实验传感器的应用精品PPT课件
合集下载
传感器及其应用PPT
第六章 传感器
问题引入
音乐茶杯：茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放 悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。怎么回事
用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐 茶杯受光照强度的控制。
光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小 电路接通，音乐响起。
列举生活中的一些自动控制实例，
遥控器控制电视开关；日光控制路灯的开关 声音强弱控制走廊照明灯开关；自动门安检门等
热敏电阻能够把 温度这个热学量转换成为电阻 这个电学量
3）应用：电阻温度计、报警器等
例题2、如图是一个温度传感器的原理示意图,Rt 是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度
值转变为电信号的。
Rt
R
V
思考方向：1、两电阻采取什么连接方式？ 2、转变的电信号应该是哪个电学量？ 3、电压表测的是哪个电阻的电压？
两端的电压U的变化情况是（B ）
A. I 变大，U 变大 B. I 变小，U 变小
C. I 变小，U 变大 D. I 变大，U 变小
a E r
b
A
R2
R1
R3
4、电容式位移传感器
电容器极板
x
电介质板
被测物体
电容式位移传感器示意图
电容式位移传感器能够把物体_位__移__这个力学量 转换为__电_容__这个电学量
现有下列器材：力电转换器、质量为 m0 的砝码、电压表、 滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可 置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的测量 m 。 （1）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使 电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。
音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
问题引入
音乐茶杯：茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放 悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。怎么回事
用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐 茶杯受光照强度的控制。
光照变化（光强变化）光照时光敏电阻阻值减小 电路接通，音乐响起。
列举生活中的一些自动控制实例，
遥控器控制电视开关；日光控制路灯的开关 声音强弱控制走廊照明灯开关；自动门安检门等
热敏电阻能够把 温度这个热学量转换成为电阻 这个电学量
3）应用：电阻温度计、报警器等
例题2、如图是一个温度传感器的原理示意图,Rt 是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度
值转变为电信号的。
Rt
R
V
思考方向：1、两电阻采取什么连接方式？ 2、转变的电信号应该是哪个电学量？ 3、电压表测的是哪个电阻的电压？
两端的电压U的变化情况是（B ）
A. I 变大，U 变大 B. I 变小，U 变小
C. I 变小，U 变大 D. I 变大，U 变小
a E r
b
A
R2
R1
R3
4、电容式位移传感器
电容器极板
x
电介质板
被测物体
电容式位移传感器示意图
电容式位移传感器能够把物体_位__移__这个力学量 转换为__电_容__这个电学量
现有下列器材：力电转换器、质量为 m0 的砝码、电压表、 滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可 置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的测量 m 。 （1）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使 电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。
音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？
高二物理实验：传感器的应用课件
1.光控开关实验：斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电
器、灯泡(6V，0.3A)、可变电阻R1(最大阻值51kΩ )、定值电
阻R2(330Ω )、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5V)、
导线若干、黑纸。
2.温度报警器实验：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变 电阻R1(最大阻值1kΩ )、集成电路实验板、直流电源(5V)、导 线若干、烧杯(盛有热水)。
2.温度报警器：
(1)电路如图所示。
(2)工作原理：常温下，调节R1的阻值使斯密特触发器输入端A
处于低电平，则输出端Y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RT阻值减小，斯密特触 发器输入端A的电压升高，当达到某一值(高电平)时，其输出 端Y由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声。R1 的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节R1来调节蜂鸣器 的报警温度。
1.按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上。 2.检查各元件的连接，确保无误。 3.接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声。 4.用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否发声。 5.将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声。
1.在电路中，R1与光敏电阻或热敏电阻串联分压，在斯密特触 发器的输入端A提供连续变化的电压。 2.在光控开关实验中，R1的数值如果太小的话，路灯可能不熄 灭，可以适当调整换用阻值更大的电位器；在温度报警器实验 中，R1的数值的大小将影响报警的温度。
