传感器的应用

传感器的应用教学目标了解传感器应用的一般模式感受传感技术给人类生活带来的便利，拓展学生的设计思路了解光敏元件的工作特性，及其在火灾报警器中的应用了解温度传感器在电熨斗、电饭锅上的应用了解力传感器在电子秤上的应用教学重点教学难点各种传感器的应用原理及结构各种传感器的应用原理及结构前情回顾什么是传感器？传感器的作用是什么？传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制传感器输出的电信号相当微弱，难以带动执行机构去实现控制动作因此要把这个电信号放大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传感器应用的一般模式传感器放大转换电路执行机构显示器（指针式电表）（数字屏）计算机系统在超市里，当我们购买水果时，售货员把水果放到表面平整的电子秤上，电子秤即可显示所购水果的质量及应付的钱数，这是为什么？我们站在表面平整的体重计上，体重计即可显示体重，这是为什么？体重计货车开停在地磅上，显示屏即可显示货车是否超重，这是为什么？进一步理解传感器的概念理解电容式位移传感器理解地磅的工作原理理解加速度计的原理位移和压力传感器力传感器的应用——电子秤电子秤使用的测力装置：力传感器常见的一种力传感器：应变式力传感器应变片金属梁应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成力传感器的应用——电子秤力传感器的工作原理：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，力F越大，电压差就越大。形变电压金属架固定力电传感器：主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等力传感器其他的力传感器——电子秤下面是测物体质量的另外一种方法，你能简述它的原理吗？形变电压某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块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。这个装置实际上是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按图连接电路后，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。问题与练习你认为他的设计在原理上可行吗？将框架固定在运动的物体上，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。问题与练习电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多。电熨斗能进行这样的控制，靠的是什么呢？了解双金属片温度传感器了解感温铁氧体温度传感器电熨斗和电饭锅的温度传感器演示实验温度传感器的应用日光灯启动器中的双金属片火焰靠近gif火焰远离gif火焰靠近时，双金属片的形状发生变化，与金属丝接触火焰远离时，双金属片逐渐恢复原状，两个触点分离双金属片温度传感器的原理是什么，其作用是什么？双金属片温度传感器原理:热胀冷缩常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。作用：控制电路的通断电烫斗的构造：温度传感器的应用——电熨斗上层金属片的热膨胀系数大于下层的金属片常温下，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？常温下，上、下触点应是接触的温度传感器的应用——电熨斗温度过高时，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．温度传感器的应用——电熨斗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？熨烫棉麻衣物和熨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。如图所示，图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150Ω。当线圈中的电池大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。（1）应该把恒温箱内的加热器接在A、B端还是C、D端？（2）如果要使恒温箱内的温度保持100°C，可变电阻R’的值应调节为多少？问题与练习（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100Ω问题与练习电饭锅中也应用了温度传感器电饭锅中的温度传感器：主要元件是感温铁氧体温度传感器的应用——电饭锅电饭锅的结构：温度传感器的应用——电饭锅电饭锅的工作原理：温度传感器的应用——电饭锅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，可使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······仍与永磁体相吸，继续加热，锅内大致保持100℃不变生活中能用电饭锅烧开水吗？电饭锅原理的反思如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100°C不变，温度低于“居里点103°C”，电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到大约103°C时才能自动断电。许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器火灾报警器是如何工作的呢？了解鼠标定位原理了解火灾报警器原理光传感器的应用天花板上的火灾报警器：一般是利用烟雾对光的散射来工作的光传感器的应用——火灾报警器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。结构和原理光传感器的应用——火灾报警器机械鼠标器的构造光传感器的应用——鼠标器滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管机械鼠标器的工作原理当鼠标在桌面上滚动时，滚球的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外线脉冲，输出相应的电脉冲信号。计算机分别统计x、y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断续的光脉冲转换成电压脉冲光传感器的应用——鼠标器光电传感器：光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管光敏电阻利用阻值随光照强度的变化而变化的原理制成的。如自动冲水机、路灯的控制、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理光传感器问题与练习许多楼道灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应。（1）它的控制电路中接入了哪几种传感器？（2）从这几种传感器来的信号，通过一个门电路后，进入执行电路。应该使用哪种门电路？（1）同时使用两种传感器：声传感器(微型驻极体话筒)和光传感器(光敏电阻)（2）采用的逻辑电路是与门问题与练习当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路制在一起的磁传感器，它有以下两种。（1）一种是“线性”的。它将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内，其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案，利用它来测量电流的大小。（2）另一种是“开关型”的，当磁场强到一定程度时它才会输出高电平，而在磁场弱到一定程度时输出低电平（或者相反），也就是说，它只能在高、低电平之间跃变。请你提出一种方案，利用它来测量物体的转速。问题与练习（1）设计方案如图所示。在C形软铁芯1上绕制线圈2，霍尔传感器3置入铁芯的间隙中，并与数字毫伏表4相连。线圈2中通入的待测电流I越强，铁芯间隙中的磁感应强度就越大，则传感器输出的电压也越大。（2）设计方案如图所示。转动物体1的边缘上嵌入一个永磁体2，霍尔传感器3固定在近旁，并与计数电路和显示屏4相连。物体每转动1周，传感器就输出1个电压脉冲，计数器显示的数字就增加1.配合秒表测出物体在时间t内转动的周数n，就可以计算出转速总结——传感器的应用力传感器的应用——________力传感器是把________转换成________温度传感器的应用——_________________光传感器的应用——____________温度传感器常用做______________这种火灾报警器是利用_________________来工作电子秤力信号电熨斗，电饭锅自动控制开关火灾报警器烟雾对光的散射电信号话筒是一种常用的声传感器理解动圈式话筒的原理理解电容式话筒的原理理解电容式触摸屏的原理声音传感器和触摸屏动圈式话筒：工作原理:电磁感应膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生随声波变化的感应电流声传感器的应用——话筒永久磁铁金属膜片音圈电容式话筒：声传感器的应用——话筒原理:Q是绝缘支架,薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器,被直流电源充电。当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流,于是电阻两端就输出了与声音变化规律相同的电压。优点：保真度好绝缘支架固定电极薄金属膜【分析】【解答】【点评】练习【分析】【解答】【点评】例题【分析】【解答】【点评】例题【分析】【解答】【点评】例题