《传感器》全章详解课件

*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,传感器,明火探测器,湿度传感器,防盗报警器,报警器里面用了一个干簧管，干簧管可以感知磁场而接通或断开电路。,1,、什么是传感器,?,传感器是指这样一些元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等,非电学量,，并能把它们按照一定规律转换为电压、电流等,电学量,，或转换为电路的通断。,非电学量,电学量,传感器,角度,位移,速度,加速度,压力,温度,湿度,声强,光照强度,电压,电流,电阻,电容,传感器的种类,物理传感器、化学传感器、生物传感器,物理传感器：,用于完成视觉、听觉、触觉功能的传感器，其接受的是光、声波、压力等的物理信息。,化学传感器或生物传感器：,代替嗅觉、味觉功能的传感器。,（按感受信息的学科特点不同）,离子感烟器,明火探测器,温度传感器,光电传感器,湿度传感器,机油压力传感器,超声波传感器,风速传感器,色标传感器,全自动血压机,自动旋转门,电子秤,电磁流量计,（,1,）光敏电阻的电阻率与光照强度有关。,（,2,）,光敏电阻受到光照时电阻会变小,。硫化镉,（,CdS,）,是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；光照增强，载流子增多，导电性能变好。,（,3,）光敏电阻将光学量（光照强度）转化为电学量（电阻）。,2,、光敏电阻（光电传感器）,例题,1,如图所示，,R,1,、,R,2,为定值电阻，,L,是小灯泡，,R,3,为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）,A,电压表的示数增大,B,R,2,中电流减小,C,小灯泡的功率增大,D,电路的路端电压增大,ABC,3,、热敏电阻和金属热电阻,（,1,）导电性能与温度的变化关系。,半导体材料的导电性能随温度升高而变好（电阻率随温度升高而减小）；,金属导体的导电性能随温度升高而降低（电阻率随温度升高而增大）。,O,R,T,金属导线,热敏电阻,（,2,）,热敏电阻,灵敏度高，但化学稳定性较差，测量范围较小；,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。,（,3,）热敏电阻或金属热电阻能够将热学量,(,温度,),转化为电阻这个电学量。,例题,2.,下图是一个温度传感器的原理示意图,R,t,是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的。,【,解答,】,温度升高或降低导致,Rt,阻值发生变化，使电路中电流也发生变化，导致,R,上的电压也发生改变，因此电压表读数将会发生变化，从而就将温度的化转变为电信号。,V,R,t,R,（,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,定片,动片,电介质,金属芯线,导电液体,待测压力,F,固定电极,可动电极,x,极板,极板,电介质,4,、电容式传感器,电容式位移传感器,电容式位移传感器把力学量（位移）转换为电学量（电容）。,示意图,被测物体,x,电容器极板,电介质板,（,1,）材料：半导体 如：砷化铟,C,D,F,B,E,I,U,H,霍尔元件工作原理图,（,3,）霍尔电压,:,K,为比例系数，称为,霍尔系数,，其大小与元件的材料有关。,一个霍尔元件的,d,、,k,为定值，再保持,I,恒定，则,U,H,的变化就与,B,成正比。因此霍尔元件又称,磁敏元件,。,霍尔元件把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（电压）。,5,、霍尔元件（磁传感器）,（,2,）工作原理：,动圈式话筒,电容式话筒,电熨斗,电饭锅,1,、传感器：,小结,2,、传感器的工作原理：,3,、敏感元件：,（,1,）光敏电阻（光电传感器）,（,2,）热敏电阻和热电阻（温度传感器）,（,3,）电容式传感器（位移传感器）,（,4,）霍尔元件（磁传感器）,非电学量,敏感元件,转换器件,转换电路,电学量,传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。,温度传感器和光传感器,光电传感器,传感器应用的一般模式,常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。,一、温度传感器的应用,电熨斗,传感器应用实例,双金属片温度传感器,：,原因：双金属片,铜的膨胀系数大于铁,电熨斗的构造,思考与讨论：,常温下两触点是接触还是分离？,如何用调温旋钮来升高或降低电熨斗的工作温度？,思,考与讨论,：,（,1,）常温下，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、下触点应是分离的，设定温度时，通过调节调温旋钮使弹性铜片下降，与弹性铜片相连的上触点与下触点接通。这样电路接通，电热丝发热产生热量，温度升高，可熨烫衣物。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,双金属片温度传感器的作用,-,控制电路的通断,（,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,回顾在家煮饭的过程？,温度传感器的应用,电饭锅,问题提出,:,电饭锅烧饭,饭熟后会自动断开，,而烧水时却不能自动断开。为什么？