高二物理选修3-2-6.传感器的应用-PPT.ppt

高二物理选修3-2_6.传感器的应用传感器应用的一般模式传感器应用的一般模式2一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤31.电子秤使用的测力装置是什么电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的它是由什么元件组成的?2.力传感器的工作原理力传感器的工作原理.装置装置:力传感器力传感器 元件元件:金属梁和应变片金属梁和应变片 一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤4金属梁金属梁U1U2两个应变片的形变引起电阻变化两个应变片的形变引起电阻变化 致使两个应变片的电压差变化致使两个应变片的电压差变化 51.电子秤使用的测力装置是什么电子秤使用的测力装置是什么?它是由什么元件组成的它是由什么元件组成的?3.应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？2.力传感器的工作原理力传感器的工作原理.装置装置:力传感器力传感器 组成组成:金属梁和应变片金属梁和应变片 形变形变 电压电压 一、力传感器的应用一、力传感器的应用电子秤电子秤两个应变片的形变引起电阻变化两个应变片的形变引起电阻变化 致使两个应变片的电压差变化致使两个应变片的电压差变化 6练习练习1.关于电子秤中应变式力传感器的说法正关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是确的是 （）A.应变片常用半导体材料制成应变片常用半导体材料制成B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大当应变片的表面拉伸时，其电阻变大反之，变小反之，变小C.传感器输出的是应变片上的电压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外力越大，输出的电压差值也越大ABD7二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用:1.电熨斗电熨斗8大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流9（1）.双金属片温度传感器双金属片温度传感器 思考：双金属片温度传感器思考：双金属片温度传感器思考：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？的作用是什么？的作用是什么？的作用是什么？作用：控制电路的通断。作用：控制电路的通断。二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用:1.电熨斗电熨斗10原理原理:热胀冷缩热胀冷缩常常温温下下两两触触点点分分离离。温温度度升升高高，两两种种金金属属膨膨胀胀性性能能不不同同，双双金金属属片片形形状状发发生生变变化化，使使触触点接触。点接触。(1)双金属片温度传感器双金属片温度传感器 二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用:1.电熨斗电熨斗11电烫斗的构造：电烫斗的构造：(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 12(2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 思考与讨论：思考与讨论：思考与讨论：思考与讨论：常常常常温温温温下下下下，上上上上、下下下下触触触触点点点点应应应应是是是是接接接接触触触触的的的的还还还还是是是是分分分分离离离离的的的的？当当当当温温温温度度度度过过过过高高高高时时时时，双双双双金金金金属属属属片片片片将将将将怎怎怎怎样样样样起作用？起作用？起作用？起作用？熨熨熨熨烫烫烫烫棉棉棉棉麻麻麻麻衣衣衣衣物物物物和和和和熨熨熨熨烫烫烫烫丝丝丝丝绸绸绸绸衣衣衣衣物物物物需需需需要要要要设设设设定定定定不不不不同同同同的的的的温温温温度度度度，这这这这是是是是如如如如何何何何使使使使用用用用调调调调温温温温旋旋旋旋钮钮钮钮来来来来实实实实现的？现的？现的？现的？二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用:1.电熨斗电熨斗13思考与讨论：思考与讨论：思考与讨论：思考与讨论：常常常常温温温温下下下下，上上上上、下下下下触触触触点点点点应应应应是是是是接接接接触触触触的的的的还还还还是是是是分分分分离离离离的的的的？当当当当温温温温度度度度过过过过高高高高时时时时，双双双双金金金金属属属属片片片片将将将将怎怎怎怎样样样样起起起起作用？作用？作用？作用？