3　实验：传感器的应用

6.2传感器的应用,非电学量电学量,1、制作传感器常用的元件光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件分别能将什么量转化为什么量?,光敏电阻：光照强弱转化为电阻.,热敏电阻：温度转化为电阻.,霍尔元件：磁感应强度转化为电压.,复习:,转化为,2、力传感器、声传感器、温度传感器的作用?,力传感器:力信号转化为电信号.(形变转化为电压),声传感器:声信号转化为电信号.,温度传感器:自动控制开关.,复习:,传感器应用的一般模式,思考、为什么要经过放大转换电路？,1）传感器输出的信号相当微弱，难以直接带动执行机构去实现控制；,2）输出的信号进行远距离传送时，为了抵御外界干扰，必须先将信号转换为其他的电信号。,一、力传感器的应用电子秤,1、电子秤使用的测力装置：力传感器,力传感器的应用电子秤,2、常见的一种力传感器：,应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成,3、力传感器的工作原理：,两个应变片的形变引起电阻变化，致使两个应变片的电压差变化，力F越大，电压差就越大。,3、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。,1、电子秤的测力装置是力传感器，它是由一个金属梁和两个应变片一起组成了测力部分。,2、在金属梁没有力的情况下，金属梁处于水平状态，梁的上下应变片的长度没变且相等，两应变片的电阻大小也相等，当给金属梁施加竖直向下的力时，金属梁会向下弯曲，使得金属梁上面的应变片被拉长，电阻变大，两端电压也变大，而下边的应变片被挤压收缩，电阻变小，两端的电压也减小，使得两应变片两端电压值不相等，存在差值，控制电路就通过这个差值，经过放大电路将差值信号放大，再在显示器上显示出数字，即力F的大小。,二、温度传感器的应用电熨斗,原理:热胀冷缩常温下两触点分离。温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。,(1)双金属片温度传感器,作用：控制电路的通断,双金属片温度传感器,思考：双金属片温度传感器的作用是什么？,实验研究：报废的日光灯的启动器，去掉外壳，在充有氖气的玻璃泡内，可以看到一个U形的双金属片(动触片)，其旁边有一根直立的金属丝(静触片)。,常温下两触片处于分离，敲碎玻璃泡，用火焰靠近双金属片，其形状发生变化，并与直立的金属丝接触；移走火焰，双金属片恢复原状，两者分开。,相当于一个由温度控制通断的开关,（2）电熨斗,电烫斗的构造：,电熨斗中的双金属片工作原理,根据热胀冷缩，利用两种金属的膨胀性能的不同，常温下两触点接触，电路连通，电热丝加热。升温后双金属片形状发生变化，上层比下层膨胀大，双金属片向下弯曲，两触点处于分离，电路断开，电热丝停止加热。这样不断循环，实现自动控制温度的目的。,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？,电熨斗中的双金属片工作原理,熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？,根据衣物的不同，调节调温旋钮，使升降螺丝上下移动，带动弹性铜片的升降，从而改变了两触点接触的难易程度，实现控制温度不同的目的。,问题提出:1.开始煮饭时，为什么要压下开关按钮2.电饭锅烧饭,饭熟后为什么会自动断开?,（3）电饭锅,1、电饭锅中的温度传感器：主要元件是感温铁氧体,2、感温铁氧体是用氧化锰MnO2、氧化锌ZnO和氧化铁Fe2O3粉末混合烧结而成，特点是常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引；升温后，约达103(称为居里温度或居里点)时，就会失去磁性，不能被磁体吸引。,3、电饭锅的结构：,1、开始煮饭时，用手压下开关按钮，利用感磁体常温下的铁磁性，可知永磁体与感温磁体将相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，即触点连通。,2、水沸腾后，锅内保持100不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，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。当温度降低后，再次感温磁体与永磁体相吸，继续加热,电饭锅中的感温磁体工作原理,请问生活中能用电饭锅烧开水吗？,思考与讨论,如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持1000C不变，温度低于“居里点1030C”，电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到大约1030C时才能自动断电。,二、温度传感器的应用电熨斗,1.光敏电阻-光照越强，电阻越小。（载流子越多，导电性能越好）,实现了光学量（光照强度）测量转化为热学量（电阻）的测量,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。,2.光传感器的应用烟雾散射式火灾报警器,光电三极管是烟雾火警报警器中的光传感器,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,小结：,1.传感器应用的一般模式：需经过放大转换电路。2.电子秤：两个应变片的形变引起电阻变化致使两个应变片的电压差变化。3.电熨斗：升温时两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点断开。4.电饭锅：常温下具有铁磁性的感温铁氧体，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了，从而断开加热电路。,1、关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（）A.应变片常用半导体材料制成B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大反之，变小C.传感器输出的是应变片上的电压D.外力越大，输出的电压差值也越大,ABD,课堂练习,2、演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是()A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化C.物体M不动时，电路中没有电流D.物体M不动时，电压表没有示数