高中電子控制技術(shù)第2單元--電子控制系統(tǒng)信息的獲取與轉(zhuǎn)換

1、傳感器傳感器因?yàn)殡娮涌刂葡到y(tǒng)的控制過程是由電子電路來(lái)完成因?yàn)殡娮涌刂葡到y(tǒng)的控制過程是由電子電路來(lái)完成的，電子電路所能處理的只能是電信號(hào)。如前面所講的，電子電路所能處理的只能是電信號(hào)。如前面所講的聲控?zé)?、光控路燈的控制，聲音和光都不是電信?hào)的聲控?zé)?、光控路燈的控制，聲音和光都不是電信?hào)，必須把這些非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流、電壓等電信號(hào)后，必須把這些非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流、電壓等電信號(hào)后，才能通過電子電路來(lái)傳輸、處理、存儲(chǔ)和輸出，實(shí)，才能通過電子電路來(lái)傳輸、處理、存儲(chǔ)和輸出，實(shí)現(xiàn)電子控制?，F(xiàn)電子控制。傳感器就是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的傳感器就是將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量輸出的一種裝置。

2、電量輸出的一種裝置。傳感器傳感器 作為控制器的信號(hào)作為控制器的信號(hào)源，源，傳感器在電子控制系統(tǒng)中是傳感器在電子控制系統(tǒng)中是必不可少的重要元件。在電路中，通過它獲取外界的必不可少的重要元件。在電路中，通過它獲取外界的信息，再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給控制器去處理。信息，再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給控制器去處理。非電量傳感器電信號(hào)輸入傳感器控制（處理）電子電路輸出執(zhí)行器等傳感器傳感器傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（比如電壓、電流元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（比如電壓、電流等），通過輸出部分輸出等），通過輸出部分輸出。傳感器的

3、類型很多，常見。傳感器的類型很多，常見的有光敏傳感器、熱敏傳感器、聲敏傳感器、濕敏傳的有光敏傳感器、熱敏傳感器、聲敏傳感器、濕敏傳感器、氣敏傳感器、力敏傳感器和位移傳感器等。由感器、氣敏傳感器、力敏傳感器和位移傳感器等。由于它們各自的材料不同和結(jié)構(gòu)上的差異，它們所轉(zhuǎn)換于它們各自的材料不同和結(jié)構(gòu)上的差異，它們所轉(zhuǎn)換的信息也各不相同的信息也各不相同。光敏傳感器光敏傳感器聲敏傳感器聲敏傳感器氣敏傳感器氣敏傳感器味敏傳感器味敏傳感器壓敏、熱敏、濕敏、傳感器壓敏、熱敏、濕敏、傳感器眼睛眼睛耳朵耳朵鼻子鼻子舌頭舌頭皮膚皮膚傳感器傳感器控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器五官五官大腦大腦肢體肢體傳感器傳感器傳感器傳感器

4、3. 3. 傳感器轉(zhuǎn)換的信號(hào)與它獲取的信息有嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。傳感器轉(zhuǎn)換的信號(hào)與它獲取的信息有嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。4. 4. 傳感器產(chǎn)品都是經(jīng)過精確測(cè)試、檢驗(yàn)和校正的。傳感器產(chǎn)品都是經(jīng)過精確測(cè)試、檢驗(yàn)和校正的。5. 5. 傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性好。傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性好。1. 1. 人的感覺系統(tǒng)容易受到內(nèi)外各種因素的影響，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定性。人的感覺系統(tǒng)容易受到內(nèi)外各種因素的影響，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定性。2. 2. 同時(shí)感覺的信息也難以準(zhǔn)確表達(dá)。同時(shí)感覺的信息也難以準(zhǔn)確表達(dá)。傳感器傳感器比人的感覺系統(tǒng)精確性、可靠性比人的感覺系統(tǒng)精確性、可靠性更好，所以廣泛應(yīng)更好，所以廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和科學(xué)測(cè)

5、量中。主要體現(xiàn)在以下幾用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和科學(xué)測(cè)量中。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：個(gè)方面：傳感器傳感器每一類傳感器有一個(gè)區(qū)別于其它類型傳感器的電路符號(hào)，用以每一類傳感器有一個(gè)區(qū)別于其它類型傳感器的電路符號(hào)，用以類型傳感器的外形有可能是多種多樣的。類型傳感器的外形有可能是多種多樣的。傳感器傳感器傳感器傳感器力敏傳感器接受 信息，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)接受聲信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)位移傳感器接受并轉(zhuǎn)換為超聲波傳感器接受并轉(zhuǎn)換為力聲敏傳感器位移信息電信號(hào)超聲波信息電信號(hào)小試驗(yàn) 按照以下電路圖連接元器件，觀按照以下電路圖連接元器件，觀察光線的變化對(duì)察光線的變化對(duì)LEDLED的影響。的影響。RLED9V光敏光敏傳感器