答：常温下，上、下触答：常温下，上、下触答：常温下，上、下触答：常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，点应是接触的，但温度过高时，点应是接触的，但温度过高时，点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热温度降低后，双金属片恢复原而切断电源，停止加热温度降低后，双金属片恢复原而切断电源，停止加热温度降低后，双金属片恢复原而切断电源，停止加热温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用温度的作用温度的作用温度的作用 (2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用:1.电熨斗电熨斗14思考与讨论：思考与讨论：思考与讨论：思考与讨论：熨熨熨熨烫烫烫烫棉棉棉棉麻麻麻麻衣衣衣衣物物物物和和和和熨熨熨熨烫烫烫烫丝丝丝丝绸绸绸绸衣衣衣衣物物物物需需需需要要要要设设设设定定定定不不不不同同同同的的的的温温温温度度度度，这这这这是是是是如如如如何何何何使使使使用用用用调调调调温温温温旋旋旋旋钮钮钮钮来来来来实实实实现的？现的？现的？现的？答：熨烫棉麻衣物和熨答：熨烫棉麻衣物和熨答：熨烫棉麻衣物和熨答：熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的烫丝绸衣物需要设定不同的烫丝绸衣物需要设定不同的烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的在不同温度的目的在不同温度的目的在不同温度的目的 (2)双金属片温度传感器在电熨斗中的应用双金属片温度传感器在电熨斗中的应用 二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用:1.电熨斗电熨斗15问题问题:电电饭饭锅锅烧烧饭饭饭饭熟熟后会自动断开后会自动断开?电电饭饭锅锅烧烧水水水水开开后能自动断开后能自动断开?回顾在家煮饭的过程回顾在家煮饭的过程?二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用 2.电饭锅电饭锅16阅读教材第阅读教材第阅读教材第阅读教材第5858页，回答问题页，回答问题页，回答问题页，回答问题:(1)(1)电饭锅中使用的温度传感器的主要元件是什么？电饭锅中使用的温度传感器的主要元件是什么？电饭锅中使用的温度传感器的主要元件是什么？电饭锅中使用的温度传感器的主要元件是什么？(2)(2)感温铁氧体的组成物质是什么？感温铁氧体的组成物质是什么？感温铁氧体的组成物质是什么？感温铁氧体的组成物质是什么？(3)(3)感温铁氧体有何特点？感温铁氧体有何特点？感温铁氧体有何特点？感温铁氧体有何特点？(4)(4)什么是什么是什么是什么是“居里点居里点居里点居里点”？答答答答:(1)1)1)1)感温铁氧体感温铁氧体感温铁氧体感温铁氧体.(2)(2)(2)(2)氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成.(3)(3)(3)(3)常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引。温度达到约常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引。温度达到约常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引。温度达到约常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引。温度达到约103103时，失去铁磁性，不能被磁体吸引。时，失去铁磁性，不能被磁体吸引。时，失去铁磁性，不能被磁体吸引。时，失去铁磁性，不能被磁体吸引。(4)(4)(4)(4)使感温铁氧体失去铁磁性的温度，也叫居里温度使感温铁氧体失去铁磁性的温度，也叫居里温度使感温铁氧体失去铁磁性的温度，也叫居里温度使感温铁氧体失去铁磁性的温度，也叫居里温度.二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用 2.电饭锅电饭锅17 构造构造18工作原理工作原理:(1)(1)开始煮饭时为什么要压下开始煮饭时为什么要压下开始煮饭时为什么要压下开始煮饭时为什么要压下开关按钮开关按钮开关按钮开关按钮?手松开后这个按手松开后这个按手松开后这个按手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态钮是否会恢复到图示的状态钮是否会恢复到图示的状态钮是否会恢复到图示的状态?为什么为什么为什么为什么?(2)(2)煮饭时水沸腾后锅内是否煮饭时水沸腾后锅内是否煮饭时水沸腾后锅内是否煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度会大致保持一定的温度会大致保持一定的温度会大致保持一定的温度?为什么为什么为什么为什么?(3)(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作?(4)(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电?答答答答:(1)1)1)1)开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。