资源描述
试验十一 传感器的简洁应用
试验目的
1．生疏热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性。
2．了解传感器在技术上的简洁应用。
试验器材
热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、同学电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。
试验过程
一、争辩热敏电阻的热敏特性
二、争辩光敏电阻的光敏特性
留意事项
1．在做热敏试验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。
2．光敏试验中，假如效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔转变射到光敏电阻上的光的多少。
3．欧姆表每次换挡后都要重新调零。
热点一 热敏电阻的原理及应用
【例1】 如图2所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω，S为开关。已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在20 ℃～95 ℃之间的多个温度下RT的阻值。
图2
(1)在图中画出连线，完成试验原理电路图。
(2)完成下列试验步骤中的填空：
a．依照试验原理电路图连线。
b．调整控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃。
c．将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器平安。
d．闭合开关，调整电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________。
e．将RT的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调整电阻箱，使得电流表的读数________，记录______________。
f．温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________。
g．逐步降低T1的数值，直到20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e、f。
解析 (1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应与热敏电阻串联。
(2)本试验原理是当电路的两种状态的电流相等时，外电路的总电阻相等。
95 ℃和RT时对应的电路的电阻相等，有150＋R0＝RT＋R1，即RT＝R0－R1＋150 Ω。
答案 (1)试验原理电路图如图所示
(2)d.电阻箱的读数R0
e．仍为I0 电阻箱的读数R1
f．R0－R1＋150 Ω
【变式训练】
1．利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。
(1)假如将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)。
(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻四周的温度。假如刻度盘正中的温度为20 ℃(如图3甲所示)，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(填“左”或“右”)侧。
图3
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。
解析 (1)由于负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大．故电路中电流会减小。
(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃的刻度的右侧。
(3)如图所示。
答案 (1)小 (2)右 (3)见解析
热点二 光敏电阻传感器的应用
【例2】 (多选)如图4所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )
图4
A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获一次高电压就计数一次
解析 激光是照在光敏电阻R1上，信号处理系统与R1并联，其电压就是R1上的电压，当货物挡光时R1阻值大，电压高，货物挡光一次，就计数(货物的个数)一次，故B、D正确。
答案 BD
【变式训练】
2．(多选)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送状况，如图5甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件拦住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示。若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m，则下列说法正确的是( )
图5
A．传送带运动的速度是0.1 m/s
B．传送带运动的速度是0.2 m/s
C．该传送带每小时输送3 600个工件
D．该传送带每小时输送7 200个工件
解析 从乙图可以知道：每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v＝ m/s＝0.2 m/s.故A错误、B正确；传送带每小时传送的距离为s＝vt＝0.2×3 600 m，工件个数为n＝＝3 600个，C正确、D错误。
答案 BC
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