6、傳感器電路符號(hào)和實(shí)物圖工作原理 有光照時(shí)電阻小（幾十有光照時(shí)電阻小（幾十KK以下），電路接通以下），電路接通；無(wú)光照；無(wú)光照時(shí)時(shí)電阻大（電阻大（10M10M以上），電路以上），電路斷開，由此把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電斷開，由此把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。信號(hào)。結(jié)果分析光敏光敏傳感器（光敏電阻）傳感器（光敏電阻）思考思考如何對(duì)生產(chǎn)線上高速流動(dòng)的啤酒進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地計(jì)數(shù)呢？如何對(duì)生產(chǎn)線上高速流動(dòng)的啤酒進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地計(jì)數(shù)呢？光敏光敏傳感器（光敏電阻傳感器（光敏電阻）光源光源光敏傳感器光敏傳感器 在傳送帶的兩側(cè)分別安裝光源和光敏傳感器，當(dāng)被測(cè)在傳送帶的兩側(cè)分別安裝光源和光敏傳感器，當(dāng)被測(cè)瓶子位于光源和傳感器之間時(shí)，

7、傳感器無(wú)光照；瓶子位于光源和傳感器之間時(shí)，傳感器無(wú)光照；被測(cè)瓶子被測(cè)瓶子不在光源和傳感器之間時(shí)，傳感器不在光源和傳感器之間時(shí)，傳感器有光照，這樣，通過它有光照，這樣，通過它輸出的電信號(hào)發(fā)生的變化便可以計(jì)數(shù)。輸出的電信號(hào)發(fā)生的變化便可以計(jì)數(shù)。案例分析案例分析（P30P30）光敏光敏傳感器（光敏電阻傳感器（光敏電阻）小試驗(yàn) 按照以下電路圖連接元器件，按照以下電路圖連接元器件，接通電源，再用手握住熱敏電阻，接通電源，再用手握住熱敏電阻，觀察燈泡的亮度的變化。觀察燈泡的亮度的變化。RLED3VK熱敏電阻熱敏熱敏傳感器（熱敏電阻）傳感器（熱敏電阻）電路符號(hào)和實(shí)物圖工作原理 熱敏電阻的阻值隨著溫度熱敏電阻

8、的阻值隨著溫度的變化而變化，從而控制電路的變化而變化，從而控制電路中電流通斷或大小，由此把溫中電流通斷或大小，由此把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。熱敏熱敏傳感器（熱敏電阻傳感器（熱敏電阻）電阻值隨著溫度增加而增加的稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻電阻值隨著溫度增加而增加的稱為正溫度系數(shù)熱敏電阻電阻值隨著溫度增加電阻值隨著溫度增加而減小的稱為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻而減小的稱為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻實(shí)際上，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻用的比較多實(shí)際上，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻用的比較多 在這里，熱敏電阻隨著在這里，熱敏電阻隨著室內(nèi)溫度的變化而變化，并室內(nèi)溫度的變化而變化，并把溫度信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，把溫度信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

9、，從而控制空調(diào)的自動(dòng)調(diào)溫過從而控制空調(diào)的自動(dòng)調(diào)溫過程。程。220V220V。熱敏電阻熱敏電阻熱敏熱敏傳感器（熱敏電阻傳感器（熱敏電阻）小試驗(yàn) 按照以下電路圖連接元器件，按照以下電路圖連接元器件，觀察聲音對(duì)聲控?zé)襞萘?、滅的影響。觀察聲音對(duì)聲控?zé)襞萘?、滅的影響。聲控?zé)襞?20V聲敏傳感器聲敏傳感器電路符號(hào)和實(shí)物圖工作原理 能通過聲音引起的振動(dòng)能通過聲音引起的振動(dòng)產(chǎn)生微弱的電信號(hào)。由此把產(chǎn)生微弱的電信號(hào)。由此把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。結(jié)果分析聲敏傳感器聲敏傳感器 聲音放大的原理是聲敏傳感器（聲音放大的原理是聲敏傳感器（話筒）的膜片在聲話筒）的膜片在聲波下產(chǎn)生振動(dòng)使得處于磁波下產(chǎn)生

