传感器的简单使用

一 、 实 验 目 的1 了 解 传 感 器 的 工 作 过 程 ， 探 究 敏 感 元 件 的 特 性 2 学 会 传 感 器 的 简 单 使 用 二 、 实 验 原 理 传 感 器 是 能 将 所 感 受 到 的 物 理 量 (如 力 、 热 、 光 、 声 等 )转 换 成 便 于 测 量 的 量 (一 般 是 电 学 量 )的 一 类 元 件 其 工 作 过程 是 通 过 对 某 一 物 理 量 敏 感 的 元 件 将 感 受 到 的 信 号 按 一 定规 律 转 换 成 便 于 利 用 的 信 号 例 如 ， 光 电 传 感 器 是 利 用 光敏 电 阻 将 光 信 号 转 换 成 电 信 号 ， 热 电 传 感 器 是 利 用 热 敏 电 阻 或 金 属 热 电 阻 将 温 度 信 号 转 换 成 电 信 号 ， 转 换 后 的 信 号经 过 电 子 电 路 的 处 理 就 可 以 达 到 方 便 检 测 、 自 动 控 制 、 遥控 等 各 种 目 的 了 三 、 实 验 器 材 热 敏 电 阻 、 光 敏 电 阻 、 多 用 电 表 、 铁 架 台 、 烧 杯 、 冷水 、 热 水 、 小 灯 泡 、 学 生 电 源 、 继 电 器 、 滑 动 变 阻 器 、 开关 、 导 线 等 四 、 实 验 操 作1 研 究 热 敏 电 阻 的 热 敏 特 性(1 )按 如 图 实 1 1 1 所 示 连 接 好 电 路 ， 将 热 敏 电 阻 绝 缘 处 理 (2 )把 多 用 电 表 置 于 “ 欧 姆 档 ” ， 并 选 择 适 当 的 量 程 测 出 烧 杯 中 没 有 水 时 热 敏 电 阻 的 阻 值 ， 并 记 下 温 度 计 的 示 数 图 实 1 1 1 (3 )向 烧 杯 中 注 入 少 量 的 冷 水 ， 使 热 敏 电 阻 浸 没 在 冷 水 中 ， 记 下 温 度 计 的 示 数 和 多 用 电 表 测 量 的 热 敏 电 阻 的 阻 值 (4 )将 热 水 分 几 次 注 入 烧 杯 中 ， 测 出 不 同 温 度 下 热 敏 电 阻 的 阻 值 ， 并 记 录 (5 )根 据 记 录 数 据 ， 把 测 量 到 的 温 度 、 电 阻 值 填 入 下 表 中 ， 分 析 热 敏 电 阻 的 特 性 . 次 数待 测 量 温 度 ( )电 阻 () (6 )在 如 图 实 1 1 2 所 示 的 坐 标 系 中 ， 粗 略 画 出 热 敏 电 阻 的 阻 值 随 温 度 变 化 的 图 线 结 论 ： 根 据 实 验 数 据 和 R t图 线 可 知 ， 热 敏 电 阻 的 阻 值 随 温 度 的 升 高 而 减 小 ， 随 温 度 的 降 低 而 增 大 图 实 1 1 2 2 研 究 光 敏 电 阻 的 光 敏 特 性 (1 )将 光 电 传 感 器 、 多 用 电 表 、 灯 泡 、 滑 动 变 阻 器 按 如 图 实 1 1 3 所 示 电 路 连 接 好 ， 其 中 多 用 电 表 置 于 “ 100” 档 ；(2 )先 测 出 在 室 内 自 然 光 的 照 射 下 光 敏 电 阻 的 阻 值 ， 并 记 录 数 据 ；(3 )打 开 电 源 ， 让 小 灯 泡 发 光 ， 调 节 小 灯 泡 的 亮 度 使 之 逐 渐 变 亮 ， 观 察 表 盘 指 针 显 示 电 阻 阻 值 的 情 况 ， 并 记 录 ；(4 )用 手 掌 (或 黑 纸 )遮 光 时 电 阻 值 又 是 什 么 ？ 并 记 录 图 实 1 1 3 (5 )把 记 录 的 结 果 填 入 下 表 中 ， 根 据 记 录 数 据 分 析 光 敏 电 阻 的 特 性 .光 照 强 度 弱 中 强 无 光 照 射阻 值 ()结 论 ： 光 敏 电 阻 的 阻 值 随 光 照 强 度 的 增 大 而 减 小 五 、 注 意 事 项1 在 做 热 敏 电 阻 实 验 时 ， 加 热 水 后 要 等 一 会 儿 再 测 其 阻 值 ， 以 使 电 阻 温 度 与 水 的 温 度 相 同 ， 并 同 时 读 出 水 温 2 在 光 敏 电 阻 实 验 中 ， 如 果 效 果 不 明 显 ， 可 将 电 阻 部 分 电 路 放 入 带 盖 的 纸 盒 中 ， 并 通 过 盖 上 小 孔 改 变 射 到 光 敏 电 阻 上 的 光 的 多 少 3 欧 姆 表 每 次 换 档 后 都 要 重 新 调 零 (2 0 0 9 山 东 高 考 )为 了 节 能 和 环 保 ， 一 些 公 共 场 所 使用 光 控 开 关 控 制 照 明 系 统 光 控 开 关 可 采 用 光 敏 电 阻 来 控制 ， 光 敏 电 阻 是 阻 值 随 着 光 的 照 度 而 发 生 变 化 的 元 件 (照度 可 以 反 映 光 的 强 弱 ， 光 越 强 照 度 越 大 ， 