高中物理 第6章 传感器 2 传感器的应用课件 新人教版选修32.ppt

2 传感器的应用 自学线索 学基础导学 一 传感器工作的一般模式 1 力传感器的应用 电子秤常用的力传感器是由 和 组成的 应变片是一种敏感元件 现多用 材料制成 2 温度传感器的应用 电熨斗双金属片温度传感器的作用是控制电路的 电熨斗中双金属片上层金属的膨胀系数 下层金属 二 传感器的应用实例 金属梁 应变片 半导体 通断 大于 3 温度传感器的应用 电饭锅电饭锅中应用了 传感器 它的主要元件是 这种材料的特点是 下有铁磁性 能被磁体吸引 但是温度上升到约103 时 就失去铁磁性 不能被磁体吸引了 这个温度在物理学中称为该材料的 或 温度 感温铁氧体 常温 居里温度 居里点 二极管 挡板 讲要点例析 1 分析思路物理传感器是将所感受的物理量 如力 热 光等 转换为便于测量的电学量的器件 我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤 1 信息采集 2 信息加工 放大 传输 3 利用所获得的信息执行某种操作 传感器问题的分析 2 分析传感器问题要注意四点 1 感受量分析要明确传感器所感受的物理量 如力 热 光 磁 声等 2 输出信号分析明确传感器的敏感元件 分析它的输入信号及输出信号 以及输入信号与输出信号间的变化规律 3 电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构 在熟悉常用电子元件工作特点基础上 分析电路输出信号与输入信号间的规律 4 执行机构工作分析传感器的应用 不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程 还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程 自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器 当温度过高时 小灯泡亮或响铃报警 所用的实验器材可能有电磁继电器 电铃 小灯泡 热敏电阻 干电池 滑动变阻器 开关 解析 实验电路图如图所示 当温度升高时 热敏电阻的阻值减小 通过电磁继电器螺线管的电流增大 磁性增强 吸下金属片 触点接通 灯泡亮或电铃响 起到报警作用 通过调节滑动变阻器的阻值 可以达到调节报警温度的目的 答案 见解析 传感器的一般应用模式传感器是将所感受的物理量 如力 热 光等 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 将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量 一般由敏感元件 转换器件 转换电路三个部分组成 如图所示 解析 恒温箱内温度持续升高 说明加热器没损坏 无法自动控制 而经检查控制器又没有故障 说明控制器没问题 热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高 故c正确 答案 c 传感器的应用 1 分析电饭煲的工作原理 2 计算加热和保温两种状态下 电饭煲消耗的电功率之比 3 简要回答 如果不闭合开关s1能将饭煮熟吗 s1和s2都断开时 加热电阻丝r3两端电压不到电源电压的五分之一 热功率很小 解析 1 电饭煲盛上食物后 接上电源 s2自动闭合 同时手动闭合s1 这时黄灯短路 红灯亮 电饭煲处于加热状态 加热到80 时 s2自动断开 s1仍闭合 温度升高到103 时 开关s1自动断开 这时饭已煮熟 黄灯亮 电饭煲处于保温状态 由于散热 待温度降至70 时 s2自动闭合 电饭煲重新加热 温度达到80 时 s2又自动断开 不再加热 可见 s2自动开关起自动保温的作用 3 如果不闭合开关s1 开始s2总是闭合的 r1被短路 功率为p1 温度上升到80 时 s2自动断开 功率降为p2 温度降低到70 s2自动闭合 重复上述过程 温度只能在70 80 之间变化 不能煮熟饭 答案 1 见解析 2 12 1 3 见解析 解析 本题是课本中学习的温度传感器的应用 电饭锅的原理 答案 acd 点拨 1 常温下 上 下触点应当接触 当温度过高时 双金属片的上下层金属的膨胀系数不同 上层金属的膨胀系数大于下层金属的膨胀系数 上层金属向下弯曲 从而使上 下触点分离 2 通过调温旋钮来调节升降螺丝的升降来实现不同温度的设定 如需设定的温度较高 则应使升降螺丝下降 反之升高 思考与讨论 教材p591 开始煮饭时为什么要压下开关按钮 手松开后这个按钮是否会恢复到原来的状态 为什么 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 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 4 如果用电饭锅烧水 能否在水沸腾后自动断电 点拨 1 煮饭时压下开关按钮 感温铁氧体与永磁体相吸引结合在一起 触点相接 电路接通 开始加热 手松开后 由于锅内的温度较低 感温铁氧体与磁体相互吸引而不能使按钮恢复到原来的状态 2 会 煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点温度 3 饭熟后 水分被大米吸收 锅底的温度会升高 当温度上升到 居里温度 约103 时 感温铁氧体失去磁性 永磁体与之分离 开关自动断开 且不能自动复位 4 如果用电饭锅烧水 水沸腾后水温保持在100 不会再升高 故不能自动断电 练随堂演练 1 关于传感器的作用 下列说法正确的有 a 通常的传感器可以直接用来进行自动控制b 传感器可以用来采集信息c 传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量d 传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析 传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器 不同的传感器感受不同的信号 b c对 答案 bc 2 用遥控器调换电视机频道的过程 实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程 下列属于这类传感器的是 a 红外报警装置b 走廊照明灯的声控开关c 自动洗衣机中的压力传感装置d 电饭煲中控制加热和保温的温控器解析 红外报警装置是光传感器 走廊照明灯的声控开关是声传感器 自动洗衣机中的压力传感装置是力传感器 电饭煲中控制加热和保温的温控器是温度传感器 答案 a 解析 当有光照射r1时 电阻减小 处理系统获得高电压 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 答案 ad c 发生火灾时 进入罩内的烟雾对光有散射作用 部分光线照到光电三极管上 电阻变小 发出警报d 以上说法均不正确解析 由报警器的原理可知 发生火灾时烟雾进入罩内 使光发生散射 部分光线照在三极管上电阻变小 与传感器相连的电路检测出这种变化 发出警报 c对 答案 c 解析 常温工作时 上下触点是接通的 当温度升高时 上层金属片形变大 向下变曲 切断电源 切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些 a b d对 c错 答案 abd 6 试说明下列各种场合分别选用了怎样的传感器 1 普通电冰箱中的自动温度控制电路 2 马路两侧的路灯控制电路 3 气垫导轨上用的光电门 4 楼梯灯控制电路 5 宾馆的自动门 6 话筒 7 非接触式体温计 8 遥控电视机的接收器 答案 1 普通电冰箱中的自动温度控制电路主要应用了温度传感器 2 马路两侧的路灯控制电路主要