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1、10、3 传感器,1、什么是传感器,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。,非电学量传感器电学量,2、传感器应用的一般模式：,3、常见传感器,（1）干簧管：是一种能够感知磁场的传感器,原理：当有磁场靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管能起开关作用。,（2）光敏电阻,是由半导体材料组成的，电阻率随光强度的增强而减小。将光强度（光信号）转换为电阻（电信号）。,（3）热敏电阻和金属热电阻,热敏电阻：由半导体材料组成的，温度越高电阻越小。金属热电阻：由金属材料组成的，温度越高电阻越大。,A：
2、热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；B：金属热电阻的化学稳定性较好，测量范围较大，但灵敏度较差。,将温度信号转化为电信号,特点：,（4）、电容式传感器,（1）测定角度：,（2）测定液面高度h：,（3）测定压力F：,（4）测定位移x：,越大S越小C越小,h越大S越大C越大,X越大越大C越大,力F增大，两板距离减小电容增大,（5）霍尔元件,一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，则UH的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。,（1）.力电传感器的应用电子秤,4、传感器的应用,A、传感器：应变片,B、原理：在外力作用下，上面应变片拉伸
3、，电阻变大，下面压缩，电阻变小，电流一定，上面电压变大，下面电压变小，外力越大，上下表面的电压差越大。由上下表面的电压差而体现外力大小,力传感器是把力信号转换成电信号,C、应用：体重计、高速路上车辆称重等。,1、结构图,2、工作原理：在没有发生火灾时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。当发生火灾时，产生大量烟雾，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，就会发出警报。,（2）、光传感器的应用火灾报警器,1、机械式鼠标器的组成2、机械式鼠标器的工作原理,光传感器的应用鼠标器,当鼠标器在桌面上移动时，滚球的运动通过滚轴带
4、动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外脉冲，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，处理后就在屏幕上的光标产生相应的位移,C、什么是“居里点”？,（3）、温度传感器的应用电饭锅,A、电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？,感温铁氧体,B、感温铁氧体有何特点？,常温下有磁性，能被永磁体吸引；当温度上升到103时失去磁性，不能被永磁体吸引。,103,D、原理：按下开关，永磁体和感温铁氧体吸引，触点接触开始加热，当温度达到“居里点”时感温铁体磁性消失，在弹簧作用下与永磁体分离，触点分离，停止加热。下次再用时再按下开关。,电饭锅的几个问题:,(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮
5、?手松开后这个按钮是否会恢复到原来状态?为什么?上次饭煮好时感温磁体和永磁体在弹簧在作用下分离.触点分离,电热板电路断开.开始煮饭时按下开关按钮,感温磁体和永磁体接触,触点接触,电热板电路闭合,开始加热.,(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度?为什么?,在常压下水的沸点是1000C,所以锅内保持一定的温度,(3)饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会有什么变化?这时电饭锅会自动地发生哪些动作?温度升高.当达到1030C时感温磁体失去磁性,在弹簧作用下与永磁体分离,触点分离,电热板电路断开,进入保温状态.(4)如果用电饭锅烧水,能否在水沸腾后自动断电?不能,控制电路的通断.,温度传感器
6、的应用电熨斗,1、温度传感器是什么？,双金属片,2、原理：,常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，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,3、双金属片温度传感器的作用:,4、如何调节温度？,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螺丝下降，触点难分离，控制温度升高。,电饭锅和电慰斗的区别与相同点,(1)相同点:都是用热敏元件实现电路的开关功能(2)热敏元件不同 电慰斗的
7、热敏元件是双金属片 电饭锅的热敏元件是感温铁氧体.(3)转换机理不同 电慰斗:温度变化 金属片弯曲变形 电路通断 电饭锅:温度达到居里点 材料的铁磁性变化电路通断.,温度传感器的应用冰箱温度控制器,思考与讨论：1、为什么温度较高时压缩机自动工作，达到设定低温后就自动停止工作？2、凸轮为什么可以改变设定的温度？,电冰箱内温度较高时,密封系统中的压强增大,盒体膨胀,膜盒3通过小柱体推动弹簧片4,使动触点5与静触点6接触,控制压缩机工作,而在达到定的温度时拉簧7带动簧片4将触点5.6断开,压缩机停止工作.,8转动会改变连杆9对弹簧7的拉力,该拉力与弹性膜盒3产生的推力共同控制弹簧4的运动.(8逆时针
8、转7拉力变大,使触点5.6分离需要膜盒3的推力增大冰箱内设定的温度增高),用如图示的电磁继电器制成一个高温报警器，,正常情况绿灯亮，有险情时，温度升高，热敏电阻的阻值减小，左侧电路中电流增大。横杆向下移动，电铃报警。,2、原理：,1、器材如下：,热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。,温度传感器的应用测温仪,测温速度小于0.5 s，分辨力达到0.l,动圈式话筒的工作原理,膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后
9、传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。,电磁感应现象,（4）、声音传感器的应用动圈式话筒,电容式话筒的工作原理,利用电容器充放电形成的充放电电流。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R两端就输出了与声音变化规律相同的电压优点：保真度好。,声音传感器的应用电容式话筒,驻极体话筒的工作原理,驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。,声音传感器的应用驻极体话筒,传感器的应用实验,实验1、光控开关,一、斯密特触发器1、什么是斯密特触发器？是具
10、有特殊功能的非门。2、符号：,3、斯密特触发器的特殊性能,原理：当加在它输入端A的电压逐渐上升到某个值（1.6V）时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25V),而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8V),Y会从低电平跳到高电平(3.4V).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,这正是进行光控所需要的.,4、模仿路灯光控实验,如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 k，R2为 330 k，(1).试分析其工作原理,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输出高电压，发
11、光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG电阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端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，这样就达到了使路灯天明灭，天暗自动开启的目的。,要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的值调大些还是调小些？为什么？,应该把R1的值调大些。因为：要使斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值（1.6V），就需要光敏电阻RG电阻值达到更大，即天色更暗。,用灯泡模仿路灯，为何要用继电器？,由于集成电路允许通过的电流较小，要用白织灯模仿路灯，就要使用继电器来启动供电电路。思考：为什么要给线圈并联一个二极管？,分析电磁继电器的工
12、作原理,当天色暗到一定程度时，RG电阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端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，使线圈上电流增大，磁性增强，使D、E接触，高压工作电路工作（路灯亮）。,实验2、温度报警器,电路图,1、试分析温度报警器的工作原理。常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器输入端A处于低电平，输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高是，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，蜂鸣器发声。,实验2、温度报警器,2、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的阻值越小，要使斯密特触发器输入端A达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。,（6）传感器的应用-加速度计,原理：当滑动片P在滑动变阻器中央时P、Q等势，电压表指针指中央零点,这个装置可以同时测出加速度大小和方向，大小可通过电压表示数大小表示，方向可通过偏转方向判定,当物体具有图示方向的加速度a时，滑块向左移，则变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变阻器时电势降落大，则Q点电势高于P点，则指针应向零点左侧偏转,