照 度 单 位 为lx) 某 光 敏 电 阻 RP在 不 同 照 度 下 的 阻 值 如 下 表 ： 照 度 (lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2电 阻 (k) 75 40 28 23 20 18 (1 )根 据 表 中 数 据 ， 请 在 给 定 的 坐 标 系 中 (图 实 1 1 4 )描 绘 出阻 值 随 照 度 变 化 的 曲 线 ， 并 说 明 阻 值 随 照 度 变 化 的 特 点 图 实 1 1 4 (2 )如 图 实 1 1 5 所 示 ， 当 1 、 2 两 端 所 加 电 压 上 升 至 2 V时 ， 控 制 开 关 自 动 启 动 照 明 系 统 请 利 用 下 列 器 材 设 计 一 个 简 单 电 路 ， 给 1 、 2 两 端 提 供 电 压 ， 要 求 当 天 色 渐 暗 照 度 降 低 至 1 .0 lx时 启 动 照 明 系 统 ， 在 虚 线 框 内 完 成 电 路 原 理 图 (不 考 虑 控 制 开 关 对 所 设 计 电 路 的 影 响 ) 图 实 1 1 5 提 供 的 器 材 如 下 ：光 敏 电 阻 RP(符 号 ， 阻 值 见 上 表 )；直 流 电 源 E(电 动 势 3 V， 内 阻 不 计 )；定 值 电 阻 ： R1 1 0 k， R2 2 0 k， R3 4 0 k(限 选 其 中 之一 并 在 图 中 标 出 )；开 关 S及 导 线 若 干 解 析 (1 )描 绘 图 象 应 注 意 ： 各 点 均 匀 分 布 在 图 线 两 侧 ， 且图 线 应 用 平 滑 曲 线 ， 而 不 能 成 为 各 点 的 连 线 光 敏 电 阻 的 阻 值 随 光 照 度 变 化 的 曲 线 如 图 实 1 1 6 所 示 图 线 为 曲 线 ， 电 阻 与 照 度 成 非 线 性 变 化 关 系 图 实 1 1 6 (2 )根 据 串 联 电 阻 的 正 比 分 压 关 系 ， E 3 V， 当 照 度 降 低 至 1 .0 lx时 ， 其 电 压 升 至 2 V， 由 图 线 知 ， 此 时 光 敏 电 阻 RP 2 0 k，URP 2 V， 串 联 电 阻 分 压 UR 1 V， 由 2 得 ： R 1 0 k， 故 选 定 值 电 阻 R1 . 电 路 原 理 如 图 实 1 1 7 所 示 图 实 1 1 7 答 案 (1 )如 图 实 1 1 6 所 示光 敏 电 阻 的 阻 值 随 光 照 度 变 化 特 点 ： 光 敏 电 阻 的 阻 值 随 光照 度 的 增 大 非 线 性 减 小 (2 )如 图 实 1 1 7 所 示 传 感 器 是 把 非 电 学 量 (如速 度 、 温 度 、 压 力 等 )的 变 化 转 换成 电 学 量 的 变 化 的 一 种 元 件 ， 在自 动 控 制 中 有 着 相 当 广 泛 的 应 用 有 一 种 测 量 人 的 体 重 的 电 子 秤 ，其 测 量 部 分 的 原 理 图 如 图 实 1 1 8 中 的 虚 线 框 所 示 ， 它 主要 由 压 力 传 感 器 R(电 阻 值 会 随 所 受 压 力 大 小 发 生 变 化 的 可 变电 阻 )、 显 示 体 重 大 小 的 仪 表 A(实 质 是 理 想 的 电 流 表 )组成 压 力 传 感 器 表 面 能 承 受 的 最 大 压 强 为 1 1 0 7 Pa， 且 已 知图 实 1 1 8 压 力 传 感 器 R的 电 阻 与 所 受 压 力 的 关 系 如 下 表 所 示 设 踏板 和 压 杆 的 质 量 可 以 忽 略 不 计 ， 接 通 电 源 后 ， 压 力 传 感 器两 端 的 电 压 恒 为 4 .8 V， 取 g 1 0 m/s2 .请 回 答 ：压 力 F/N 0 250 500 750 1000 1250 1500 电 阻R/ 300 270 240 210 180 150 120 (1 )该 秤 零 起 点 (即 踏 板 空 载 时 )的 刻 度 线 应 标 在 电 流 表 刻 度 盘_A处 (2 )如 果 某 人 站 在 该 秤 踏 板 上 ， 电 流 表 刻 度 盘 的 示 数 为 2 0 mA，这 个 人 的 体 重 是 _kg. 解 析 本 题 是 传 感 器 的 应 用 问 题 ， 考 查 学 生 的 实 验 与 探 究能 力 (1 )由 图 表 知 ， 踏 板 空 载 时 ， 压 力 传 感 器 电 阻 R 3 0 0 ， 此时 A中 电 流 I A 1 .6 1 0 2 A.(2 )当 电 流 I 2 0 mA 2 0 1 0 3 A时 ， 压 力 传 感 器 的 电 阻 R 2 4 0 ， 对 应 表 格 中 ， 这 个 人 的 质 量 为5 0 kg.答 案 (1 )1 .6 1 0 2 (2 )5 0