实验十一传感器的简单应用学习教案

1、会计学1实验十一实验十一(ShY)传感器的简单应用传感器的简单应用第一页，共36页。第1页/共36页第二页，共36页。(1)了解传感器的工作原理，知道热敏电阻了解传感器的工作原理，知道热敏电阻(r mn din z)、光敏电阻等、光敏电阻等 敏感元件的特性。敏感元件的特性。(2)了解传感器在技术上的简单应用。了解传感器在技术上的简单应用。第2页/共36页第三页，共36页。(1)传感器能够将感受到的物理量传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等力、热、光、声等)转换转换(zhunhun) 成便于测量的量成便于测量的量(一般是电学量一般是电学量)。(2)工作过程如图：工作过程如图：第3页/共3

2、6页第四页，共36页。 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯(shobi)、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。动变阻器、开关、导线等。第4页/共36页第五页，共36页。1研究热敏电阻的热敏特性研究热敏电阻的热敏特性(1)实验步骤：实验步骤： 按如图实按如图实111所示连接好电路，所示连接好电路， 将热敏电阻绝缘处理；将热敏电阻绝缘处理； 把多用电表置于把多用电表置于“欧姆欧姆(u m)”挡，并选择挡，并选择 图实图实111 适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记适当

3、的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记 下温度计的示数；下温度计的示数；第5页/共36页第六页，共36页。向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值；将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。阻值，并记录。(2)数据数据(shj)处理：处理：根据记录数据根据记录数据(shj)，把测量到的温度、电阻值填入表，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。中，分析热敏电阻的

4、特性。第6页/共36页第七页，共36页。次数次数待测量待测量温度温度()电阻电阻()第7页/共36页第八页，共36页。在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值(z zh)随温度变化的图线随温度变化的图线。 根据实验数据和根据实验数据和Rt图线，得出结图线，得出结论：热敏电阻的阻值论：热敏电阻的阻值(z zh)随温度的升高而随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。减小，随温度的降低而增大。 图图实实112第8页/共36页第九页，共36页。2研究研究(ynji)光敏电阻的光敏特性光敏电阻的光敏特性(1)实验步骤：实验步骤： 将光敏电阻、多用电表、小灯泡、将光敏电阻、多用

5、电表、小灯泡、 滑动变阻器按如图实滑动变阻器按如图实113所示电所示电 图实图实113 路连接好，其中多用电表置于路连接好，其中多用电表置于“100”挡；挡；第9页/共36页第十页，共36页。先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；打开电源打开电源(dinyun)，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录；用手掌用手掌(或黑纸或黑纸)遮光时的电阻值又是多少，并记录。遮光时的电阻值又是多少，并记录。第10

6、页/共36页第十一页，共36页。(2)数据处理：把记录的结果填入表中，根据记录数据分数据处理：把记录的结果填入表中，根据记录数据分析析 光敏电阻光敏电阻(dinz)的特性。的特性。 结论：光敏电阻结论：光敏电阻(dinz)的阻值被光照射时发生变化，的阻值被光照射时发生变化，光照增强光照增强 电阻电阻(dinz)变小，光照减弱电阻变小，光照减弱电阻(dinz)变大。变大。光照强度光照强度弱弱中中强强无光照射无光照射阻值阻值()第11页/共36页第十二页，共36页。(1)在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值， 以使电阻温度与水的温度相同，并同时

7、读出水温。以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温。(2)光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分(b fen)电路放电路放 入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电 阻上的光的强度。阻上的光的强度。(3)欧姆表每次换挡后都要重新调零。欧姆表每次换挡后都要重新调零。第12页/共36页第十三页，共36页。第13页/共36页第十四页，共36页。典例必研典例必研例例1用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某

8、同学将定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将RT和两个适当的固定电阻和两个适当的固定电阻R1、R2连成图实连成图实114虚线框内所示的虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随的阻值随RT所处环境温度的变所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安，他采用伏安(f n)法测量在不同温度下法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大。如图所示，图中的电压表内阻很大。RL的测量结果如表格所示的测量结果如表格所示。第14

9、页/共36页第十五页，共36页。图实图实114温度温度t()30.040.050.060.070.080.090.0RL阻值阻值()54.351.548.344.741.437.934.7第15页/共36页第十六页，共36页。回答下列问题：回答下列问题：(1)根据根据(gnj)图实图实114所示的电路，在图实所示的电路，在图实115所示的实物图上连线。所示的实物图上连线。图实图实115第16页/共36页第十七页，共36页。(2)为了检验为了检验RL与温度与温度(wnd)t之间近似为线性关系，在之间近似为线性关系，在图实图实116坐标纸上作出坐标纸上作出RLt关系图线。关系图线。图实图实116第

