传感器(三)重点

第六章传感器

第三节传忒密的感用（工）

名目目标

1.理解温度传感器的应用一一电饭锅的结构及工作原理

2.了解温度传感器的应用一一各种数字式测温仪的特点及测温元件

3.理解光传感器的应用一一机械式鼠标器的构造及工作原理

4.了解光传感器的应用一一火灾报警器的构造及工作原理

5.会用各类传感器（光传感器、温度传感器等）设计简单的控制电路

钵洋导犊

一,温盛传或密的点用一一包板棉

电饭锅的内部结构（如图6—3—1所示）：电饭锅主要由接线螺钉、触点、转轴、开

关按钮、,、、弹簧、内胆底等构成.其中一

为主要元件，它是用、和混合烧结而成

的.它的特点主要有：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是上升到时,

就失去性.不能被磁体吸引了.该温度在物理学中称为该材料的

一或.

图6-3一1

二.电极铝的工作原理：

三.温去传盛者的点用-----制量仅

1.测温仪的原理：温度传感器要以把转换成,再由指

针式仪表或数字式仪表显示出来.这就是指针式测温仪和数字式测温仪的原理.由于电信

号可以远距离传输，所以应用温度传感器可以进行远距离测温.

0•恻温无件；/可“是、、、

（利用裱元件可“1实现无候触测温J.

止.先传或者的您用一一鼠根者

1.机械式鼠标器的内部结构：它由一个滚球、两个滚轴、两个（它

的边缘开有许多等间距的小齿）、两个（LED）、还有两个（两

个光传感器）等组成的.

A.机裁式鼠根器的工作原理，古鼠标器在点面上移劭时.深球的运劭通过

群动南个箝劭，仑外俵嘿收管就收刎的,榆出的龙的一

,打算机今别统/x,y两个方向的除冲信号，处理后就使塔•装上的光标产2和

密的•

上.老他感者的感用一一期零款射式火臾想善者

1.烟雾散射火灾报警器的构造：带孔的罩子内装有、

和不透明的档板.

烟雾散射式火灾报警器的工作原理：平时，收不到LED发出的光，呈现

状态.烟雾进入罩内后对光有作用，使部分光线照射到

,其电阻变,与传感器连接的电路检测发出这种变化，就会发出警

报.

[例1]如图6-3-2是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此

开关温度达到居里点（103C）时，会自动断开.

S2是一个自动控控温开关，当温度低于70c

时，会自动闭合;温度高于80c时会自动断开,

红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示

灯，分流电阻Rl=R2=500Q,加热电阻丝R3

图6—3—2

=50C,两灯电阻不计.

（1）分析电饭煲为工作原理

（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比.

简要【回答，如果不闭合开关S1,能将饭煮熟吗？

【解析】（1）电饭煲盛上食物后，接上电源,S2自动闭合，同时手动闭合S1,这时

黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80C,S2自动断开，S1仍闭合；

水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已经煮熟，黄灯亮，电

饭煲处于保温状态.由于散热，待温度将至704c时,S2自动闭合，电饭煲重新加热,

温度达到80,C时,S2又自动断开，再次处于保温状态.

（2）加热时甩饭煲消耗的电功率PI=U2/R并，保温时甩饭煲消耗的功率P2=,

两式中

5_K+R并_12

从而有

4稀1

如果不闭合开关S1,开始S2总是闭合的,R1被短路，功率为P1,当温度.上升到80℃

时,S2自动断开，功率降为P2,温度降到70cs2自动闭合……温度只能在70℃一—800c

之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭.

［例2］如图6-3-3所示为实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图,

A、光源,B为光电接收器,A、B均固定在小车上,C为小车的车轮.车轮转动时,A、出的

光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电路记

录和显示,若实验显示单位时间的脉冲数n,累积脉冲数为N,则要测出小车的速度和行

程还必须测量的物理数据是;小车速度的表达式为V=;

行程的表达式为s=.