2.电饭锅电饭锅19(2)(2)煮煮煮煮饭饭饭饭时时时时水水水水沸沸沸沸腾腾腾腾后后后后锅锅锅锅内内内内是是是是否否否否会会会会大大大大致致致致保保保保持持持持一一一一定定定定的的的的温温温温度度度度?为什么为什么为什么为什么?答答:(2)水沸腾后水沸腾后,由于锅内保持由于锅内保持1000C不变不变,故感温磁体仍与永磁体相吸故感温磁体仍与永磁体相吸,继续加热继续加热.故锅故锅内大致保持内大致保持1000C不变不变.工作原理工作原理:2.电饭锅电饭锅20(3)(3)(3)(3)饭饭饭饭熟熟熟熟后后后后，水水水水分分分分被被被被大大大大米米米米吸吸吸吸收收收收，锅锅锅锅底底底底的的的的温温温温度度度度会会会会有有有有什什什什么么么么变变变变化化化化？这这这这时时时时电电电电饭饭饭饭锅锅锅锅会会会会自自自自动地发生哪些动作？动地发生哪些动作？动地发生哪些动作？动地发生哪些动作？答答:(3)饭熟后饭熟后,水分被大米吸收水分被大米吸收,锅底温度升锅底温度升高高,当温度升至当温度升至“居里点居里点1030C”时时,感温磁体感温磁体失去铁磁性失去铁磁性,在弹簧作用下在弹簧作用下,永磁体被弹开永磁体被弹开,触触点分离点分离,切断电源切断电源,从而停止加热从而停止加热 工作原理工作原理:2.电饭锅电饭锅21(4)(4)(4)(4)如如如如果果果果用用用用电电电电饭饭饭饭锅锅锅锅烧烧烧烧水水水水，能否在水沸腾后自动断电能否在水沸腾后自动断电能否在水沸腾后自动断电能否在水沸腾后自动断电?答答:(4)如果用电饭锅烧水如果用电饭锅烧水,水沸腾后水沸腾后,锅内保锅内保持持1000C不变不变,温度低于温度低于“居里点居里点1030C”,电电饭锅不能自动断电饭锅不能自动断电.只有水烧干后只有水烧干后,温度升高温度升高到到1030C才能自动断电才能自动断电.工作原理工作原理:2.电饭锅电饭锅22叙述电饭锅的工作过程叙述电饭锅的工作过程?开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持腾后，由于锅内保持1000C不变，故感温磁体不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点居里点1030C”时，感温磁体失去铁磁性，在弹时，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，切断电簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热源，从而停止加热 23 练习练习1：如图所示是电饭煲的电路图如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个是一个限温开关限温开关,手动闭合手动闭合,当此开关的温度达到居里点当此开关的温度达到居里点(1030C)时会自动断开时会自动断开,S2是一个自动温控开关是一个自动温控开关,当当温度低于约温度低于约700C时会自动闭合时会自动闭合,温度高于温度高于800C时时会自动断开会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯红灯是加热状态时的指示灯,黄灯是黄灯是保温状态时的指示灯保温状态时的指示灯,限流电阻限流电阻R1R2500,加加热电阻丝热电阻丝R350,两灯电阻不计两灯电阻不计 (1)根据电路分析根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程叙述电饭煲煮饭的全过程(包包括加热和保温过程括加热和保温过程)(2)简要回答简要回答,如果不闭合开如果不闭合开 关关S1,电饭煲能将饭煮熟吗电饭煲能将饭煮熟吗?(3)计算加热和保温两种状计算加热和保温两种状 态下态下,电饭煲的消耗功率之比电饭煲的消耗功率之比.12:124二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用 3.测温仪测温仪25阅读教材第阅读教材第60页，思考并回答问题页，思考并回答问题:(1)温度传感器测温仪有何优点温度传感器测温仪有何优点?(2)常见的测温元件有哪些常见的测温元件有哪些?答答:(1)可以远距离读取温度的数值可以远距离读取温度的数值.因为温度因为温度信号变成电信号后可以远距离传输信号变成电信号后可以远距离传输.(2)热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等外线敏感元件等 二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用 3.测温仪测温仪26非接触式红外测温仪非接触式红外测温仪 由于物体的温由于物体的温度不同，发射红度不同，发射红外线的情况也不外线的情况也不同，因此利用红同，因此利用红外线敏感元件可外线敏感元件可以实现无接触测以实现无接触测温温二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用 3.