人教版选修32 6.2传感器的应用 课件（51张）.pptVIP

2传感器的应用 自主预习 1 传感器的一般工作模式 传感器 2 力传感器的应用 电子秤 1 组成及敏感元件 由金属梁和 组成 敏感元件是 2 工作原理 应变片 应变片 电阻 电压 3 作用 应变片将物体形变这个 转换为电压这个电学量 力学量 3 温度传感器的应用实例 热膨胀系数 103 103 4 光传感器的应用 发光二极管led 预习小测 1 街道旁的路灯 江海里的航标灯都要求夜晚亮 白天熄 利用半导体的电学特性制成了自动点亮 熄灭的装置 实现了自动控制 这是利用半导体的 a 压敏性b 光敏性c 热敏性d 霍尔效应 解析 选b 压敏性指的是对压力的敏感性 通过压力的变化改变电阻阻值的原理 路灯和航标灯没有涉及压力的问题 所以a项错误 在光照下电阻发生变化 导致电流发生变化 实现自动控制 光敏电阻可以起到开关的作用 在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中有广泛应用 所以b项正确 温度变化时 电阻变得非常迅速 它能将温度变化转化为电信号 可以知道温度 变化的情况 所以c项错误 霍尔效应是电磁效应的一种 当电流垂直于外磁场通过导体时 在导体垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差 这一现象就是霍尔效应 与本题不相关 所以d项错误 2 用遥控器调换电视机频道的过程 实际上就是电视机中的传感器把光信号转换为电信号的过程 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 选a 遥控器发出红外线 电视机中的传感器感知红外线 是红外线传感器 所以选项a正确 3 如图所示是电阻r随温度t变化的图象 下列说法中正确的是 a 图线1是热敏电阻的图象 它是用金属材料制成的b 图线2是热敏电阻的图象 它可以用半导体材料制成c 图线1的材料化学稳定性好 测温范围大 灵敏度高d 图线2的材料化学稳定性差 测温范围小 灵敏度低 解析 选b 图线1是金属热电阻的图象 金属热电阻的化学稳定性好 测温范围大 但是灵敏度较低 故选项a c错误 图线2是热敏电阻的图象 热敏电阻可以用半导体材料制成 热敏电阻的化学稳定性差 测温范围小 但灵敏度高 故选项b正确 d错误 主题传感器的实例应用 互动探究 1 在电子秤测力时 应变片是如何把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量的 提示 在电子秤中有一个弹簧钢制成的梁形元件 在梁的上下表面各贴有一个应变片 当在梁的自由端施加压力时 梁发生弯曲 上表面拉伸 下表面压缩 根据电阻定律可知 上表面应变片的电阻变大 下表面应变片的电阻变小 而应变片中通过的电流保持不变 所以上表面应变片两端的电压变大 下表面应变片两端的电压变小 传感器把这两个电压的差值输出 这样就把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量 2 试讨论电熨斗中的双金属片传感器的工作原理 提示 双金属片的上部和下部在受热后膨胀情况不同 当温度过高时 双金属片的上部膨胀大 下部膨胀小 双金属片向下弯曲 使触点分离 从而切断电源 停止加热 当温度过低时 双金属片恢复原状 使触点接通 接通电源 继续加热 3 什么是感温铁氧体 分析它在电饭锅中起什么作用 提示 电饭锅中应用的温度传感器 其主要元件是感温铁氧体 感温铁氧体是用氧化锰 氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的 它的特点是常温下具有铁磁性 能够被磁体吸引 但是当温度上升到 居里温度 约103 时 就失去了磁性 不能被磁体吸引了 电饭锅中的温度传感器起限温开关的作用 手动闭合 当感温 铁氧体的温度上升到 居里点 约103 时 开关自动断开 且不能自动复位 以此来控制电饭锅中的温度 探究总结 1 传感器问题的分析思路 物理传感器是将所感受到的物理量 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 2 分析传感器问题的四点注意 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 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的基础上 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 拓展延伸 传感器在不同领域中的应用1 生活中的传感器 1 与温度控制相关的家用电器 电饭煲 电冰箱 微波炉 空调 消毒碗柜等 都用到温度传感器 2 红外传感器 自动门 家电遥控器 生命探测器 非接触红外测温仪以及防盗 火灾报警器等 3 照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等 2 农业生产中的传感器 