10、振動(dòng)使得處于磁場(chǎng)中的與膜片相連的線圈場(chǎng)中的與膜片相連的線圈中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流。中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流。從而把聲音信息轉(zhuǎn)換為電從而把聲音信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過功率放大器，信號(hào)，再經(jīng)過功率放大器，把聲音放大。把聲音放大。聲敏傳感器聲敏傳感器氣敏傳感器氣敏傳感器 氣敏傳感器可以將獲取的氣體信氣敏傳感器可以將獲取的氣體信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。利用不同的半導(dǎo)息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。利用不同的半導(dǎo)體材料對(duì)不同氣體敏感的特性，可體材料對(duì)不同氣體敏感的特性，可以制造出檢測(cè)不同氣體的氣敏傳感以制造出檢測(cè)不同氣體的氣敏傳感器。器。氣敏傳感器的電阻值隨被檢測(cè)氣敏傳感器的電阻值隨被檢測(cè)氣體的濃度和成分而變化。氣體的濃度和成分而變

11、化。氣敏傳氣敏傳感器的靈敏度很高即使空氣中待測(cè)感器的靈敏度很高即使空氣中待測(cè)氣體的含量不到千分之一，氣敏傳氣體的含量不到千分之一，氣敏傳感器的電阻值也會(huì)產(chǎn)生很大變化。感器的電阻值也會(huì)產(chǎn)生很大變化。車輛駕駛?cè)藛T血車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于液中的酒精含量大于或等于或等于2020毫克毫克/100/100毫毫升、小于升、小于8080毫克毫克/100/100毫升為飲酒駕車；血毫升為飲酒駕車；血液中的酒精含量大于液中的酒精含量大于或者等于或者等于8080毫克毫克/100/100毫升為醉酒駕車。毫升為醉酒駕車。 中華人民共和國(guó)道路交通安全法中華人民共和國(guó)道路交通安全法規(guī)定：嚴(yán)規(guī)定：嚴(yán)禁酒后駕車。為了防

12、止酒后駕車，交通警察使用酒禁酒后駕車。為了防止酒后駕車，交通警察使用酒精濃度測(cè)試儀檢測(cè)可疑駕駛員是否酒后駕駛。精濃度測(cè)試儀檢測(cè)可疑駕駛員是否酒后駕駛。酒精酒精濃度測(cè)試儀中就使用了對(duì)酒精敏感的氣敏傳感器。濃度測(cè)試儀中就使用了對(duì)酒精敏感的氣敏傳感器。氣敏傳感器氣敏傳感器小試驗(yàn) 按照以下電路圖連接元器件，按照以下電路圖連接元器件，并將磁鐵移近、移出干簧管，觀察并將磁鐵移近、移出干簧管，觀察燈泡的亮、滅。燈泡的亮、滅。3V磁敏傳感器（干簧管）磁敏傳感器（干簧管）電路符號(hào)和實(shí)物圖工作原理 無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，兩個(gè)簧片相互無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，兩個(gè)簧片相互分離，干簧管處于分離，干簧管處于“關(guān)斷關(guān)斷”狀狀態(tài)；當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí)，鐵合金簧

13、片態(tài)；當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí)，鐵合金簧片被磁化，兩個(gè)簧片相互吸引，被磁化，兩個(gè)簧片相互吸引，干簧管處于干簧管處于“接通接通”狀態(tài)。由狀態(tài)。由此把磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。此把磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。結(jié)果分析磁敏傳感器（干簧管）磁敏傳感器（干簧管） 當(dāng)當(dāng)電阻應(yīng)變片（力敏傳感器）電阻應(yīng)變片（力敏傳感器）受到力的作用時(shí)，它的電阻值就會(huì)受到力的作用時(shí)，它的電阻值就會(huì)發(fā)生變。電子秤就是貨物重量的變發(fā)生變。電子秤就是貨物重量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化、電壓的變化，化轉(zhuǎn)換為電阻的變化、電壓的變化，再經(jīng)過電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器后再經(jīng)過電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器后把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，最后送到把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，最后送到液晶顯示器顯示出被

