传感器的简单应用.ppt

传感器的简单应用 一 传感器简介1 什么是传感器传感器又称探测器或变换器 是利用物理 化学和生物学某些效应和原理 按照一定制造工艺研制出来和获取信息的器件 它不主动对环境做影响 2 工作原理将所感受到的物理量转换成便于测量的量 一般是电学量 3 分类它一般可分为光敏 热敏 声音 话筒 力学 电磁 生物等类元件 4 特点一 能大大拓宽人类的感知范围 二 能更客观 准确地反映实际情况 三 能更迅速地反应信息的变化 敏感元件 传感元件 信号调节转换电路 辅助电路 提供电源 电量 非电量 输出 传感器工作原理图 记录 显示 执行机构等 热敏元件可分为电热偶 热敏电阻和二极管结电压三类 一 电热偶有工作温度范围大 200 1200 性能可靠 只是使用条件要求高 特点 二 热敏电阻是利用半导体锗或硅掺杂后温度对电阻率影响大的特点制成的 具有负温度系数 约以温度每上升40 阻值下降一半 工作范围为 锗 20 80 硅 40 220 工作精度 推荐在0 05 三 二极管结电压硅二极管的正向导通结电压在 220 125 之间有 0 2mV 的关系 因而测量晶体管结电压变化 就可精确得到温度的变化 工作精度 推荐在1 200 R T I 1V 热敏电阻R T关系示意图 热敏二极管I V与T关系示意图 20 20 60 光敏元件可分为三类 光敏电阻 光敏二极管和光电二极管 符号光敏电阻光敏二极管光电二极管 1 光敏电阻一般是用CdS2为材料制造的 具有良好的光强 电阻效应 对光的响应速度约在1 5 1 10秒 特点 2 光敏二极管是用硅材料制造 具有良好的光强 饱和导通性能 对光的响应速度因工艺的不同 一般在2 s 3ns之间 因为性能稳定和成本低 目前被广泛应用于遥控 数据传输 光电计时计数和摄像器材等领域 3 光电二极管是光电子效应的真空管 具有光强 饱和光电流效应 对光的反应时间在1ns以下 因体积大成本高而未能普遍使用 光敏电阻 光敏二极管 光电二极管 I V 同一照度下三种敏元件的伏安曲线示意图 0 力学传感器可分为压感电阻型 压力电压型和压力导通型 特点 1 压力导通型是最先应用的一种传感器 2 压感电阻型分机械式和压感导电材料 橡胶 型 压感导电橡胶以制造 加工方便 价格低廉 广泛占领普通消费市场 机械式以高精度 高可靠性和使用领域广 在智能机械和仿生学等方面 有不可替代的位置 3 压力电压型压力电压型传感器是一种高灵敏度传感器 这种传感器可感知十万分之一牛顿的压力 据此原理制成的加速度传感器 可感知万分之一m s2的加速度 加速度传感器在卫星 导弹等定位导航系统中有核心作用 电传感器电传感器可分为电流 电压 电场 电势几类 磁传感器磁传感器分静磁 霍尔元件 和动磁 电磁感应类 生物传感器生物传感器利用生物活性物质对物质单一识别能力 电化学的方法进行电信号的转换 包括化学传感器 常用的功能识别物质有酶 抗体 抗原 微生物等 热敏特性实验 有一类物体的电阻对温度很敏感 随温度的变化而变化 随温度的变化 电阻也发生较大的变化 这一类电阻 称为热敏电阻 利用电阻的这一特性 我们只要测量出电阻值 就可以知道温度值 或者反过来 我们可以认为的调节温度 来达到控制点组织的目的 实验目的 本实验的目的就是要研究热敏电阻的电阻值随温度变化的关系 实验原理 使用不同的水来调节热敏电阻的温度 并利用欧姆定律 用欧姆表测量几种不同温度下热敏电阻的电阻值 比较这几组温度值和电阻值 找出热敏电阻的电阻值随温度变化的规律 实验器材 热敏电阻 电阻表 多用表的欧姆档 温度计 烧杯 冷水 开水 支架 实验步骤 1 向烧杯中倒入少量的冷水 将温度计悬挂在支架上 并插入冷水中 2 将多用电表的两支表笔分别与热敏电阻的两端相连 并将多 用电表的选择开关置于欧姆档 在欧姆档上选择适当的倍率 在将热敏电阻放入烧杯里的冷水中 计下温度值和电阻值 3 依次向烧杯内加入少量的开水 再测量几组温度值和电阻值并纪录入下表 在图中所示的坐标系中粗略的做出电阻随温度变化的R t图像 简单温度自动控制实验 实验目的 制作一个温度自动警报装置 当温度上升到某一值时 使小灯泡发光 或电铃发声 实验器材 热敏电阻 小灯泡 或门铃 学生电源 继电器 滑动变阻器 开关 导线 热源 如电灯 电热器 热水瓶口等 温度计 实验原理 用热敏电阻 做传感器 将温度值转换成电阻值 使电路自动控制继电器工作 实验步骤 1 将所给器材接成图中所示的电路 2 将电路调试到某一设定温度时 如38 灯泡发光 把热敏电阻放入实验 一 的装置中 时水温达到设定温度 例如38 将滑动变阻 器的电阻由大到小逐渐调节 直至继电器的衔铁被吸下 灯泡发光 将滑动变阻器的电阻值固定好 这就造好了一个温度警报器 这一调节有时比较困难 必要时还应调节继电器的弹簧的松紧度 3 用热源 如电路给周围空气加热 注意不要将热敏电阻直接放在电炉上烤 应将热敏电阻放在电炉边缘 并用温度计测量热敏电阻附近的温度 看一看是不是在38 左右时 继电器开始工作 吸下衔铁使小灯泡发光 光敏特性实验 实验目的 有一类电阻对光敏感 叫光敏电阻 当我们改变光照强度时 电阻的大小也随着改变 本实验就是要定性的观察这一现象 并且总结出随着光照强度的增大电阻的变化趋势 实验原理 利用欧姆定律 用电阻表测出光敏电阻在不同光照强度下 电阻值的变化清况 实验器材 光敏电阻 电阻表 光源 手电筒 导线 实验步骤 1 将光敏电阻接在欧姆表的两支表笔上 如图所示 调节电阻表的倍率 使电阻表的指针较为适中 2 用手电筒作为光源 照在光敏电阻上 并将手张开 放在光敏电阻的上方 挡住部分光线 观察光敏电阻的电阻值 移开手掌 使光敏电阻上光面积逐渐增加 观察光敏电阻的电阻值如何变化 光电计数器的基本原理 一 实验目的制作一个自动计数的仪器 了解光电计数器的基本原理 二 实验原理利用光敏电阻的传感作用 将光信号转换为电信号 由于物体会遮挡光线 引起光信号的变化 这个变化将被光敏电阻转换为电信号的变化 在由电子计数器把电信号变化的次数记录下来 三 实验器材光源 如电子教鞭激光器 光敏电阻 光电管 电子计数器 类似银行数钞机的计数器 数个小圆柱体 小传送带 四 实验步骤 1 将光敏电阻 光电管 接在计数器上 使