《2020版高中物理人教选修3-2课件：6.2 传感器的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高中物理人教选修3-2课件：6.2 传感器的应用（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2 传感器的应用 与 1 传感器的一般工作模式 2 力传感器的应用 电子秤 1 组成及敏感元件 由金属梁和 组成 敏感元 件是 2 工作原理 应变片 应变片 3 作用 应变片将物体形变这个 转换为电压 这个电学量 力学量 3 温度传感器的应用实例 敏感元件工作原理 电电熨斗 双金 属片 温度变变化时时 双金属片上层层金 属与下层层金属的 不同 双金属片发发生弯曲从而 控制电电路的通断 热膨胀系数 敏感元件工作原理 电饭锅电饭锅 感温 铁铁氧体 1 居里温度 感温铁铁氧体常温下具 有铁铁磁性 温度上升到约约 时时 失去铁铁磁性 这这一温度称为为 居里温 度 或 居里点 2 自动动断电电原理 用
2、手按下开关通 电电加热热 开始煮饭饭 当锅锅内加热热温度 达到 时时 铁铁氧体失去磁性 与永久磁铁铁失去吸引力 被弹弹簧片 弹弹开 从而推动动杠杆使触点开关断开 103 103 4 光传感器的应用 主题 传感器的实例应用 问题探究 1 在电子秤测力时 应变片是如何把物体形变这个力学 量转换为电压这个电学量的 提示 在电子秤中有一个弹簧钢制成的梁形元件 在梁 的上下表面各贴有一个应变片 当在梁的自由端施加 压力时 梁发生弯曲 上表面拉伸 下表面压缩 根据电 阻定律可知 上表面应变片的电阻变大 下表面应变片 的电阻变小 而应变片中通过的电流保持不变 所以 上表面应变片两端的电压变大 下表面应变片两
3、端的 电压变小 传感器把这两个电压的差值输出 这样就把 物体形变这个力学量转换为电压这个电学量 2 试讨论电熨斗中的双金属片传感器的工作原理 提示 双金属片的上部和下部在受热后膨胀情况不同 当温度过高时 双金属片的上部膨胀大 下部膨胀小 双金属片向下弯曲 使触点分离 从而切断电源 停止 加热 当温度过低时 双金属片恢复原状 使触点接通 接通电源 继续加热 3 什么是感温铁氧体 分析它在电饭锅中起什么作用 提示 电饭锅中应用的温度传感器 其主要元件是感温 铁氧体 感温铁氧体是用氧化锰 氧化锌和氧化铁粉 末混合烧结而成的 它的特点是常温下具有铁磁性 能够被磁体吸引 但是当温度上升到 居里温度 约
4、103 时 就失去了磁性 不能被磁体吸引了 电饭 锅中的温度传感器起限温开关的作用 手动闭合 当感 温铁氧体的温度上升到 居里点 约103 时 开 关自动断开 且不能自动复位 以此来控制电饭锅中的 温度 探究总结 1 传感器问题的分析思路 物理传感器是将所感受到的物理量 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 分析传感器问题的四点注意 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
5、 以及输入信号与输出信号间的变化规律 3 电路结构分析 分析传感器所在的电路结构 在熟悉常用电子元件工 作特点的基础上 分析电路输出信号与输入信号间的 规律 4 执行机构工作分析 传感器的应用 不仅包含非电学量如何向电学量转化 的过程 还包含根据所获得的信息控制执行机构进行 工作的过程 拓展延伸 传感器在不同领域中的应用 1 生活中的传感器 1 与温度控制相关的家用电器 电饭煲 电冰箱 微 波炉 空调 消毒碗柜等 都用到温度传感器 2 红外传感器 自动门 家电遥控器 生命探测器 非接触红外测温仪以及防盗 火灾报警器等 3 照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力 传感器等 2 农业生产中的传
6、感器 1 湿度传感器 判断农田的水分蒸发情况 自动供水 或停水 2 温度传感器和湿度传感器可对粮仓内上百个点进 行温度和湿度监测 有效地减少了霉变 3 工业生产中的传感器 1 生产的自动化和半自动化 用机器人 自动化小 车 自动机床 各种自动生产线或者系统 来代替人 完成加工 装配 包装 运输 存储等工作 各种传 感器使生产的自动运行保持在最佳状态 以确保生产 质量 提高效率和产量 节约原材料等 2 在数控机床中的位移测量装置 就是利用高精度位 移传感器进行位移测量 从而实现对零部件的精密加 工 典例示范 传感器在日常生活中的应用越来越广泛 温度传感器 实质是自动开关 是其中的一种 某一食品消