14、稱物體重量，液晶顯示器顯示出被稱物體重量，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確稱重目的。實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確稱重目的。力敏傳感器力敏傳感器觀察思考觀察思考人走近自動(dòng)門時(shí)，門為什么能自動(dòng)打開？人走近自動(dòng)門時(shí)，門為什么能自動(dòng)打開？紅外光傳感器紅外光傳感器思考思考光敏傳感器是光敏傳感器是對(duì)可見光敏感的普通光敏傳對(duì)可見光敏感的普通光敏傳感器。還有一種傳感器是對(duì)紅外線敏感的，感器。還有一種傳感器是對(duì)紅外線敏感的，稱為紅外光傳感器。當(dāng)紅外光傳感器稱為紅外光傳感器。當(dāng)紅外光傳感器接受接受到紅外光（線）時(shí)，電到紅外光（線）時(shí)，電阻值阻值產(chǎn)生變化，如產(chǎn)生變化，如果接在果接在電路則電路則會(huì)產(chǎn)生電壓或電流的變化會(huì)產(chǎn)生電壓或電流的變化，從而從而

15、將紅外光信息轉(zhuǎn)換為將紅外光信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電信號(hào)，自動(dòng)門，自動(dòng)門就是利用就是利用紅外光紅外光傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)的。傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)的。紅外光傳感器還有哪些應(yīng)用？紅外光傳感器紅外光傳感器應(yīng)用夜視儀能夠幫助人們?cè)谄岷诘囊估锟吹街車木拔?。?yīng)用夜視儀能夠幫助人們?cè)谄岷诘囊估锟吹街車木拔?。紅外光傳感器紅外光傳感器 超聲波有兩個(gè)重要超聲波有兩個(gè)重要特性。一是它的方向性特性。一是它的方向性好，它的頻率比音頻高，好，它的頻率比音頻高，遇到物體后超聲波會(huì)反遇到物體后超聲波會(huì)反射，物體的密度不同，射，物體的密度不同，反射程度也不同，通過反射程度也不同，通過接收和處理反射波就可接收和處理反射波就可以知道物體的

16、方位和距以知道物體的方位和距離。二是它在水里可以離。二是它在水里可以傳播很遠(yuǎn)的距離，因此傳播很遠(yuǎn)的距離，因此可用超聲波檢測(cè)人體內(nèi)可用超聲波檢測(cè)人體內(nèi)部的病變。部的病變。案例分析案例分析（P31）超聲波傳感器超聲波傳感器你知道超聲波傳感器還有哪些應(yīng)用？你知道超聲波傳感器還有哪些應(yīng)用？舉例舉例聲吶的應(yīng)用聲吶的應(yīng)用超聲波測(cè)距超聲波測(cè)距超聲波清洗超聲波清洗超聲波檢測(cè)焊縫超聲波檢測(cè)焊縫超聲波測(cè)海底超聲波測(cè)海底超聲波測(cè)魚群超聲波測(cè)魚群超聲波傳感器超聲波傳感器濕敏傳感器濕敏傳感器電路符號(hào)和實(shí)物圖工作原理濕敏傳感器是由濕敏元件和轉(zhuǎn)換濕敏傳感器是由濕敏元件和轉(zhuǎn)換電路等組成，將環(huán)境濕度變換為電路等組成，將環(huán)境濕度

17、變換為電信號(hào)的裝置，用于種植蔬菜、電信號(hào)的裝置，用于種植蔬菜、花卉新型溫室大花卉新型溫室大棚，造紙廠等棚，造紙廠等。控制箱水泵磁環(huán)傳感器 圖為水位自動(dòng)圖為水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，磁環(huán)可控制系統(tǒng)，磁環(huán)可以隨著水位沿著傳以隨著水位沿著傳感器上下移動(dòng)，將感器上下移動(dòng)，將水位信息轉(zhuǎn)換為電水位信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后送給控制箱，信號(hào)后送給控制箱，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。你實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。你認(rèn)為選擇什么傳感認(rèn)為選擇什么傳感器比較合適。器比較合適。能力展示傳感器傳感器磁敏傳感器磁敏傳感器綜合實(shí)踐綜合實(shí)踐 1. 1.在下面的電路中有四個(gè)輸入端，在和之間連在下面的電路中有四個(gè)輸入端，在和之間連接一只自制的濕敏傳感器上滴幾滴水，調(diào)節(jié)可變電阻接一只自制的濕敏傳感器上滴幾滴水，調(diào)節(jié)可變電阻R RP P，使發(fā)光二極管發(fā)光。那么，這個(gè)工作系統(tǒng)有哪些用途？使發(fā)光二極管發(fā)光。那么，這個(gè)工作系統(tǒng)有哪些用途？如果不滴水而是干燥的，電路處于什么狀態(tài)？如果不滴水而是干燥的，電路處于什么狀態(tài)？ 2. 2.在下圖中，若用導(dǎo)線連接在下圖中，若用導(dǎo)線連接和，用一根細(xì)裸導(dǎo)線和，用一根細(xì)裸導(dǎo)線接在