2019-2020学年高中物理 第六章 传感器 第2节 传感器的应用课件 新人教版选修3-2

第2节传感器的应用,学习目标1.了解传感器在日常生活和生产中的应用。2了解传感器应用的一般模拟。3会设计简单的有关传感器应用的控制电路，提高分析解决问题的能力。,一、传感器应用的一般模式,二、传感器的应用实例1力传感器的应用电子秤常用的一种力传感器是由_和_组成的，应变片能够把物体_这个力学量转换为_这个电学量。2温度传感器的应用电熨斗、电饭锅(1)电熨斗装有_传感器，这种传感器的作用是控制电路的_。,金属梁,应变片,形变,电压,双金属片温度,通断,(2)电饭锅中也应用了温度传感器，它的主要元件是_其常温下具有_，能够被磁体吸引，但是温度上升到约_时，就失去了_，不能被磁体吸引，这个温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”。,感温铁氧体,铁磁性,103,铁磁性,3光传感器的应用火灾报警器烟雾散射式火灾报警器是利用烟雾对_的散射来工作的。敏感元件为_。,光,光电三极管,判断下列说法的正误。1通常的传感器可以直接用来进行自动控制。()2传感器可以用来采集信息。()3传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量。(),自主思考,4力传感器中金属梁是敏感元件。()5感温铁氧体的温度上升到“居里温度”时，就会失去铁磁性。()6光电三极管在受到光照时呈高电阻状态。(),1传感器问题的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：,考点一传感器的应用分析,(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及包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程。,例1(2018宜春高二检测)车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动控制安全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转。图中621的a为车床上的电动机；b为随电动机高速转动的工件；c为光源，它发出的光照在光敏电阻d上；e为电磁铁；f为衔铁；g为电源；h为弹簧。请简述其工作原理：当手在c、d间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的光。光敏电阻的阻值_，电路中的电流_，使电磁铁磁性_从而放开衔铁，造成电动机断路，使工件停转以保证安全。,图621,思路引导(1)射向光敏电阻的光被挡住时，光敏电阻上光照减少，电阻值如何变化？(2)电磁铁线圈中电流大小与电磁铁的磁性大小有何关系？,解析当手在c、d间靠近工件时，遮挡住光线，光敏电阻阻值增大，电路中的电流减小，使电磁铁的磁性减弱，从而放开衔铁，使电路自动断开。答案增大减小减弱,1(2018北京高二检测)(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,变式训练,图622,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。答案bd,1电子秤的工作原理如图623所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力f，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小。f越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么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。外力越大，输出的电压差值也就越大，由电压差值的大小，即可得到外力f的大小。,考点二传感器的应用实例,图623,2电熨斗的应用(1)温度传感器：由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把热信号转换为电信号进行自动控制。(2)电熨斗的自动控温原理：其内部装有双金属片温度传感器，如图624所示：,图624,常温下，上下触点应是接触的。但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源停止加热；温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用。,3电饭锅的工作原理,图625,(1)结构：如图625所示，它的主要元件感温铁氧体；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：常温下具有磁性，能被磁体吸引，但是温度上升到约103时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。(2)工作原理：电饭锅工作时，按下开关按钮，感温磁体与永磁体接触，两个接线螺钉通过触点相连，电路接通，开始工作，电饭锅内温度升高，当达到103时，感温磁体与磁体分离，带动触点分离，电路断开，不再加热，电饭锅停止工作。,4火灾报警器的工作原理如图626所示为利用烟雾对光的散射来工作的一种火灾报警器，其工作原理是：,图626,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。,例2如图627所示，甲为在温度为10左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻r120k、r210k、r340k，rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压uab0时，电压鉴别器会令开关s接触，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压uab0时，电压鉴别器会令开关s断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在,图627,a10b20c30d40,答案c,2气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图628所示，b为将可燃气体或有毒气体(co，ch4)浓度转换成电信号的传感器，简称电子鼻，根据如图所示的材料，电源电压u22