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1、,目标定位 1.了解传感器在日常生产、生活中的应用. 2.理解传感器在电子秤、电熨斗、电饭锅中的应用. 3.理解光传感器在鼠标器和火灾报警器中的应用.,第2讲 传感器的应用,一、传感器应用的一般模式,放大,传感器 电路,转换,二、力传感器的应用电子秤 1.组成：电子秤使用的测力装置是力传感器.常用的一种力传感器是由金属梁和 组成的.应变片是一种敏感元件，现在多用半导体材料制成.,应变片,2.原理：如图1所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的 变大，下表面应变片的电阻变小.力F越大，弯曲形变越大，
2、应变片的电阻变化就越大.如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小.传感器把这两个电压的差值输出.力F越大，输出的电压差值也就越 .,电阻,大,图1,3.作用：应变片将物体形变这个 量转换为 这个电学量.,力学,电压,三、温度传感器的应用 1.电熨斗 (1)构造(如图2所示) 它主要由调温旋钮、升降螺钉、绝缘支架、触点、 双金属片、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成. (2)敏感元件：双金属片. (3)工作原理：温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的 不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断.,图2,膨胀系数,2.电饭锅 (1)构造(
3、如图3所示),图3,(2)敏感元件：感温铁氧体 (3)工作原理 居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约 时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”. 自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到 时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开.,103,103,四、光传感器的应用火灾报警器 1.构造：带孔的罩子内装有发光 、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 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 变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会
4、发出警报.,二极管LED,高电阻,电阻,一、传感器的工作原理分析 分析传感器的工作原理要从以下几个方面进行： (1)感受量分析：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. (3)电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用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.,例1 下列说法中不正确的是( ) A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声音信号 B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片 C.电子秤所使用的测力装置是力传感器 D.热敏
5、电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,解析 话筒是声传感器，能将声音信号转换成电信号，故A错.,A,针对训练1 为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯的控制电路相接.当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为_传感器，它输入的是_信号，经传感器转换后，输出的是_信号.,电,声,声音,二、常见传感器的应用实例 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、防火报警器等. 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.,4.农业生产
6、中的传感器 (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，可对上百个点进行温度和湿度监测.由于有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象.,5.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，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，以确保产品质量，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.,例2 关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是( ) A.应变片
7、是由导体材料制成 B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之变小 C.传感器输出的是金属架上的电压 D.外力越大，输出的电压差值也越大,解析 应变片多用半导体材料制成，应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之变小，故选项A错，B对； 传感器输出的是应变片上、下两表面的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也增大，故C错，D对.,BD,针对训练2 为了锻炼身体，小明利用所学物 理知识设计了一个电子拉力计，如图4所示是 原理图.轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起 (弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧 劲度系数为100 N/cm.定值电阻R05 ，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R
8、125 ，电源输出电压恒为U3 V，理想电流表的量程为00.6 A.当拉环不受力时，滑片P处于a端.下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( ),图4,A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路 B.当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 A C.当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处 D.当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处,解析 若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；,答案 ABC,例3 如图5是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103 时，下列说法中正确的是( ),图5,A.常温下感
9、温磁体具有较强的磁性 B.当温度超过103 时，感温磁体的磁性较强 C.饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超 过103 ，这时开关按钮会跳起 D.常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ，开关按钮就不会自动跳起,ACD,力传感器的应用 1.压敏电阻的阻值随所受压力的增 大而减小，在升降机中将重物放在 压敏电阻上，压敏电阻接在如图6 甲所示的电路中，电流表示数变化 如图乙所示，某同学根据电流表的 示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是( ),图6,A.0t1时间内，升降机一定匀速运动 B.0t1时间内，升降机可能减速上升 C.t1t2时间内，升降机可能匀速上升 D.t1
10、t2时间内，升降机可能匀加速上升,解析 在0t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动，故A选项错误，B选项正确； t1t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D两项都错. 答案 B,温度传感器的应用 2.传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( ) A.生物传感器 B.红外传感器 C.温度传感器 D.压力传感器,C,3.如图7所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是(
11、),图7,A.常温时上、下触点是接触的 B.双金属片温度升高时，上金属片形变 较大，双金属片将向下弯曲 C.原来温度控制在80 断开电源，现要 求60 断开电源，应使调温旋钮下移一些 D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些,解析 常温工作时，上、下触点是接通的，当温度升高时，上金属片形变大，向下弯曲，切断电源.断开温度要升高则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错. 答案 ABD,光传感器的应用 4.如图8为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩、发光二极管LED、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理.,图8,解析 报警器工作时发光二极管处于发光状态，由于挡板遮挡，平时光电三极管接收不到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，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会报警. 答案 见解析,