1.安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行 安装。
2.光控开关实验中，二极管连入电路的极性
不能反接，否则将烧坏门电路集成块。 3.光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才 会亮，应该把R1的阻值调大些。 4.温度报警器实验中，要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该 把R1的阻值调大些。
传感器的应用 课件
图6－2－1
(3)电饭锅工作原理：用手按下开关通电加热， 开始煮饭，当锅内加热温度达到103 ℃时，铁氧 体失去铁磁性，与永久磁体失去吸引力，被弹簧 片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．
4．光传感器的应用——火灾报警器(如图6－2－2) (1)组成：光二极管LED、光电三极管和不透明的 挡板． (2)工作原理：平时光电三极管收不到LED发出的 光，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，其电 阻减小．与传感器连接的电路检测出这种变化， 就会思路 物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等) 转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传 感器的应用过程分为三个步骤： (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．分析传感器问题要注意四点 (1)感受量分析 要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、 磁、声等． (2)输出信号分析 明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输 出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规 律．
Φb＝R3R＋t RtU，其中 U 为电源的路端电压，令 Φa ＝Φb，即 Uab＝0，则可得RR12＝RR3t，代入数据得 Rt ＝20 kΩ，查图表得对应的温度为 35 ℃，故本题选 项 C 正确．
【答案】 C 【规律总结】 本题利用热敏电阻为传感器，将 温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来 控制加热电器．正确的电路分析、计算及看懂热 敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决本类 习题的关键．
图6－2－8 【精讲精析】 这是一道以实际问题为背景的实验 题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解 决．但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关 说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动 的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮 (或车轮)的转动有关，也就与速度和行程有关．
(3)电饭锅工作原理：用手按下开关通电加热， 开始煮饭，当锅内加热温度达到103 ℃时，铁氧 体失去铁磁性，与永久磁体失去吸引力，被弹簧 片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．
4．光传感器的应用——火灾报警器(如图6－2－2) (1)组成：光二极管LED、光电三极管和不透明的 挡板． (2)工作原理：平时光电三极管收不到LED发出的 光，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，其电 阻减小．与传感器连接的电路检测出这种变化， 就会思路 物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等) 转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传 感器的应用过程分为三个步骤： (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．分析传感器问题要注意四点 (1)感受量分析 要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、 磁、声等． (2)输出信号分析 明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输 出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规 律．
Φb＝R3R＋t RtU，其中 U 为电源的路端电压，令 Φa ＝Φb，即 Uab＝0，则可得RR12＝RR3t，代入数据得 Rt ＝20 kΩ，查图表得对应的温度为 35 ℃，故本题选 项 C 正确．
【答案】 C 【规律总结】 本题利用热敏电阻为传感器，将 温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来 控制加热电器．正确的电路分析、计算及看懂热 敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决本类 习题的关键．
图6－2－8 【精讲精析】 这是一道以实际问题为背景的实验 题，显然无法通过迁移课本实验中的方法来解 决．但是题目给出了装置图，该图及题文中的相关 说明给我们一定提示，光束原来是连续的，是转动 的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮 (或车轮)的转动有关，也就与速度和行程有关．
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13
[实验2] 温度报警器
蜂鸣器两端的直流电压为4~6V时会发声 简述工作原理？
14
[实验2] 温度报警器
工作原理
15
[实验2] 温度报警器
工作原理
常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入 端A处于低电平，则输出端Y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RT阻值减小，斯密特触发器输入 端A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，蜂鸣器通 电，从而发出报警 声，Rl的阻值不同, 则报警温度不同．
