潛自動慘恒溫跪箱原存理簡寫圖，艷箱內(nèi)濕的電女阻R1=20趁k出Ω，R2=10娘k鴨Ω，R3=40熟k度Ω，Rt為熱肯敏電捎阻，而它的學電阻味隨溫濟度變褲化的念圖線閃如圖碗乙所鍬示．宵當a、b端電笨壓Uab<0時，振電壓餐鑒別封器會壩令開碧關(guān)S接通粱，恒賀溫箱沖內(nèi)的砌電熱債絲發(fā)字熱，艦使箱舌內(nèi)溫閑度提蘭高；蛾當Uab>0時，妙電壓橋鑒別嫂器使S斷開沿，停尿止加劣熱，抱恒溫鏈箱內(nèi)潛的溫部度恒撓定在__貍__稀__璃__早_℃．35解：受設(shè)電撕路兩夾端電銜壓為姓為U，當Uab=0時，有解得Rt=20鳳k輸Ω由圖殺乙可拒知，賭當Rt=20距k忽Ω時，t=35文℃．03年上失海高豬考18、圖1為某置一熱氣敏電漏阻R(電阻域值隨戚溫度徒的改察變而奔改變滅，且鏡對溫斯度很閥敏感)的I-U關(guān)系充曲線假圖。⑴為犬了通罷過測陶量得協(xié)到圖1所示I-U關(guān)系獸的完航整曲逼線，擦在圖2和圖3兩個萍電路效中應粱選擇把的是登圖；簡達要說竟明理牲由：。（局電源溝電動極勢為9V，內(nèi)儲阻不夏計，典滑線棵變阻昂器的并阻值浮為0-專10穿0Ω）⑵在急圖4電路島中，芽電源泛電壓廣恒為9V，理永想電弄流表處讀數(shù)釘為70城mA，定珍值電趟阻R1=2緊50演Ω。由命熱敏西電阻荷的I-U關(guān)系雙曲線疫可知斷，熱好敏電蔽阻兩泛端的尊電壓度為__睜__筋__遺__虧V；電甩阻R2的阻敲值為Ω。⑶舉蠟出一暗個可確以應皂用熱訊敏電采阻的陪例子色：__暈__輛__缺__聯(lián)__獎__仍_。2電壓名可從0V調(diào)到妙所需辨電壓拌，調(diào)燈節(jié)范尸圍較蔽大解:庫⑵打I1=9均/2湖50茶=0偏.0乖36拾A=留36居mA桃I2=3包4m候A由圖1得UR=5意.2碧V5.優(yōu)2R2=(諒9-第5.復2)斧/儀0醫(yī).0漫34安=1培11喇.8唐Ω11日1.嫌6—萌11卸2.陡0熱敏茄溫度掏計VA圖2VA圖3I/mAU/V1234567500圖110203040AR1R2熱敏電阻圖4R9V光傳磁感器虎的應消用【例2】如圖躲所示荒為一膛實驗等小車劑中利淋用光凍電脈胞沖測棋量車抖速和坦行程紙的裝你置示俗意圖順。A為光泥源，B為光蠶電接榴收器憐，A、B均固歉定在肢車身塊上，C為小鞋車的窗車輪頁，D為與C同軸底相連紙的齒認輪。采車輪畜轉(zhuǎn)動超時，A發(fā)出腎的光押束通降過旋命轉(zhuǎn)齒慚輪上戀齒的級間隙捏后變渾成脈各沖光帶信號遙，被B接收蝴并轉(zhuǎn)竟換成踢電信皂號，叉由電哪子電朗路記含錄和嫂顯示匹。若弄實驗布顯示西單位鼓時間漁內(nèi)脈冒沖數(shù)勒為n，累個計脈惹沖數(shù)聰為N，則竹要測盜出小錦車的膝速度恒和行已程還饒必須釀測量常的物條理量崇和數(shù)糟據(jù)是，小爸車速耳度的西表達棕式為v=；行乎程的梳表達無式為=。車輪必的半織徑R和齒構(gòu)輪P光束肚原來劣是連膏續(xù)的寬，是州轉(zhuǎn)動欺的齒恐輪使滔光束絮變?yōu)殓R脈沖知，因壤此脈幣沖情較況必屆定與敏齒輪銀（或叫車輪存）的便轉(zhuǎn)動答有關(guān)累，也套就與岡速度斬和行躲程有濕關(guān)。根據(jù)閃速度誕的意沉義和葉車正綢常行竿駛的伙情況蜘，應仿有v=戴2π征R駛f，其許中R為車功輪的劣半徑衣，f為單牙位時蜻間內(nèi)騾車輪醉轉(zhuǎn)過蓄的圈浙數(shù)；芬若車素輪的蹄齒數(shù)劫為P，則拖轉(zhuǎn)一甲圈應院有P個脈核沖被B接收掙到，隊因此蝕有批代入嚇上式變，有同樣堂，根豎據(jù)行剝程的端意義以，應弓有，混其中f為整礙個行永程中握車輪龜轉(zhuǎn)過菌的圈宮數(shù)；匪而揪，汽所以可見蔬，還旱必須昨測量煎的物遍理量續(xù)和數(shù)色據(jù)是劇車輪薯的半補徑R和齒湯輪齒虛數(shù)P，速億度和阿行程室的表弓達式膚如上舒面兩亡式所媽示。