测温仪测温仪27热电偶热电偶:T1T2T1T2mA 将两种不同材料的导体或半导体将两种不同材料的导体或半导体A和和B焊接起来，焊接起来，构成一个闭合回路，当导体构成一个闭合回路，当导体A和和B的两个执着点的两个执着点1和和2之之间存在温差时，两者之间便产生电动势间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中因而在回路中形成电流形成电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。一效应来工作的。二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用 3.测温仪测温仪28将将微微机机辅辅助助实实验验系系统统所所配配的的温温度度传传感感器器与与计计算算机机连连接接,可以实现数据采集、处理、画图的智能化功能可以实现数据采集、处理、画图的智能化功能.二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用 3.测温仪测温仪29 在工农业生产中经常用到自动控制装置，而设在工农业生产中经常用到自动控制装置，而设计自动控制装置很多情况下要用到传感器如光计自动控制装置很多情况下要用到传感器如光电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进而完成相应的自动控制。而完成相应的自动控制。例：例：光控门光控门 光控门原理光控门原理 光控开关电路光控开关电路30 练习练习2：计算机光驱的主要部件是激光头计算机光驱的主要部件是激光头,它可以发它可以发射脉冲激光信号射脉冲激光信号,激光扫描光盘信息时激光扫描光盘信息时,激光头利用光敏激光头利用光敏电阻自动计数将反射回来的脉冲信号传输给信号处理电阻自动计数将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统系统,再通过计算机显示出来相应的信息再通过计算机显示出来相应的信息.光敏电阻的自光敏电阻的自动计数示意图如图所示动计数示意图如图所示,其中其中R1为光敏电阻为光敏电阻,R2为定值为定值电阻电阻,此光电计数器的基本工作原理是此光电计数器的基本工作原理是()A、当有激光照射、当有激光照射R1时时,处理系统获得高电压处理系统获得高电压;B、当有激光照射、当有激光照射R1时时,处理系统获得低电压处理系统获得低电压;C、信号处理系统每获得一次低电压就计数一次、信号处理系统每获得一次低电压就计数一次;D、信号处理系统每获得一次高电压就计数一次、信号处理系统每获得一次高电压就计数一次.信号信号处理处理系统系统R2R1激光激光BD31三、光传感器的应用三、光传感器的应用 1、机械式鼠标器、机械式鼠标器 32(1)机械式鼠标器的组成机械式鼠标器的组成?哪个元件是光传感器哪个元件是光传感器?(2)机械式鼠标器的工作原理机械式鼠标器的工作原理?阅读教材第阅读教材第61页，思考并回答问题页，思考并回答问题:三、光传感器的应用三、光传感器的应用 1、机械式鼠标器、机械式鼠标器 3334(1)机械式鼠标器的组成机械式鼠标器的组成滚球、滚轴与码盘、红外发射管与滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管红外接收管(光传感器光传感器)35(2)机械式鼠标器的工作原理机械式鼠标器的工作原理 鼠标器移动时，滚球运动通过滚轴带动鼠标器移动时，滚球运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号外线脉冲，输出相应的电脉冲信号.计算机计算机分别统计分别统计x、y两个方向的脉冲信号，处理后两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。就使屏幕上的光标产生相应的位移。36许多会议室、宾许多会议室、宾馆房间的天花板馆房间的天花板上都装有火灾报上都装有火灾报警器，火灾报警警器，火灾报警器是光传感器应器是光传感器应用的又一实例。用的又一实例。三、光传感器的应用三、光传感器的应用 2、烟雾散射式火灾报警器、烟雾散射式火灾报警器37三、光传感器的应用三、光传感器的应用 2、烟雾散射式火灾报警器、烟雾散射式火灾报警器阅读教材第阅读教材第61页，思页，思考并回答问题考并回答问题:(1)烟雾散射火灾烟雾散射火灾报警器的组成报警器的组成?(2)烟雾散射火灾烟雾散射火灾报警器的工作原报警器的工作原理理?38三、光传感器的应用三、光传感器的应用 2、烟雾散射式火灾报警器、烟雾散射式火灾报警器光电三极管光电三极管是烟雾火警是烟雾火警报警器中的报警器中的光传感器光传感器39工作原理工作原理:报警器带孔报警器带孔的罩子内装有发光二极管的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透、光电三极管和不透明的挡板明的挡板.