16
思考与讨论
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？
17
思考与讨论
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？ 应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯
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．
18
教材P64T1
1. 图6.3-4是一个简单的磁控防盗报警装置。 门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对 的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的 电路。睡觉前连接好 电路，当盗贼开门时， 蜂鸣器就会叫起来。
请说明它的工作 原理，最好通过实验 模拟这个电路的工作。
19
解答与说明
1. 门关闭时，干簧管内两个簧片被磁化而吸 合，使触发器(非门)的输入端为低电平，则其输 出端为高电平，与电源的电压很接近。于是蜂鸣 器两端的电压很小，不会发声。若盗贼将门打 开，永磁体就远离干簧管，因而两个簧片分离， 使触发器(非门)的输入端跳变为高电平，则其输 出端变为低电平。于是蜂鸣器两端达到了工作电 压，就发出叫声报警。
23
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
11
试分析其工作原理？
光照时，RG阻 值_较__小_，A为___低___ 电平，Y为___高___电 平，继电器中无电流 不工作，灯泡__不__亮__ （填“亮”或 “不 亮”），无光或弱光时，RG阻值_______， A为_____电平，Y为______电平，继电器 有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通， 灯泡______（填“亮”或“不亮”）。
斯密特触发器可以将连续变化的 模拟信号转换为突变的数字信号
4
[实验1]：路灯光控开关实验
图中LED是路灯，试分析该电路如何做 到在天色暗时让路灯自动点亮，而在天明时 自动熄灭？
5
[实验1]：路灯光控开关实验
工作原理
6
[实验1]：路灯光控开关实验
工作原理
白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较 小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出 端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天 色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯 密特触发器的输入端A的电压上升到某个值 (1.6V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则 发光二极管LED导通发光 (相当于路灯亮了)，这样 就达到了使路灯天明熄灭，
传感器的应用
1
斯密特触发器
1. 斯密特触发器是具有特殊功能 的非门。符号_______。
2
1. 斯密特触发器是具有特殊功能的 非门。符号_______。 2.其有何特点？
3
1. 斯密特触发器是具有特殊功能的 非门。符号_______。
2.其有何特点？
输入1.6V(高电平)，输出0.25V(低电平) 输入0.8V(低电平)，输出3.4V(高电平)
12
试分析其工作原理？
光照时，RG阻 值_较__小_，A为___低___ 电平，Y为___高___电 平，继电器中无电流 不工作，灯泡__不__亮__ （填“亮”或 “不 亮”），无光或弱光时，RG阻值__较___大__， A为__高___电平，Y为___低___电平，继电器 有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通， 灯泡___亮___（填“亮”或“不亮”）。
8
电磁继电器的工圈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．
10
试分析其工作原理？
光照时，RG阻 值____，A为______ 电平，Y为______电 平，继电器中无电流 不工作，灯泡______ （填“亮”或 “不 亮”），无光或弱光时，RG阻值_______， A为_____电平，Y为______电平，继电器 有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通， 灯泡______（填“亮”或“不亮”）。
双金属片A与触点b接 触，继电器触点a吸合， 电热元件通电发热。
22
当水烧开时，双金属片A因温度升高，弯曲程度 加大而与触点b分离，则继电器触点a断开，就 停止对水的加热了。水温下降到某一值(例如水 温低于约10C)时，A 与b又接通，再度给水 加热，在任何温度(例 如水温只比沸点低2 C) 时，只要接通开关S， 就能使继电器触点a 吸合，立即对水加热。
使用本节课内实验2的器材，将热敏电阻改 为干簧管，再找一块小的永磁体，就可以做这个 实验了。
20
教材P64T2 2. 请你设计一个电热水器的控制方
案。要求水烧开时自动断电，而在水温低 于沸点约10ºC时又自动加热。同时还要有 手动开关，必要时可以在任何温度下立即 加热。
21
解答与说明
2. 如图6-18所示。A为双金属片，一端固定 在金属杆上，另一端固定与金属杆b构成一对触 点。将它密封在玻璃罩B内，成为温度传感器， 浸入热水器C的水中， J为电磁继电器的线 圈，a为该继电器的 常开触点，R为大功 率电热元件，常温下，
天暗自动开启的目的． 7
[思考与讨论]
1. 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？
应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触 发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V），就 需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
2. 用白炽灯模仿路灯，为何要用？到继电器 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，就要使用继电器来启闭工作电 路．如下图所示。
[实验2] 温度报警器
蜂鸣器两端的直流电压为4~6V时会发声 简述工作原理？
14
[实验2] 温度报警器
工作原理
15
[实验2] 温度报警器
工作原理