,温度传感器的应用,电饭锅,阅读：课本,P,59,1,、电饭锅中温度传感器的主要元件是什么？,2,、感温铁氧体的组成物质是什么？,3,、感温铁氧体有何特点？,4,、什么是“居里点”？,电饭锅的构造,温度传感器的应用,电饭锅,温度传感器的应用,电饭锅,阅读：,P,61,回答,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,.,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。,二、光传感器的应用,火灾报警器,光,电流变化,控制电路通断,非电学量,传感器,电学量,控制电路通断,光传感器的应用,火灾报警器,光传感器的应用,火灾报警器,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,问题与练习：,1,、恒温箱温控器,思考与讨论：,1,、应该把恒温箱中的加热器接在,A,、,B,端还是,C,、,D,端呢？,2,、要使箱内温度保持,100,，可变电阻,R,值应调节多大？,2,、,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,x,，则这段时间内导弹的加速度 （）,A.,方向向左，大小为,k x/m,B,方向向右，大小为,k x/m,C,方向向左，大小为,2k x/m,D.,方向向右，大小为,2k x/m,0,10,10,U,P,D,3,、,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=2kx/m,S=ma/2k,U=U,0,R,x,/R=U,0,x/L,=maU,0,/2kL,=mU,0,a/2kLa,阅读,P,61,回答,1,、机械式鼠标器的组成,2,、机械式鼠标器的工作原理,二、光传感器的应用,鼠标器,光传感器的应用,鼠标器,鼠标中的红外接收管就是光传感器。鼠标移动时，滚球带动,x,、,y,方向两个码盘转动，红外管接收到一个个红外线脉冲。计算机分别统计,x,、,y,两个方向上的脉冲信号，就能确定鼠标的位置。,光传感器的应用,鼠标器,生活中的传感器,传感器是把一种能量转换成另一种能力的装置，把被测信号转化成电信号的装置，它在我们生产、生活和科研方面都有着非常广泛的用途，大到军事、天文方面的应用，小到我们日常生活的煮饭、洗衣等自动化方面的应用。可以说，传感器的应用已经深入到了整个社会生活的方方面面。,生活中的传感器,传感器在日常生活中更是无处不在，它正在改变着人们的生活方式，充分显示出它给人们生活带来的方便、安全和快捷。比如当我们夏天使用空调时，它为什么会让房间保持在一个设定的温度下呢,?,这是因为空调中有一个用热敏电阻制成的感应头，当周围空气的温度发生变化时，热敏电阻的阻值就会随之而发生相应的改变，通过电路转换为电流信号从面控制压缩机的工作。又比如烟雾报警器，就是利用烟敏电阻来测量出烟雾浓度，达到一定浓度即引起报警系统工作，从而达到报警的目的。还有我们的光敏路灯、声控路灯等也是利用传感器来自动控制开关的通和断的。在我们的生活中用到传感器的地方还很多，比如自动门、手机触摸屏、鼠标、数码相机、电子天平、话筒、电子温度计、自动洗衣机、红外线报警器等。,1.,洗衣机中的传感器,水位传感器有两种,(20,欧姆左右,),，,1,：触点式开关，用压力推动气囊连杆接通触点，触点闭合，则开始洗涤，电脑板检测开关的通断信号。,2,：频率式：内是一个电感和,2,个电容 磁芯组成振动电路，其频率靠磁芯在气压的作用下推动气囊连的磁芯做上下运动产生对应频率，不同的频率值对应不同的水位。,洗衣机中还有负载量传感器、水温传感器、布质传感器、洗涤粉传感器、脏污程度传感器、脱水传感器等。,2.,电冰箱中的传感器,电冰箱一般有冷冻室传感器：,温度传感器,，用于显示冷冻室的温度。冷藏室环境传感器：,温度传感器,，用于显示冷藏室的温度变温区传感器：,温度传感器,，用于显示变温室的温度和控制（此区温度一般在,-7,度至,5,度间）,化霜传感器：温度传感器，一般在常温下为断开，,-7,以下闭合！化霜,加热器,通电发热，将蒸发 器的霜化掉！（在电冰箱中，此传感器一定配合,熔断器,使用）,家用报警器,家用防盗报警器采用芯片，微电脑控制技术，是集传感探测、通讯、计算机于一体的智能化、全数码、多功能的新一代技防精品。该报警系统广泛应用于企事业单位、金融系统、营业场所、居民家庭的防盗、防抢、防火、紧急求助的自动报警。可独立使用，也可与报警中心组成联网。,一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间 远程传输到用户设定的电话、手机、传呼机。同时向报警中心报告，联网中心电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示，监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、及时调动警力作出快速处理。,传感器与人的器官,与人的五官相比，传感器拓宽了人的感觉器官的能力。过去，人类必须依靠眼、鼻、口、耳来感觉外界颜色、声音、气味，感知温度的变化等各种信息。现代生产需要准确地获取各种信息并做出迅速、准确的反应，但是光靠人类的感官就很难实现，于是，传感器就应运而生了。与人的五官相比，当然它也有它的缺陷。,传感器实际上就是电子产品，而人在感知事物时是带有思维和感情的，这一点是被人制造出来的电子产品无法比拟的。尽管随着人类科学技术的发展，它模仿人类的功能越来越强，但在很多性能上远不如人的感觉器官，始终存在死板、反应机械等缺陷。,