－鲁科版选修32 5.1 揭开传感器的“面纱” 课件(25张）.ppt

5 1揭开传感器的 面纱 一 什么是传感器sensor 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 或转化为电路的通断 干簧管 三 制作传感器的常用元器件 1 热敏电阻 热敏电阻 ntc r t关系示意图 1 材料 半导体 2 特性 热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换成为电阻这个电学量 按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器 ptc 和负温度系数热敏电阻器 ntc 应用 温度报警器 应用 温度传感器 例题 如图所示 r1为定值电阻 r2为负温度系数的热敏电阻 l为小灯泡 当温度降低时 a r1两端的电压增大b 电流表的示数增大c 小灯泡的亮度变强d 小灯泡的亮度变弱 c 提示 r2与灯l并联后与r1串联 与电源构成闭合电路 当热敏电阻温度降低时 电阻r2增大 外电路电阻增大 电流表读数减小 灯l电压增大 灯泡亮度变强 r1两端电压减小 故c正确 其余各项均错 例题 2 金属热电阻 2 特性 金属热电阻的阻值会随着温度的升高而增大 具有正温度系数 1 材料 金属热电阻是用金属做成的 金属热电阻r t关系示意图 化学性能稳定 测量范围广 但灵敏度差 3 光敏电阻 1 材料 制作光敏电阻的材料一般为半导体 如 硫化镉 半导体的导电原理 半导体靠其中的载流子 自由电子和空穴 来导电 光敏电阻对光敏感 当改变光照强度时 电阻的大小也随着改变 一般随着光照强度的增大电阻值减小 光敏电阻能够把光照强弱这个光照强度转换为电阻这个电学量 2 特性 应用 光电报警器 例题 如图所示 将多用电表的选择开关置于欧姆挡 再将电表的两支表笔分别与光敏电阻rt的两端相连 这时表针恰好指在刻度盘的中央 若用不透光的黑纸将rt包裹起来 表针将向 填 左 或 右 转动 若用手电筒光照射rt 表针将向 填 左 或 右 转动 分析 光敏电阻受光照越强 电阻越小 所以将rt 用不透光的黑纸包起来 电阻增大 电流减小 指针左偏 若用手电筒光照射rt 电阻减小 电流变大 指针右偏 答案 左右 例题 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图 其中r1为光敏电阻 r2为定值电阻 此光电计数器的基本工作原理是 a 当有光照射r1时 信号处理系统获得高电压b 当有光照射r1时 信号处理系统获得低电压c 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次d 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 ac 提示 当光照射到光敏电阻r1上时 r1电阻减小 电路中电流增大 r2两端电压升高 信号处理系统得到高电压 计数器每由高电压转到低电压 就计一个数 从而达到自动计数的目的 4电容式传感器 1 图 甲 是 的电容式传感器 原理是 2 图 乙 是 的电容式传感器 原理是 3 图 丙 是 的电容式传感器 原理是 4 图 丁 是 的电容式传感器 原理是 位移 位移 角度 力 自动门 自动门传感器分类 常见感应器按原理分为2类 一种为微波传感器 一种为红外传感器 微波感应器原理 基于一独特的微波传输技术 其超薄的天线能实现多种频谱 根据雷达工作原理可以提供连续波多普勒雷达 调频连续波多普勒雷达 脉冲多模雷达 发送频率24ghz 探测精确 不受干扰 红外感应器原理 一般人体都有恒定的体温 一般在37度 所以会发出特定波长10um左右的红外线 被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的 实现自动开闭 遥控器 红外线传感器 力学量传感器 力 压强 传感器位移传感器角度传感器加速度传感器角速度传感器 电容式触控屏 电容式触控屏是一块四层复合玻璃屏 玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ito 镀膜导电玻璃 最外层是一薄层矽土玻璃保护层 ito涂层作为工作面 四个角上引出四个电极 内层ito为屏蔽层以保证良好的工作环境 当手指触摸在金属层上时 由于人体电场 用户和触控屏表面形成以一个耦合电容 对于高频电流来说 电容是直接导体 于是手指从接触点吸走一个很小的电流 这个电流分别从触控屏四角上的电极中流出 并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比 控制器通过对这四个电流比例的精确计算 得出触摸点的位置信息 电阻触摸屏 电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏 这是一种多层的复合薄膜 它以一层硬塑料平板或玻璃作为基层 表面涂有一层透明氧化金属 透明的导电电阻 导电层 上面再盖有一层外表面硬化处理 光滑防擦的塑料层 它的内表面也涂有一层涂层 在他们之间有许多细小的 小于1 1000英寸 的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘 当手指触摸屏幕时 两层导电层在触摸点位置就有了接触 电阻发生变化 在x和y两个方向上产生信号 然后送触摸屏控制器 控制器侦测到这一接触并计算出 x y 的位置 再根据模拟鼠标的方式运作 1 传感器的概念 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 转换电路 电学量 非电学量电学量 或转换为电路的通断 例题 答案 例1 如图是一火警报警的一部分电路示意图 其中r2为用半导体热敏材料制成的传感器 电流表为值班室的显示器 a b之间接报警器 当传感器r2所在处出现火情时 显示器的电流i 报警器两端的电压u的变化情况是 a i变大 u变大b i变小 u变小c i变小 u变大d