平时平时,光电三极光电三极管收不到管收不到LED发出的光发出的光,呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报种变化，就会发出警报 三、光传感器的应用三、光传感器的应用 2、烟雾散射式火灾报警器、烟雾散射式火灾报警器4041常见的常见的热传感器热传感器有有:热敏电阻、金属热电阻、热电偶及热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等红外线敏感元件等 常见的光传感器有：常见的光传感器有：光敏电阻、光电管、光电二极管及光敏电阻、光电管、光电二极管及光电三极管光电三极管42 【例例1】如图甲为在温度为如图甲为在温度为100C左右的环境中工作左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20k，R2=10 k，R3=40 k，Rt为热敏电阻为热敏电阻,它的电阻随它的电阻随温度变化的图线如图乙所示温度变化的图线如图乙所示.当当 a、b端电压端电压 Uab0时，电压鉴别器时，电压鉴别器使使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_0C43 【例例2】图示为一实验小车中利用光电脉冲测量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。车速和行程的装置示意图。A为光源，为光源，B为光电接为光电接收器，收器，A、B均固定在车身上，均固定在车身上，C为小车的车轮，为小车的车轮，D为与为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。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若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为，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，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量和数据是 ，小车速度的表达式为，小车速度的表达式为v=；行程的表达式为行程的表达式为=。444 传感器的应用实验 45实验一实验一:光控开关光控开关实验原理及知识准备实验原理及知识准备 （1）如图所示光控电路，）如图所示光控电路，用发光二极管用发光二极管LED模仿路灯，模仿路灯，RG为光敏电阻，为光敏电阻，R1的最大电的最大电阻为阻为51 k，R2为为 330 k，试分析其工作原理。试分析其工作原理。（2）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？的阻值调大些还是调小些？为什么？46 图乙中，用白炽图乙中，用白炽灯模仿路灯，为何灯模仿路灯，为何要用到继电器要用到继电器？由于集成电路允许通过的电流较小，由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路。来启闭工作电路。47 如图所示电磁继电器如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，即为电磁继电器，D为动为动触点，触点，E为静触点试分为静触点试分析电磁继电器的工作原理。析电磁继电器的工作原理。当线圈当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁铁B向下运动，从而带动动触点向下运动，从而带动动触点D向下与向下与E接触，将接触，将工作电路接通，当线圈工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点在弹簧作用下拉起，带动触点D与与E分分离，自动切断工作电路离，自动切断工作电路 实验：实验：48 试说明控制电路的工作原理。试说明控制电路的工作原理。49实验二实验二:温度报警器温度报警器 上一节我们学习了火灾报警器，它是利上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目的这种设计其敏感性是否值的怀疑，你想的这种设计其敏感性是否值的怀疑，你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？呢？50 如图所示为温度如图所示为温度报警器的工作电路，报警器的工作电路，试分析其工作原理试分析其工作原理。常温下，调整常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻阻值减小，斯密特触发器输入端值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，鸣器通电，从而发出报警声，Rl的阻值不同，则报警的阻值不同，则报警温度不同。温度不同。51 怎样使热敏电阻怎样使热敏电阻在感测到更高的温在感测到更高的温度时才报警？度时才报警？要使热敏电阻在感测到更高的温度时才要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小报警，应减小R R1 1的阻值，的阻值，R R1 1阻值越小，要使阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。阻阻值要求越小，即温度越高。