7、毒柜就 是利用温度传感器来自动控制电路的 常温下 该温 度传感器是闭合的 当温度达到某一设定值时 传感器 自动断开 从而切断整个电路 下列关于该消毒柜的 几种电路图中 图中S为电源开关 连接正确的是 解析 选A 温度传感器和消毒柜串联 传感器闭合 时 消毒柜工作 传感器断开时 消毒柜停止工作 与题 意相符 温度传感器和消毒柜并联 消毒柜的工作情况 与传感器闭合 断开无关 与题意不符 温度传感器和 消毒柜并联 消毒柜由开关S控制 与温度传感器无关 与题意不符 温度传感器和消毒柜并联 温度传感器由 开关S控制 消毒柜的工作情况与温度传感器无关 与 题意不符 故选A 探究训练 1 多选 压敏电阻的阻
8、值会随所受压力的增大而减小 一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的 装置 如图甲所示 将压敏电阻平放在升降机内 受压 面朝上 在上面放一物体m 升降机静止时电流表示数 为I0 某过程中电流表的示数如图乙所示 则在此过 程中 A 物体处于失重状态 B 物体处于超重状态 C 升降机一定向上做匀加速运动 D 升降机可能向下做匀减速运动 解析 选B D 电流表的示数变为2I0且保持不变 说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小 压敏电阻所 受压力变大 物体处于超重状态 即物体具有向上的加 速度 B D正确 A C错误 2 有一种测量体重的电子秤 其原理图如图中的虚线 框内所示 它主要由三部分构成 踏板
9、和压力杠杆ABO 压力传感器R 一个阻值可随压力大小而变化的电阻 器 显示体重的仪表G 其实质是电流表 其中 AO BO 5 1 已知压力传感器的电阻与其所受压力 的关系如下表所示 压压力F N050100150200250300 电电阻 R 300270240210180150120 设踏板的杠杆组件质量不计 接通电源后 压力传感器 两端的电压恒为4 68 V 则 1 利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关 系式 2 该电子秤零刻度线 即踏板空载时的刻度线 应标 在电流表刻度盘多少毫安处 3 如果某人站在踏板上 电流表刻度盘示数为20 mA 这个人的体重是多少 解析 1 由表中数据归纳
10、得出R 300 0 6F 2 依题意可知 电子秤空载时压力传感器受到的压力 为0 由表可知 此时压力传感器的电阻R1 300 电 路中的电流为I A 15 6 mA 所以该秤零刻度线应 标在电流表刻度盘的15 6 mA处 3 当电流表刻度盘的读数为I2 20 mA时 压力传感器 的电阻R2 234 由R 300 0 6F算得F2 110 N 再由F2 AO G BO得G 550 N 答案 1 R 300 0 6F 2 15 6 mA 3 550 N 补偿训练 1 下列应用了温度传感器的是 A 商场里的自动玻璃门 B 夜间自动打开的路灯 C 自动恒温冰箱 D 楼梯口的夜间有声音时就亮的灯 解析
11、选C 商场里的自动玻璃门是应用了红外线 传感器 A错误 夜间自动打开的路灯是利用了光传感 器 B错误 自动恒温冰箱是利用了温度传感器 C正确 夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器 D错 误 2 多选 如图所示是一种延时开关 当S1闭合时 电磁 铁F将衔铁D吸下 C线路接通 当S1断开时 由于电磁 感应作用 D将延迟一段时间才被释放 则 A 由于A线圈的电磁感应作用 才产生延时释放D的作 用 B 由于B线圈的电磁感应作用 才产生延时释放D的作 用 C 如果断开B线圈的电键S2 无延时作用 D 如果断开B线圈的电键S2 延时将变长 解析 选B C 根据题中所提示的信息 不难发现 延时开关的基本工作原理是当S1闭合时 电磁铁F将衔 铁D吸下 C电路接通 这时虽然B线圈的开关S2闭合 但 通过它的磁通量不变 所以没有电磁感应现象发生 当S1断开时 A线圈立即断路 不会产生电磁感应现象 但通过B线圈的磁通量减少 由于B线圈的电磁感应作 用 才产生延时释放D的作用 选项B正确 选项A错误 如果此时断开B线圈的开关S2 B线圈虽然产生感应电 动势 但不产生感应电流 不能吸引衔铁D 无延时作用 选项C正确 选项D错误 课堂小结
