62传感器的应用上课用知识讲解.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.2 传感器的应用,传感器应用的一般模式,思考,、为什么要经过放大转换电路？,1）传感器输出的信号相当微弱，难以直接带动执行机构去实现控制；,2）输出的信号进行远距离传送时，为了抵御外界干扰，必须先将信号转换为其他的电信号。,驱动其他元件工作,显示所测量的数据,处理所测量的数据,一、力传感器的应用电子秤,二、温度传感器的应用电熨斗,1、电熨斗中的温度传感器对温度的控制：,1）达到设定温度后将不再升温；,2）使用中温度降低后自动升温到设定温度；,3）根据衣物不同设定不同的温度。,2、电熨斗中的传感器：双金属片温度传感器,3、电熨斗的结构：,上层金属片的热膨胀系数大于下层的金属片。,作用：控制电路的通断,双金属片温度传感器,思考：双金属片温度传感器的作用是什么？,实验研究：报废的日光灯的启动器，去掉外壳，在充有氖气的玻璃泡内，可以看到一个U形的双金属片(动触片)，其旁边有一根直立的金属丝(静触片)。,常温下两触片处于分离，敲碎玻璃泡，用火焰靠近双金属片，其形状发生变化，并与直立的金属丝接触；移走火焰，双金属片恢复原状，两者分开。,相当于一个由温度控制通断的开关,电熨斗中的双金属片工作原理,根据热胀冷缩，利用两种金属的膨胀性能的不同，常温下两触点接触，电路连通，电热丝加热。升温后双金属片形状发生变化，上层比下层膨胀大，双金属片向下弯曲，两触点处于分离，电路断开，电热丝停止加热。这样不断循环，实现自动控制温度的目的。,常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？,电熨斗中的双金属片工作原理,熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？,根据衣物的不同，调节调温旋钮，使升降螺丝上下移动，带动弹性铜片的升降，从而改变了两触点接触的难易程度，实现控制温度不同的目的。,三、温度传感器的应用电饭锅,1、电饭锅中的温度传感器：主要元件是感温铁氧体,2、感温铁氧体是用氧化锰,MnO,2,、氧化锌,ZnO,和氧化铁,Fe,2,O,3,粉末混合烧结而成，特点是常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引；升温后，约达,103,(称为,居里温度,或,居里点,)时，就会失去磁性，不能被磁体吸引。,3、电饭锅的结构：,1、,开始煮饭时，用手压下开关按钮，利用感磁体常温下的铁磁性，可知永磁体与感温磁体将相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，即触点连通。,2、水沸腾后，锅内保持100,不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，锅内大致保持100,不变。,3、饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点,103,”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热。当温度降低后，再次感温磁体与永磁体相吸，继续加热,电饭锅中的感温磁体工作原理,请问生活中能用电饭锅烧开水吗？,思考与讨论,如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持,100,0,C,不变，温度低于,“居里点103,0,C”,，电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到大约,103,0,C,时才能自动断电。,四、光传感器的应用火灾报警器,1、天花板上的火灾报警器：是利用烟雾对光的散射来工作的,2、如图所示，带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管(特性：强光下电阻将变小)和不透明的挡板。平时，因挡板的作用，光电三极管收不到LED发出的光，电阻较大；当有烟雾进入罩内，由于烟,雾对光的散射，使部分光线照射到光电三极管上，导致其电阻变小。与之相连的电路检测到这种变化，就会发出警报。,实验研究,测量光照的强度：太阳光、烛光、白炽灯光、日光灯的灯光等,加速度计,如图所示为一个加速度传感器，质量为m的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着，R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电池E的电压相同，电压表指针的零点调在中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转？,1、滑动片4指在变阻器正中央时，P、Q等势，电压表指在中央零刻度；,2、如图滑动片4向左端滑动，左端电阻小，电流流过时电势降落小，故Q点电势高于P，电压表指针向零点左侧偏；且加速度越大，偏转越大。,恒温箱,如图所示，用图甲的热敏电阻与继电器组成图乙所示的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈电阻为150,，当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。继电器供电的电池E=6V，内阻可不计。图中的电源为恒温箱加热器的电源。则：1）应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？2）要使箱内温度保持100,0,C，可变电阻R的值应调节为多少？,1、加热器应接在A、B端，析：温度超过后，R电阻减小，线圈电流增大，衔铁被吸合，与C、D接通，A、B断开，加热器停止加热。,2、可变电阻为,100,1、关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（）,A.应变片常用半导体材料制成,B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大反之，变小,C.传感器输出的是应变片上的电压,D.外力越大，输出的电压差值也越大,ABD,课堂练习,2,、,演示,位移传感器,的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是(),A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化,B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化,C.物体M不动时，电路中没有电流,D.物体M不动时，电压表没有示数,B,课堂练习,3.惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度（）,A.方向向左，大小为1kS/m,B方向向右，大小为1kS/m,C方向向左，大小为2kS/m,D.方向向右，大小为2kS/m,D,课堂练习,U=mU,0,a/2kLa,思考：若图中稳压电源为U,0,，变阻器总长为L，试写出U与a 的函数关系式。,4、如图甲为在温度为10,0,C左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R,1,=20k，R,2,=10k，R,3,=40k，R,t,为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当 a、b端电压 U,ab,0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_,0,C,35,课堂练习,5、如图所示是电饭煲的电路图,S,1,是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度,达到居里点(103,0,C)时会自动断开,S,2,是一个自动温控开关,当温度低于约70,0,C时会自动闭合,温度,高于80,0,C时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,黄灯是保温状态时的指示灯,限流电阻R,1,=R,2,=500,加热电阻丝R,3,=50,两灯电阻不计,(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温过程),(2)简要回答,如果不闭合开,关S,1,电饭煲能将饭煮熟吗?,(3)计算加热和保温两种状,态下,电饭煲的消耗功率之比.,不能,课堂练习,12:1,6、图示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是_小车速度的表达式为v=_；行程的表达式为=,。,车轮的半径R和齿轮P,课堂练习,电磁继电器的工作原理,当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路。,课堂练习,1、现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干如图所示，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程。,工作过程：闭合S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，K接通电炉丝加热当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过程,2、用如图所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警。可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。,课堂练习,