3.如圖吳所示欣為光醬敏電芹阻自梅動計番數(shù)器奏的示蹦意圖瞧，其鄰中A是發(fā)擠光儀年器，B是傳哪送帶執(zhí)上物余品，R1為光校敏電阿阻，R2為定和值電證阻，嫩此光旨電計兄數(shù)器缸的基昌本工月作原榮理是測（肝）（A）當廳有光背照射R1時，辦信號拆處理啞系統(tǒng)早獲得置高電閥壓（B）當買有光痰照射R1時，剪信號嫌處理侍系統(tǒng)少獲得葵低電稻壓（C）信腿號處賠理系橫統(tǒng)每抓獲得若一次尊低電蒙壓就剪記數(shù)親一次（D）信唱號處飼理系護統(tǒng)每饅獲得前一次唐高電朽壓就較記數(shù)裙一次B葵DR2AR1信號處理系統(tǒng)圖3B力電轉(zhuǎn)換器＋＋－－輸出輸入受壓面4：某學綢生為勿了測糞量一驗個物掉體的混質(zhì)量版，找咽到一攔個力唉電轉(zhuǎn)婦換器淡，該姑轉(zhuǎn)換歐器的代輸出逃電壓治正比凡于受桌壓面付受到擇的壓涂力（翅比例恐系數(shù)科為k）如朽圖所省示，變測量糖時先貫調(diào)節(jié)牢輸入芬端的貧電壓撥，使逢轉(zhuǎn)換霸器空膛載時旗的輸漿出電屢壓為0；而憤后在秋其受塘壓面劍上放脊上物轟體，信即可套測得攔與物裙體的葉質(zhì)量利成正旁比的謎輸出狂電壓U?，F(xiàn)有師下列扒器材鞭：力械電轉(zhuǎn)吼換器未、質(zhì)稻量為m0的砝辱碼、騰電壓軌表、如滑動達變阻悅器、千干電平池一萄個、才電鍵睛及導臟線若熟干、邪待測服物體弊（可爪置于戀力電識轉(zhuǎn)換裁器的哲受壓死面上粗）。溪請完事成對越該物藝體的俱測量m。（1）設(shè)槽計一青個電犬路，墳要求店力轉(zhuǎn)然換器亭的輸株入電句壓可修調(diào)，擺并且科使電族壓的敬調(diào)節(jié)待范圍夕盡可覺能大掘，在煙方框仁中畫俱出完賓整的未測量晝電路服圖。（2）簡骨要說將明測肝量步悲驟，扔求出朋比例哭系數(shù)k，并集測出后待測妨物體鈔的質(zhì)氧量m。（3）請效設(shè)想芳實驗埋中可違能會躁出現(xiàn)總的一辯個問食題。力電轉(zhuǎn)換器＋＋－－輸出輸入受壓器SVR解析摔：呼（1）設(shè)走計的宏電路姜圖如千圖所止示，鄰輸入隨電壓伶采用幅分壓甲接法遠目的環(huán)是讓躍電壓度可調(diào)濫范圍刻盡可勇能大職。（2）測父量步叢驟：①調(diào)節(jié)腐滑動工變阻參器，積使轉(zhuǎn)復換器跡的輸?shù)鲭姙I壓為撒零。②將質(zhì)名量為m0的砝任碼放蒙在轉(zhuǎn)曲換器沿上，杰記下哲輸出指電壓U0。③將待飯測物博體放至在轉(zhuǎn)千換器溫上，伴記下殿輸出連電壓U1，由U0=k宋m0g得k=昏U0/m0g，測覆得U1=k母mg，所寨以m=屠m(xù)0U1/U0。（3）可萍能出折現(xiàn)的愛問題①因電體源電摟壓不繞夠而研輸出考電壓調(diào)不凡到零株。②待測舟物體蔥質(zhì)量需超出師轉(zhuǎn)換似器量禽程。2.加速俱度計冶問題棒與練然習21、兩身個電疲池的細電動需勢一樣送大2、滑斤片在濃中間鬧位置轉(zhuǎn)電壓表恥的讀傾數(shù)為音零3、P點電詳勢高芹與Q點時，訂指針冠向右本偏轉(zhuǎn)練習暑：慣僑性制膛導系舊統(tǒng)已劇廣泛席應用醋于導勵彈工杯程中紋，這積個系袖統(tǒng)的縱重要憑元件君是加麗速度競計。肥加速紐奉度計豎的構(gòu)須造和壟原理增的示吊意圖磚如圖系示，燭沿導君彈長距度方摧向安摧裝的壁固定謊光滑單桿上承套一蠅個質(zhì)粱量為m的滑證塊，贊滑塊窩的兩壩側(cè)分訂別與嘴勁度侮系數(shù)兄均為k的彈愧簧相辰連，濁兩彈醉簧的憐另一氧端與稀固定腎壁相權(quán)連。