传感器工作原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.2,传感器的应用,1,复习问题,请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？,光敏电阻将,光学量,转化为电阻这个电学量。热敏,电阻将温度这个,热学量,转化为电阻这个电学量。,霍尔元件把,磁感应强度这个磁学量,转化为,电压这,个电学量,。,2,传感器应用的一般模式：,传感器,转换或放大电路,执行机构,仪表显示,微机系统,3,a,、原理,：（,电阻应变片）是利用,电阻应变效应,原理制成的、应用最为广泛的电阻式传感器，主要用于机械量的检测中，如力、压力等物理量的检测。,1,、力传感器的应用,电子秤,b,、型变与电阻的关系：,形状拉伸,R,形状压缩,R,4,5,3,、应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电,学量,1,、电子秤的测力装置是力传感器，它是由一个金属梁和两,个应变片一起组成了测力部分。,2,、在金属梁没有力的情况下，金属梁处于水平状态，梁,的上下应变片的长度没变且相等，两应变片的电阻大小,也相等，当给金属梁施加竖直向下的力时，金属梁会向,下弯曲，使得金属梁上面的应变片被拉长，电阻变大，,两端电压也变大，而下边的应变片被挤压收缩，电阻变,小，两端的电压也减小，使得两应变片两端电压值不相,等，存在差值，控制电路就通过这个差值，经过放大电,路将差值信号放大，再在显示器上显示出数字，即力,F,的大小。,6,练习,1,.,关于电子秤中应变式力传感器的说法 正,确的是（ ）,A.,应变片是由多用半导体材料制成,B.,当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，,变小,C.,传感器输出的是应变片上的电压,D.,外力越大，输出的电压差值也越大,A B D,7,温度传感器的应用（一）,电熨斗,温控开关：,取一个报废的日光灯启,辉器，去掉外壳，敲碎,氖泡的玻璃，可以看到,一个,U,型的双金属片，,双金属片的旁边有一根,直立的金属丝，两者构,成一对触点，常温下触,点是分离的，用火焰靠,近金属片，可以看到双,金属片的形状变化，与金属丝接触，熄灭火焰，双金属片,逐渐恢复原状，两个触点分离。,把这个启动器用到温控开关，可以控制小灯泡的亮和灭。,U,形动触片,静触片,氖泡,图,1,8,9,思,考与讨论,：,（,1,）常温下，电熨斗上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？,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,10,（,2,）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设,定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？,熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，,此时可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,11,温度传感器的应用（二）电饭锅,人类已步入电气化时代，随着人们生活质量的提高，电饭锅、电饭煲已经走进越来越多的家庭，为什么电饭锅、电饭煲能自动加热和保温而不会使饭烧焦呢？,常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103，失去铁磁性,原来电饭锅中采用了温度传感器，能够随着温度的变化自动控制电路的开关。,温度传感器的主要元件是什么？,感温铁氧体。,感温铁氧体的组成物质是什么？,氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成。,感温铁氧体有何特点？,12,什么是“居里点”？,现象：当感温铁氧体的温度升高到一定数值时，感温铁氧体与磁铁分离。说明温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失。,居里点，又称居里温度，即指103。,观察演示实验：感温铁氧体的特性。,13,电饭锅的结构示意图。,思考并回答教材“思考与讨论”中的问题，了解电饭锅的工作原理。,14,1、开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。,2、水沸腾后，锅内大致保持100不变。,3、饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热,4、如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100不变，,温度低于“居里点103”，电饭锅不能自动断电。只有水,烧干后，温度升高到103才能自动断电。,15,连贯地叙述电饭锅的工作过程。,开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热,16,光传感器的应用火灾报警器,许多会议室、宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器，火灾报警器是光传感器应用的又一实例。,以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理。,报警器带孔的罩子内装有发光二极管,LED、,光电三极管和不透明的挡板平时，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，其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报,17,总结,本节课主要学习了以下几个问题：,电饭锅,测温仪,温度传感器,鼠标器,火灾报警器,光传感器,传感器的应用,各种传感器广泛应用于人们日常生活、生产中，如空调、电冰箱、电饭堡、火灾报警器、路灯自动控制、电脑鼠标器等传感器把所感受到的物理量，如力、热、磁、光、声等，转换成便于测量的电压、电流等，与电路相结合达到自动控制的目的,18,例,1,:(1),惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一个质量为,m,的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为,k,的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于,自然长度,。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离,O,点的距离为,S,，则这段时间内导弹的加速度 （ ）,A.,方向向左，大小为,k S/m,B,方向向右，大小为,k S/m,C,方向向左，大小为,2k S/m,D.,方向向右，大小为,2k S/m,0,10,10,U,P,D,19,(2),若电位器（可变电阻）总长度为,L,，其电阻均匀，两端接在稳压电源,U,0,上，当导弹以加速度,a,沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片,P,产生位移，此时可输出一个电信号,U,，作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出,U,与,a,的函数关系式。,0,10,10,U,P,U,0,解,：,a=2kS/m,S=ma/2k,U=U,0,R,x,/ R = U,0,S / L,=maU,0,/ 2kL,=mU,0,a / 2kLa,20,