【解析】小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积.设车轮的半

径为R,单位时间内车轮转动圈数为k,则有V=2几Rk.

若齿轮的齿数为P,则齿轮转一圈，电子电路显示的脉冲数即为P,已经单位时间内的

脉冲数为比所以单位时间内齿轮转动圈数为n/P.由二齿轮与车轮同轴相连，他们在单位

时间内转动圈数相等，即k=n/P.

由以上两式可得:v=2nRn/P.

同理，设车轮转动的累积圈数为k,则有s=2nRk.,且1<=1^^所以s=2nRN/P

可见，要测小车的速度v和行程s,必需测M单位时间的脉冲数n和累积脉冲数N,车

轮半径R和齿轮的齿数P.

【答案】车轮的半径R和齿轮的齿数P:2兀Rn/P2nRN/P

a我制砰

i.下述仪器或装置用到传感器的有

A.自动报警器

B.电子秤

C.电视摇控器

D.红外线探测仪

2.试说明F列各种场合分别选用怎样的传感器

（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路

（2）马路两侧的路灯控制电路

（3）气垫导轨上用的光电门

（4）楼梯灯控制电路

（5）宾馆的自动门

（6）话筒

（7）非接触式体温计

（8）摇控电视机的接收器

A.关于电饭锅.下列说法正确的是

B.电饭锅中的传感器磁体是一种半导体材料

C.开始煮饭时.压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下

触点接触接通电路

D.用电饭锅煮米饭，饭熟后水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当升高到“居

里温度”时，电饭锅会自动断电

3.用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电

4.下列说法中正确的是

A.机械式鼠标器中光传感器就是两个红外接收管，它的作用就是光信号（红外线

脉冲）转换成电信号（电脉冲）

B.机械式鼠标器中光传感器是由两个滚轴，两个码盘，两个红外线发射管（LED）

和两个红外接收管组成的

C.火灾报警器中光传感器是光电一极管，它的作用也是把光信号转换成电信号

D.火灾报警器是利用烟雾对光的散射作用来工作的

5.（2003年高考上海综合）用摇控器调换甩视机频道的过程，实际上就是传感器把

光信号转换成电信号的过程.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、电饭您中控制加热和保闱的温控器

6.计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息

时，激光头利用光敏光阴自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过

计算机显示出相应信息.光敏电阻自动计数器的示意图如图6—3—4所示，其中R1为光

敏电阻,R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是

A.当有光照射R1时，处理系统获得高电压

B.当有光照射R2时，处理系统获得低电压

C、信号处理系统每获得一次低电压就计数一次

D、信号处理系统每获得一次高电压就计数一次

7.如图6—3—5是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材

料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a,b之间接报警器.当传感R2所在处出现火

情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是

A、I变大,U变小

B、1变小,U变小

C、I变小,U变大

D、I变大,U变小

8.（2003高考上海综合）传感器可将非电学量转爽为电学量，起自动控制作用.如计

算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电机机、录像机、影碟机、

空调机中有光传感器……演示位移传感器的乍原埋如图6-3-4所示，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，电压表的示数为发生变化

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

9.如图6—3—5所示电路，R3是光敏电阻，光开关S闭合后，在没有光照射时，a、b

两点等电热，当用光照射电阻R3时，则

A、R3的电阻变G,a点的电势高于b点电势

B、R3的电阻变小,a点的电势低于b点电势

C.R3的电阻变大,a点的电势高于b点电势

D.R3的电阻变大,a点的电势低于b点电势

10.电饭锅的原理如图6—3—6所示，煮饭时开关S是闭合的，红色指示灯亮;饭熟后

(当时的温度大约为103℃)保护开关S自动断开，黄灯亮.

(1)电阻区1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，与电饭锅发热板的等

效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？

由有情况下用这种电极弱烧水时它的虫劭断电功饿皱不怩起作用，名什么7

★思维升华

通过分析传感器的四个典型应用实例电饭锅、测温仪、鼠标器和火灾报警器的工作原

理，着重