屆滑塊惑原來梯靜止摸，彈默簧處盟于自然住長度?；瑹魤K上漂有指挺針，設(shè)可通潔過標轉(zhuǎn)尺測進出滑鞋塊的搞位移裕，然羅后通吼過控獵制系憲統(tǒng)進瀉行制映導。闖設(shè)某筑段時賀間內(nèi)勾導彈憑沿水攤平方具向運烏動，流指針撞向左寒偏離O點的取距離局為S，則預這段概時間擱內(nèi)導員彈的婚加速俱度享（葡）A.方向梨向左屑，大鋒小為k站S/搶mB．方家向向臭右，更大小灘為k蛇S/鹽mC．方楊向向丙左，婚大小匙為2k駛S悉/mD.方向巡壽向右趁，大敏小為2k樹S精/m01010UPD(2柳)若電傻位器洪（可射變電期阻）振總長明度為L，其征電阻秤均勻返，兩躁端接減在穩(wěn)螞壓電煮源U0上，厲當導止彈以肅加速怪度a沿水鼻平方序向運揀動時饑，與組滑塊僅連接甩的滑棒動片P產(chǎn)生匙位移浩，此衫時可頭輸出嫂一個席電信找號U，作同為導可彈慣注性制艙導系且統(tǒng)的指信息至源，臂為控吸制導警彈運喪動狀赴態(tài)輸購入信宴息，檢試寫和出U與a的函縮慧數(shù)關(guān)吃系式貢。01010UPU0解：a=辣2k遇x/降m∴x=套ma筍/2溫kU=摟U0Rx/閱R田=歐U0x追/猾L=m貌aU0/被2k走L=m嚇U0a兔/可2k刑L∝劇a練習:可測恩量飛叮機、準航天志器、枯潛艇以的轉(zhuǎn)掩動角秩速度,其結(jié)牧構(gòu)如虧圖所寇示。炎當系留統(tǒng)繞哄軸OO視′轉(zhuǎn)動陷時，膚元件A發(fā)生虎位移有并輸薦出相患應的瓶電壓薪信號寄，成末為飛遙機、劣衛(wèi)星妹等的吉制導蔑系統(tǒng)溜的信飛息源拖。已過知A的質(zhì)喚量為m，彈護簧的章勁度憂系數(shù)潔為k、自激然長扛度為l，電溫源的僵電動咽勢為E、內(nèi)策阻不咐計。敞滑動優(yōu)變阻鼠器總間長也到為l，電潑阻分禿布均闖勻，臂系統(tǒng)升靜止扛時P在B點，匙當系搞統(tǒng)以抽角速侄度ω轉(zhuǎn)動歇時，沸試寫剖出輸獵出電抖壓U與ω的函騰數(shù)式煉。A

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PCBωOO′輸出電壓U解：設(shè)至彈簧慶伸長x臭,則kx侮=m轎ω2(l+x趕)∴x=工m救ω2l／(賴k-泳mω2)設(shè)滑掠動變枯阻器中單位鞋長度的電撇阻為r1U=怖IRx=E報xr1/lr1=課Ex寫/l∴U=語E矛m魂ω2／(k亞-mω2)練習圾、肝用如曠圖所總示的帝裝置榜可以妨測量特汽車蓬在水孫平路著面上繪做勻紗加速蓮直線禮運動助的加保速度秀．該說裝置罪是在公矩形富箱子應的前睛、后朵壁上殊各安治裝一盟個由呈力敏兇電阻帳組成肺的壓飛力傳漠感器悲．用費兩根懶相同震的輕藥彈簧友夾著亦一個榜質(zhì)量償為2.犧0柴kg的滑少塊可答無摩鉛擦滑厘動，罩兩彈拍簧的目另一塊端分以別壓劃在傳件感器a、b上，導其壓秋力大虜小可虹直接巧從傳湖感器遵的液日晶顯旨示屏辛上讀猶出．搬現(xiàn)將目裝置混沿運長動方莖向固殃定在杏汽車侄上，賭傳感芳器b在前卸，傳缸感器a在后恐．汽游車靜酒止時謊，傳沿感器a、b在的及示數(shù)輩均為10燃N（取g=10惑m／s2）．（1）若灣傳感屑器a的示請數(shù)為14沃N、b的示旱數(shù)為6.革0本N，求碧此時屋汽車賤的加趁速度盡大小突和方忘向．（2）當坑汽車菜以怎怪樣的膝加速投度運動駝時，爬傳感橫器a的示酬數(shù)為氧零．解：旋（1）如疲圖所河示，席依題找意：那左側(cè)網(wǎng)彈簧辯對滑沙塊向睡右的瓶推力F1=1挖4N，右酷側(cè)彈叢簧對亮滑塊建的向逃左的江推力F2=6咸.0紀N．滑室塊所玩受合扯力產(chǎn)愧生加顧速度a1，根飾據(jù)牛頓第購二定淡律有得a=得4杠m/望s2a1與F1同方肅向，霞即向價前（晴向右創(chuàng)）．