52三三:课堂总结课堂总结光控开关光控开关温度报警器温度报警器传感器的应用实例传感器的应用实例53四四:实例探究实例探究 电磁继电器与自动控制电磁继电器与自动控制【例例1 1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电现有热敏电阻、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断电，画出电路图说明工作过程54分析：热敏电阻分析：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路压控制电路解析：解析：（1 1）电路图如图所示）电路图如图所示 （2 2）工作过程：闭合）工作过程：闭合S S当温度低于设计值时热敏电阻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，阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，K K接通电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，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K K断开，电炉断开，电炉丝断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过丝断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过程程55 白天，光强度较大，光敏电阻白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值电阻值较小，加在斯密特触发器较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，端的电压较低，则输出端则输出端Y输出高电平，发光二极管输出高电平，发光二极管LED不不导通；当天色暗到一定程度时，导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电的电压上升到某个值（压上升到某个值（1.6V），输出端），输出端Y突然从突然从高电平跳到低电平，则发光二极管高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的.56 应该把应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端特触发器的输入端A电压达到某个值（如电压达到某个值（如1.6V，就需要，就需要RG的阻值达到更大，即天色的阻值达到更大，即天色更暗。更暗。57 天较亮时，光敏电阻天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触阻值较小，斯密特触发器输入端发器输入端A电势较低，则输出端电势较低，则输出端Y输出高电平，线输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当电势升高，当升高到一定值，输出端升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯阻值减小，斯密特触发器输入端密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，电势逐渐降低，降到一定值，输出端输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭。路灯熄灭。58五：书后习题五：书后习题1 1当门闭着时，永久磁铁使干簧管接通，斯密当门闭着时，永久磁铁使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁铁作用，干簧管不通，斯密特触发器输入没有磁铁作用，干簧管不通，斯密特触发器输入端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电，端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发声报警发声报警2当被测点为高电平时，斯密特触发器输入端当被测点为高电平时，斯密特触发器输入端A为高电平，则输出端为高电平，则输出端Y应为低电平，故应为低电平，故LED发发光；当被测点为低电平时，光；当被测点为低电平时，A即为低电平，则输即为低电平，则输出端出端Y为高电平，为高电平，LED不发光不发光59 例例题题1：（2003上上海海考考题题）演演示示位位移移传传感感器器的的工工作作原原理理如如右右图图示示，物物体体M在在导导轨轨上上平平移移时时，带带动动滑滑动动变变阻阻器器的的金金属属滑滑杆杆p，通通过过电电压压表表显显示示的的数数据据，来来反反映映物物体体位位移移的的大大小小x。假假设设电电压压表表是是理理想想的的，则则下下列列说说法正确的是法正确的是 ()A.物体物体M运动时，电源内的电流会发生变化运动时，电源内的电流会发生变化B.物体物体M运动时，电压表的示数会发生变化运动时，电压表的示数会发生变化C.物体物体M不动时，电路中没有电流不动时，电路中没有电流D.物体物体M不动时，电压表没有示数不动时，电压表没有示数B60 例例2.