10、17页/共36页第十八页，共36页。(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图实在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图实117甲、乙所示。电流表的读数为甲、乙所示。电流表的读数为_，电压表的读数为，电压表的读数为_。此时。此时(c sh)等效电阻等效电阻RL的阻值为的阻值为_。热敏电。热敏电阻所处环境的温度约为阻所处环境的温度约为_。图实图实117第18页/共36页第十九页，共36页。第19页/共36页第二十页，共36页。答案答案(d n)(1)连线如图所示连线如图所示第20页/共36页第二十一页，共36页。(2)RLt关系关系(gun x)曲线如图所示曲线如图所示(3)11

11、5 mA5.00 V43.5 64.0 第21页/共36页第二十二页，共36页。例例2为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱照度可以反映光的强弱(qin ru)，光越，光越强照度越大，照度单位为强照度越大，照度单位为lx)。某光敏电阻。某光敏电阻RP在不同照度下的阻在不同照度下的阻值如下表：值如下表：照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻电阻(

12、k)754028232018第22页/共36页第二十三页，共36页。(1)根据表中数据，请在给定的坐标系根据表中数据，请在给定的坐标系(图实图实118)中描绘出阻中描绘出阻值随照度值随照度(zho d)变化的曲线，并说明阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度(zho d)变化变化的特点。的特点。图实图实118第23页/共36页第二十四页，共36页。(2)如图实如图实119所示，当所示，当1、2两端所加两端所加电压上升电压上升(shngshng)至至2 V时，控制开关自动启动照明时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给给1、2两端提供

13、电压，要求当天色渐暗照两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框时启动照明系统，在虚线框 图实图实119内完成电路原理图。内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影不考虑控制开关对所设计电路的影响响)第24页/共36页第二十五页，共36页。提供的器材提供的器材(qci)如下：如下：光敏电阻光敏电阻RP(符号符号 ，阻值见上表，阻值见上表)直流电源直流电源E(电动势电动势3 V，内阻不计，内阻不计)；定值电阻：定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一限选其中之一并在图实并在图实1111中标出中标出)；开关；开关S及导线若干

14、。及导线若干。第25页/共36页第二十六页，共36页。解析解析(1)光敏电阻光敏电阻(un mn din z)的阻值随光照度的阻值随光照度变化的曲线如图实所示。变化的曲线如图实所示。特点：光敏电阻特点：光敏电阻(un mn din z)的阻值随光照度的增的阻值随光照度的增大非线性减小。大非线性减小。第26页/共36页第二十七页，共36页。(2)当控制开关自动启动照明系统，给当控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求两端提供电压，要求(yoqi)当天色渐暗照度降当天色渐暗照度降低至低至1.0 (lx)时启动照明系统，即此时光时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为敏电阻阻值为20 k，两

15、端电压为，两端电压为2 V，电源电动势为电源电动势为3 V，所以应加上一个分压，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为电阻，分压电阻阻值为10 k，即选用，即选用R1，电路原理图如，电路原理图如图所示。图所示。答案答案(d n)见解析见解析第27页/共36页第二十八页，共36页。例例3某赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能。用某赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能。用光敏电阻作为传感器控制路灯电路光敏电阻作为传感器控制路灯电路(dinl)的开关，实现自动控制的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化

16、模型，可以近似认为，照射光较强似认为，照射光较强(如白天如白天)时电阻几乎为时电阻几乎为0；照射光较弱；照射光较弱(如黑天如黑天)时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为第28页/共36页第二十九页，共36页。传感器，借助电磁开关，可以实现路传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开。电磁灯自动在白天关闭，黑天打开。电磁开关的内部结构如图实开关的内部结构如图实1110所示。所示。1、2两接线柱之间是励磁线圈，两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。两接线柱分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中电流大于当励磁线圈中电流大于50

17、mA时，电时，电磁铁磁铁(cti)吸合铁片，弹簧片和触点分离，吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于断开；电流小于50 mA时，时，3、4接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为接通。励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA。第29页/共36页第三十页，共36页。(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。路原理图。光敏电阻光敏电阻R1，符号，符号灯泡灯泡L，额定，额定( dng)功率功率40 W，额定，额定( dng)电压电压36 V，符，符号号保护电阻保护电阻R2，符号，符号电磁开头，符号电磁开头，符号蓄电池蓄电池E，

18、电压，电压36 V，内阻很小；开关，内阻很小；开关S，导线若干。，导线若干。第30页/共36页第三十一页，共36页。蓄电池蓄电池E，电压，电压36 V，内阻很小；开关，内阻很小；开关S，导线，导线(doxin)若干。若干。(2)回答下列问题：回答下列问题：如果励磁线圈的电阻为如果励磁线圈的电阻为200 ，励磁线圈允许加的最，励磁线圈允许加的最大电压为大电压为_ V，保护电阻，保护电阻R2的阻值范围是的阻值范围是_ 。在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通。之间从断开变为接通。为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。磁开关内部结构图说明。第31页/共36页第三十二页，共36页。答：答：_。任意任意(rny)举出一个其他的电磁铁应用的例子。举出一个其他的电磁铁应用的例子。答：答： _。第32页/共36页第三十三页，共36页。解析解析(ji x)(1)解析解析(ji x)过程略。过程略。(2)UmImR100103200 V