1、62 传感器的应用,上节课我们学习了传感器及其工作原理。传感器是能够感知诸如力、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，或转化为电路通断的一类元件。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。,这节课我们来学习传感器的应用。传感器的应用（一）,阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。,下面学习几个传感器应用的实例。,1.力传感器的应用电子秤 阅读教材56页第一段，思考并回
2、答问题。 （1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？ （2）简述力传感器的工作原理。 （3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？,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。,【例1】用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后汽车静止时，传感器a、b在的示数均为 10 N（取g=10
3、 ms2）,（1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向 （2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零,2温度传感器的应用电熨斗 温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成的电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的。,实验：,电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。,电熨斗结构图（如图所示）,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？ （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
4、何使用调温旋钮来实现的？,（1）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（2）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,温度传感器的应用,【例2】 在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC 元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率 随温度t的变化关系如图所示，
5、由于这种特性，PTC元件,具有发热、保温双重功能对此，,以下判断正确的是（ D ）,通电后，其电功率先增大，后减小 通电后，其电功率先减小，后增大 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变 A B C D,分析：当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻器的电阻率随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t=t1时，P=P1达到最大当温度由t1升高到t2的过程中增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热
6、功率P也就越大；因此在这之间的某一温度t3会有P=P3= P，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当tP，使温度自动升高到t3；当tt3，PP，使温度自动降为t3，实现自动保温，正确答案为D。,3、温度传感器的应用电饭锅 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？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？,常温下具有铁磁性，能够
7、被磁体吸引，温度达到约103，失去铁磁性,什么是“居里点”？ 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。,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。,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
8、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。,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,4温度传感器的应用测温仪 2003年的那个春天，一头恶魔冲进中华大地，一夜之间，国人无不谈S ARS色变但在全国人民的共同努力下，终于将这头恶魔降服，并彻底消
9、灭，在抗击SARS的过程中，许多公共场合都使用了非接触式红外测温仪温度传感器测温仪有何优点？ 答：可以远距离读取温度的数值因为温度信号变成电信号后可以远距离传输 常见的测温元件有哪些？ 答：热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等,温度传感器的应用 【例1】如图甲为在温度为10左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 k，R2=10 k，R3=40 k，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当 a、b端电压 Uab0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_,5光传感器的应用机械式鼠标器 在工农业生产中经常用到自动控制装置，而设计自动控制装
10、置很多情况下要用到传感器如光电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进而完成相应的自动控制。下面我们学习光传感器的应用实例鼠标器。 机械式鼠标器的内部组成是什么？ 滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管,简述机械式鼠标器的工作原理。 鼠标器移动时，滚球运动通过轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，计算机分别统计两个方向的脉冲信号，红外接收管处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。,6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
11、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,实验,光传感器的应用,【例2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是 ，小车速度的表达式为v= ；行程的表达式为 = 。,总结,本节课主要学习了以下几个问题：,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,
