高二物理人教选修32课件第六章传感器

1、,第六章,传感器,学案4 章末总结,专题整合,自我检测,网络构建,网络构建,传感器,传感器及其工作原理,定义：将非电学量转换为 或控制电路的 的元件,敏感元件,热敏电阻和金属热电阻 光敏电阻 霍尔元件,工作流程：非电学量敏感元件转换元件 转换电器,电学量,通断,温度传感器,光传感器,电学量,传感器 的应用,工作模式：传感器 电路,执行机构 显示器(指针式电表数字屏) 计算机系统,应用,力传感器,温度传感器,电饭锅,光传感器,实验,光控开关 温度报警器,利用斯密特触发器将 的模 拟信号转换为突变的数字信号,电子秤,电熨斗,火灾报警器,连续变化,一、常见敏感元件的特点及应用,专题整合,1.光敏电阻

2、：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大. 2.金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大. 3.热敏电阻：热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种.正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小. 4.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量.,例1如图1所示是一火警报警器的部分电路 示意图.其中R2为用半导体负温度系数热敏材 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.当传感器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变大 B.I变大，U变

3、小 C.I变小，U变大 D.I变小，U变小,图1,解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小.R2R总I干U1U3I，故显示器的电流I变小，由UEI干r，I干变大，知U变小，故选项D正确. 答案D,针对训练如图2所示是某居民小区门口利用 光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电 阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置.则() 当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压 A. B. C. D.,图2,解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光

4、线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压UIR2减小，故错误，正确； 由闭合电路欧姆定律得：UEI(R1r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故正确； 当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故错误，故应选C. 答案C,二、传感器的应用 1.传感器的应用 传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用. (1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转换为电学量. (2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转换的电学信息传给执行机构. (3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作.,2.传感器电路问题的设计

5、思路 处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为： (1)传感器所在的信息采集部分； (2)转换传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)； (3)执行电路.,例2传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图3甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图.问：,图3,(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在 (填“a”或“b”)处. (2)若要使启动报警的温度提高些，应

6、将滑动变阻器的滑片P向 移动(填“左”或“右”). (3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是 .,解析热敏电阻RT在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，这样使报警温度提高，滑片应左移.,答案(1)a (2)左 (3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大,三、传感器与逻辑电路的分析及应用 分析传感器与逻辑电路结合的问题，要弄清楚敏感元件的

7、特性，还要进行正确的电路分析，除此之外还要了解各种逻辑电路的特点，其中斯密特触发器是具有特殊功能的“非”门，要特别注意它对电路所带来的相应变化.,例3如图4所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理.,图4,解析天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通. 天较暗时，光敏电阻RG阻值增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启.,天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输

8、出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A中不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭. 答案见解析,自我检测,1,2,3,4,自我检测,1.(常见敏感元件的特点及应用)如图5所示，RT 为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r， 为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是(),图5,1,2,3,4,热敏电阻温度升高，其他条件不变热敏电阻温度降低，其他条件不变光照增强，其他条件不变光照减弱，其他条件不变 A. B. C. D.,1,2,3,4,解析电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于

9、RT阻值减小或R1阻值增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故、正确，、错误. 答案D,1,2,3,4,2.(传感器的应用)如图6所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是 () A.L1灯亮 B.L2灯亮 C.L1、L2两灯同时亮 D.L1、L2两灯都不亮,图6,1,2,3,4,解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通. 答案B,1,2,3,4,3.(传感器的应用)如图7所示是一个测定液 面高度的传感

10、器，在导线芯的外面涂上一 层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和 导电液体构成电容器的两极，把这两极接 入外电路，当电容值增大引起外电路的电流变化时，说明导电液体的深度h() A.增大 B.减小C.不变 D.无法确定,图7,1,2,3,4,解析由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极.当导电液体深度h增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大. 答案A,1,2,3,4,4.(传感器与逻辑电路的分析及应用)2007年 法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得 格林贝格尔由于发现巨磁阻效应(GMR)而 荣获了诺贝尔物理学奖.如图8所示是利用 GMR设计的磁铁矿探测仪原理示意图，图中GMR在外磁场作用下，电阻会大幅度减小.下列说法正确的是 (),图8,A.若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻R调大，该探 测仪的灵敏度提高 B.若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻R调小，该探 测仪的灵敏度提高 C.若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻R调大，该探测 仪的灵敏度提高 D.若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻R调小，该探测 仪的灵敏度提高,1,2,3,4,1,2,3,4,解析如果存