1 湿度传感器 判断农田的水分蒸发情况 自动供水或停水 2 温度传感器和湿度传感器可对粮仓内上百个点进行温度和湿度监测 有效地减少了霉变 3 工业生产中的传感器 1 生产的自动化和半自动化 用机器人 自动化小车 自动机床 各种自动生产线或者系统 来代替人完成加工 装配 包装 运输 存储等工作 各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态 以确保生产质量 提高效率和产量 节约原材料等 2 在数控机床中的位移测量装置 就是利用高精度位移传感器进行位移测量 从而实现对零部件的精密加工 典例示范 电热毯 电饭锅是人们常用的电热式家用电器 它们一般具有加热和保温功能 其工作原理大致相同 如图为某种电热式电器的简化电路图 主要元件有电阻丝r1 r2和自动开关s 1 开关s闭合和断开时 用电器分别处于什么状态 2 电源电压u 220v 加热时用电器功率为400w 保温时用电器功率为40w 求r1与r2的值 解题指南 解答本题需把握以下两点 1 明确加热状态消耗电功率较大 保温状态消耗电功率较小 2 本题中的传感器电路并未画出 但要知道温度传感器的功能 温度达到设定值时就要断开开关s 转入保温状态 解析 1 当s闭合时 r2短路 此时电路总电阻最小 由p 知功率最大 为加热状态 当s断开时 r1 r2串联 电路总电阻最大 功率最小 为保温状态 2 s闭合时 处于加热状态 有pmax s断开时 处于保温状态 有pmin 代入数据联立解得 r1 121 r2 1089 答案 1 s闭合时为加热状态 s断开时为保温状态 2 121 1089 探究训练 1 下列应用了温度传感器的是 a 商场里的自动玻璃门b 夜间自动打开的路灯c 自动恒温冰箱d 楼梯口的夜间有声音时就亮的灯 解析 选c 商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器 a错误 夜间自动打开的路灯是利用了光传感器 b错误 自动恒温冰箱是利用了温度传感器 c正确 夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器 d错误 2 多选 压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小 一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置 如图甲所示 将压敏电阻平放在升降机内 受压面朝上 在上面放一物体m 升降机静止时电流表示数为i0 某过程中电流表的示数如图乙所示 则在此过程中 a 物体处于失重状态b 物体处于超重状态c 升降机一定向上做匀加速运动d 升降机可能向下做匀减速运动 解析 选b d 电流表的示数变为2i0且保持不变 说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小 压敏电阻所受压力变大 物体处于超重状态 即物体具有向上的加速度 b d正确 a c错误 3 2018 石家庄高二检测 有一种测量体重的电子秤 其原理图如图中的虚线框内所示 它主要由三部分构成 踏板和压力杠杆abo 压力传感器r 一个阻值可随压力大小而变化的电阻器 显示体重的仪表g 其实质是电流表 其中ao bo 5 1 已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示 设踏板的杠杆组件质量不计 接通电源后 压力传感器两端的电压恒为4 68v 则 1 利用表中数据归纳出电阻r随压力f变化的函数关系式 2 该电子秤零刻度线 即踏板空载时的刻度线 应标在电流表刻度盘多少毫安处 3 如果某人站在踏板上 电流表刻度盘示数为20ma 这个人的体重是多少 解析 1 由表中数据归纳得出r 300 0 6f 2 依题意可知 电子秤空载时压力传感器受到的压力为0 由表可知 此时压力传感器的电阻r1 300 电路中的电流为i 15 6ma 所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15 6ma处 3 当电流表刻度盘的读数为i2 20ma时 压力传感器的电阻r2 234 由r 300 0 6f算得f2 110n再由f2 ao g bo得g 550n 答案 1 r 300 0 6f 2 15 6ma 3 550n 补偿训练 多选 如图所示是一种延时开关 当s1闭合时 电磁铁f将衔铁d吸下 c线路接通 当s1断开时 由于电磁感应作用 d将延迟一段时间才被释放 则 a 由于a线圈的电磁感应作用 才产生延时释放d的作用b 由于b线圈的电磁感应作用 才产生延时释放d的作用c 如果断开b线圈的电键s2 无延时作用d 如果断开b线圈的电键s2 延时将变长 解析 选b c 根据题中所提示的信息 不难发现延时开关的基本工作原理是当s1闭合时 电磁铁f将衔铁d吸下 c电路接通 这时虽然b线圈的开关s2闭合 但通过它的磁通量不变 所以没有电磁感应现象发生 当s1断开时 a线圈立即断路