常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入 端A处于低电平，则输出端Y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RT阻值减小，斯密特触发器输入 端A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，蜂鸣器通 电，从而发出报警 声，Rl的阻值不同, 则报警温度不同．
16
思考与讨论
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？
17
思考与讨论
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？ 应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯
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．
18
教材P64T1
1. 图6.3-4是一个简单的磁控防盗报警装置。 门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对 的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的 电路。睡觉前连接好 电路，当盗贼开门时， 蜂鸣器就会叫起来。
请说明它的工作 原理，最好通过实验 模拟这个电路的工作。
19
解答与说明
1. 门关闭时，干簧管内两个簧片被磁化而吸 合，使触发器(非门)的输入端为低电平，则其输 出端为高电平，与电源的电压很接近。于是蜂鸣 器两端的电压很小，不会发声。若盗贼将门打 开，永磁体就远离干簧管，因而两个簧片分离， 使触发器(非门)的输入端跳变为高电平，则其输 出端变为低电平。于是蜂鸣器两端达到了工作电 压，就发出叫声报警。
23
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
11
试分析其工作原理？
光照时，RG阻 值_较__小_，A为___低___ 电平，Y为___高___电 平，继电器中无电流 不工作，灯泡__不__亮__ （填“亮”或 “不 亮”），无光或弱光时，RG阻值_______， A为_____电平，Y为______电平，继电器 有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通， 灯泡______（填“亮”或“不亮”）。
斯密特触发器可以将连续变化的 模拟信号转换为突变的数字信号
4
[实验1]：路灯光控开关实验
图中LED是路灯，试分析该电路如何做 到在天色暗时让路灯自动点亮，而在天明时 自动熄灭？
5
[实验1]：路灯光控开关实验
工作原理
6
[实验1]：路灯光控开关实验
工作原理
白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较 小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出 端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天 色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯 密特触发器的输入端A的电压上升到某个值 (1.6V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则 发光二极管LED导通发光 (相当于路灯亮了)，这样 就达到了使路灯天明熄灭，
传感器的应用
1
斯密特触发器
1. 斯密特触发器是具有特殊功能 的非门。符号_______。
2
1. 斯密特触发器是具有特殊功能的 非门。符号_______。 2.其有何特点？
3
1. 斯密特触发器是具有特殊功能的 非门。符号_______。
2.其有何特点？
输入1.6V(高电平)，输出0.25V(低电平) 输入0.8V(低电平)，输出3.4V(高电平)
12
试分析其工作原理？
光照时，RG阻 值_较__小_，A为___低___ 电平，Y为___高___电 平，继电器中无电流 不工作，灯泡__不__亮__ （填“亮”或 “不 亮”），无光或弱光时，RG阻值__较___大__， A为__高___电平，Y为___低___电平，继电器 有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通， 灯泡___亮___（填“亮”或“不亮”）。
8
电磁继电器的工圈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．
10
试分析其工作原理？
光照时，RG阻 值____，A为______ 电平，Y为______电 平，继电器中无电流 不工作，灯泡______ （填“亮”或 “不 亮”），无光或弱光时，RG阻值_______， A为_____电平，Y为______电平，继电器 有电流，吸引衔铁使触点接触，电路接通， 灯泡______（填“亮”或“不亮”）。
双金属片A与触点b接 触，继电器触点a吸合， 电热元件通电发热。
22
当水烧开时，双金属片A因温度升高，弯曲程度 加大而与触点b分离，则继电器触点a断开，就 停止对水的加热了。水温下降到某一值(例如水 温低于约10C)时，A 与b又接通，再度给水 加热，在任何温度(例 如水温只比沸点低2 C) 时，只要接通开关S， 就能使继电器触点a 吸合，立即对水加热。
使用本节课内实验2的器材，将热敏电阻改 为干簧管，再找一块小的永磁体，就可以做这个 实验了。
20
教材P64T2 2. 请你设计一个电热水器的控制方
案。要求水烧开时自动断电，而在水温低 于沸点约10ºC时又自动加热。同时还要有 手动开关，必要时可以在任何温度下立即 加热。
21
解答与说明
2. 如图6-18所示。A为双金属片，一端固定 在金属杆上，另一端固定与金属杆b构成一对触 点。将它密封在玻璃罩B内，成为温度传感器， 浸入热水器C的水中， J为电磁继电器的线 圈，a为该继电器的 常开触点，R为大功 率电热元件，常温下，
天暗自动开启的目的． 7
[思考与讨论]
1. 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？
应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触 发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V），就 需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
2. 用白炽灯模仿路灯，为何要用？到继电器 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，就要使用继电器来启闭工作电 路．如下图所示。