1、2 传感器的应用 一、传感器工作的一般模式 二、传感器的应用实例 1.力传感器的应用 电子秤 : (1)组成及敏感元件 :由金属梁和 _组成 ,敏感 元件是 _。 (2)工作原理 : 电阻 电 压 应变片 应变片 (3)作用 :应变片将物体形变这个力学量 转换为 _ 这个电学量。 电压 2.温度传感器的应用实例 : 应用实例 敏感元件 工作原理 电熨斗 双金 属片 温度变化时 ,双金属片上层金 属与下层金属的 _ 不同 ,双金属片发生弯曲从而 控制电路的通断 电饭锅 感温铁 氧体 铁氧体在温度达到“居里温 度” 103 时 ,_, 使触点开关断开。 膨胀系数 失去磁性 3.光传感器的应用 火灾
2、报警器 : (1)组成及敏感元件 :由带孔 的罩子、 _、 _和不透明的挡板组成 ,敏感元件为 _。 发光二极管 LED 光电三极管 光电三极管 (2)工作原理 : 【思考辨析】 (1)电子秤中的应变片的电阻随形变大小而变 化。 ( ) (2)电熨斗和电饭锅都是利用双金属片控制电路通 断的。 ( ) (3)火灾报警器中的光电三极管的电阻随光照的增强 变小。 ( ) (4)利用红外线敏感元件可以实现无接触测温。 ( ) 提示 :(1) 。应变片的电阻是随形变的大小而变化的。 (2) 。电饭锅是感温铁氧体在温度上升到 103 时失去磁性而离开永久磁铁实现电路通断的。 (3) 。烟雾进入火灾报警器的
3、罩内后对光有散射作用 ,使部分光线照射到光电三极管上 ,其电阻变小而报警。 (4) 。温度不同 ,物体发射红外线情况不同 ,因此利用红外线敏感元件可以实现无接触测温。 【生活链接】 1.如图所示是电容式话筒的示意图 ,它是怎样利用改变电容器电容实现把声音的变化转换为电信号的 ? 提示 :它是利用电容制作的传感器 ,话筒的振动膜前面有薄薄的金属层 ,膜后距膜几十微米处有一金属板 ,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极。在两极间加一电压 U,人对着话筒说话时 ,振动膜前后振动 ,使电容发生变化 ,声音信号被话筒转化为电信号。 2.电熨斗通过温度传感器来控制电路的通断 ,应用的物理原理是怎样
4、的 ? 提示 :通过双金属片的热胀冷缩 ,使得电路断开和接通。 知识点一 传感器的应用分析 探究导入 : (1)传感器在其应用中起什么作用 ? (2)为什么需要放大电路 ? 提示 :(1)传感器是将非电学量转换为便于测量和控制的电学量。 (2)这种转换成的电学量可能很微弱 ,所以要经过放大电路。 【归纳总结】 1.传感器的应用步骤 : (1)信息采集。 (2)信息加工、放大、传输。 (3)利用所获得的信息执行某种操作。 2.分析传感器应注意的四点问题 : (1)检测量分析 :要明确传感器所检测的量 ,如力、热、光、磁、声等。 (2)敏感元件分析 :明确传感器的敏感元件 ,分析它的输入信号及输出
5、信号以及输入信号与输出信号间的变化规律。 (3)电路结构分析 :认真分析传感器所在的电路结构 ,在熟悉常用电子元件工作特点的基础上 ,分析电路输出信号与输入信号间的规律。 (4)执行机构分析 :传感器的应用 ,不仅包含非电学量如何向电学量转换的过程 ,还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程。 以力传感器为例 :传感器感受力的信息 (如大小、方向是否变化等 )后转换为电压、电流、电阻等电学量 ,然后经过放大 ,传输到执行机构进行某种操作 (如借助继电器控制电路通断 ,借助仪表进行显示等 )。 以光传感器为例 :光传感器感受光的信息 (如光的强弱、颜色等 ),通过敏感元件 (如光敏电阻、
6、光电池等 )将光的信息转换为电阻、电流等电学量 ,然后经过放大 ,传输到执行机构后执行某种操作。 【典题通关】 【典例】 现要组装一个由热敏电阻 控制的报警系统 ,要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 时 ,系统报警。提供的器材有 :热敏电阻 ,报警器 (内阻很小 ,流过的电流超过 Ic时就会报警 ),电阻箱 (最大阻值为 999.9 ), 直流电源 (输出电压为 U,内阻 不计 ),滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 ), 滑动变阻 器 R2(最大阻值为 2 000 ), 单刀双掷开关一个 ,导线若干。在室温下对系统进行调节 ,已知 U约为 18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电
7、流超过 20 mA时 ,报警器可能损坏 ;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小 ,在 60 时阻值为 650.0 。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。 (2)电路中应选用滑动变阻器 _(选填 “ R1” 或“ R2” )。 (3)按照下列步骤调节此报警系统 : 电路接通前 ,需将电阻箱调到一固定的阻值 ,根据实验要求 ,这一阻值为 _; 滑动变阻器的滑片应置于 _(选填 “ a” 或 “ b” )端附近 ,不能置于另一端的原因是 _。 将开关向 _(选填 “ c” 或 “ d” )端闭合 ,缓慢移动滑动变阻器的滑片 ,直至 _。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变 ,将开关向另一端闭合 ,报警系统即可正常使用。 【正确解答】 (1)电路连接如图所示 (2)据 R= -Rt=1 800 -650 =1 150 , 可知电路中应选用滑动变阻器 R2。 (3)调试时将电阻箱调到热敏电阻在 60 时的阻值 ,即650.0 , 滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处 ,即 b端附近 ,若置于另一端 ,则流过报警器的电流超过 20 mA,报警器可能损坏。开关向 c端闭合 ,缓慢移动滑动变阻器的滑片 ,直至报警器开始报警 ,调试完成。 cUI答案 :(1)见正确解答 (2)R2 (3) 650.0 b 若置于另一端则流过报警器的电流超过 20 mA,报警器可能损坏 c 报警器开始报警