惯惯性性制制导导系系统统已已广广泛泛应应用用于于导导弹弹工工程程中中，这这个个系系统统的的重重要要元元件件是是加加速速度度计计。加加速速度度计计的的构构造造和和原原理理的的示示意意图图如如图图示示，沿沿导导弹弹长长度度方方向向按按装装的的固固定定光光滑滑杆杆上上套套一一个个质质量量为为m的的滑滑块块，滑滑块块的的两两侧侧分分别别与与劲劲度度系系数数均均为为k的的弹弹簧簧相相连连，两两弹弹簧簧的的另另一一端端与与固固定定壁壁相相连连。滑滑块块原原来来静静止止，弹弹簧簧处处于于自自然然长长度度。滑滑块块上上有有指指针针，可可通通过过标标尺尺测测出出滑滑块块的的位位移移，然然后后通通过过控控制制系系统统进进行行制制导导。1.设设某某段段时时间间内内导导弹弹沿沿水水平平方方向向运运动动，指指针针向向左左偏偏离离O点点的的距距离离为为S，则则这这段段时时间间内内导导弹弹的的加加速度速度 （）A.方向向左，大小为方向向左，大小为 k S/m B方向向右，大小为方向向右，大小为 k S/m C方向向左，大小为方向向左，大小为 2k S/m D.方向向右，大小为方向向右，大小为 2k S/mD01010UP612.若若电电位位器器（可可变变电电阻阻）总总长长度度为为L，其其电电阻阻均均匀匀，两两端端接接在在稳稳压压电电源源U0上上，当当导导弹弹以以加加速速度度a沿沿水水平平方方向向运运动动时时，与与滑滑块块连连接接的的滑滑动动片片P产产生生位位移移，此此时时可可输输出出一一个个电电信信号号U，作作为为导导弹弹惯惯性性制制导导系系统统的的信信息息源源，为为控控制制导导弹弹运运动动状状态态输输入入信信息息，试试写写出出U与与a 的的函函数数关关系式。系式。01010UPU0解：解：a=2kS/m S=ma/2kU=U0 Rx/R=U0 S/L=maU0/2kL=mU0 a/2kLa624 4、弹簧片、弹簧片、弹簧片、弹簧片 1 1、测温泡、测温泡、测温泡、测温泡 2 2、细管、细管、细管、细管 3 3、膜盒、膜盒、膜盒、膜盒 5 5、动触点、动触点、动触点、动触点 6 6、静触点、静触点、静触点、静触点 7 7、拉杆、拉杆、拉杆、拉杆 8 8、凸轮、凸轮、凸轮、凸轮 9 9、连杆、连杆、连杆、连杆思考与讨论：思考与讨论：1、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后就自动停止工作？定低温后就自动停止工作？2、凸轮为什么可以改变设定的温度？、凸轮为什么可以改变设定的温度？氯甲烷及它的蒸气氯甲烷及它的蒸气二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用:2.电电冰箱冰箱63思考与讨论：思考与讨论：1、应该把恒温箱中的加热器接在、应该把恒温箱中的加热器接在 A、B 还是还是 C、D 之间呢？之间呢？2、要使箱内温度保持、要使箱内温度保持100，可变电阻，可变电阻R值应调值应调节多大？节多大？二、温度传感器的应用二、温度传感器的应用:3.恒温箱恒温箱64阅读教材阅读教材56页有关内容，思考并回答页有关内容，思考并回答:（1）话筒的作用是什么？）话筒的作用是什么？（2）说说明明动动圈圈式式话话筒筒的的工工作作原原理理和和工工作作过程。过程。（3）说说明明电电容容式式话话筒筒的的工工作作原原理理和和工工作作过程。这种话筒的优点是什么？过程。这种话筒的优点是什么？（4）驻驻极极体体话话筒筒的的工工作作原原理理是是什什么么？有有何优点？何优点？话筒的作用是把声信号转化为电信号话筒的作用是把声信号转化为电信号 二、声传感器的应用二、声传感器的应用话筒话筒65 膜膜片片在在声声波波下下振振动动，使使得得与与膜膜片片相相连连的的线圈中产生随声波变化的感应电流。线圈中产生随声波变化的感应电流。1、动圈式话筒：、动圈式话筒：音圈音圈二、声传感器的应用二、声传感器的应用话筒话筒金属膜片金属膜片永久永久磁铁磁铁工作原理工作原理:电磁感应电磁感应.66练习练习2:(2003上海试题上海试题)唱卡拉唱卡拉OK用的话筒用的话筒,内内有传感器有传感器.其中有一种是动圈式的其中有一种是动圈式的,它的工作它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈属线圈,线圈处于永磁体的磁场中线圈处于永磁体的磁场中,当声波使当声波使膜片前后振动时膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信就将声音信号转变为电信号号.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.该传感器是根据电流的磁效应工作的该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势动势B672、电容式话筒：、电容式话筒：原原理理:Q是是绝绝缘缘支支架架,薄薄金金属属膜膜M 和和固固定定电电极极N 形形成成一一个个电电容容器器,被被直直流流电电源源充充电电.当当声声波波使使膜膜片片振振动动时时,电电容容发发生生变变化化,电电路路中中形形成成变变化化的的电电流流,于于是是电电阻阻两两端端就就输输出出了了与与声声音音变变化化规