第3節(jié)《傳感器的應(yīng)用》

一、生活中的傳感器一、生活中的傳感器一、生活中的傳感器二、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器二、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器二、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器二、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器三、飛向太空的傳感器三、飛向太空的傳感器知識(shí)點(diǎn)1生活中的傳感器1．溫度傳感器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)機(jī)、消毒碗柜是與溫度傳感器有關(guān)的傳感器的應(yīng)用．2．紅外線傳感器：自動(dòng)門、家電遙控器、防火報(bào)警器等是與紅外線傳感器有關(guān)的傳感器的應(yīng)用．知識(shí)點(diǎn)2工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及航空航天中的傳感器1．自動(dòng)灌溉系統(tǒng)利用濕度傳感器．2．現(xiàn)代糧庫(kù)利用溫度和濕度傳感器．3．工廠自動(dòng)化生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)也是傳感器的應(yīng)用．4．在運(yùn)載火箭、載人飛船等空間尖端科技領(lǐng)域應(yīng)用了大量的傳感器供遙測(cè)和遙控系統(tǒng)使用．實(shí)例1：光敏電阻的應(yīng)用（1）應(yīng)用光敏電阻制作光控自動(dòng)照明電路

如圖3－3－1所示，白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻的電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到四、傳感器應(yīng)用實(shí)例分析

一定程度時(shí)，RG

的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值(1.6V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的． 要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1

的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個(gè)值(如1.6V)，就需要RG

的阻值達(dá)到更大，即天色更暗．

【例題】如圖3－3－2所示的光控電路，用二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1

的最大電阻為51kΩ，R2為330kΩ，則：(1)試分析此電路的工作原理；

(2)如果要使此路燈在天更暗時(shí)才會(huì)亮，應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)R1

的阻值？并說(shuō)明原理．圖3－3－2

解析：(1)白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG

電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED

不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時(shí)，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端A的電壓上升到某個(gè)值(1.6V)，輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光(相當(dāng)于路燈亮了)，這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟的目的．

(2)要使在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1

的阻值調(diào)大些，這樣要使斯密特觸發(fā)器的輸入端A電壓達(dá)到某個(gè)值(如1.6V)，就需要RG

的阻值達(dá)到更大，即天色更暗．答案：見(jiàn)解析

1．在街旁的路燈、江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)行了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)體的()B

A．壓敏性C．熱敏性B．光敏性D．三種特性都利用光控繼電器的工作原理是:當(dāng)照射光敏電阻時(shí),光敏電阻的阻值

(變大或變小)；電磁繼電器工作吸引銜鐵，被控電路

(填“接通”或“斷開(kāi)”)。（2）光控設(shè)備的工作原理光敏電阻光照放大器銜鐵被控電路電源電磁繼電器開(kāi)關(guān)2、熱敏電阻的應(yīng)用

熱敏電阻的特性：電阻值隨溫度變化而變化，常見(jiàn)熱敏電阻在溫度高時(shí)電阻小，溫度低時(shí)電阻較大。非門電路火災(zāi)報(bào)警電路熱敏電阻例題2，右圖為恒溫電路，由熱敏電阻構(gòu)成的低壓門電路、電磁繼電器以及220V電熱絲三大部分組成，溫度低于某一溫度時(shí)，電爐絲自動(dòng)通電供熱，超過(guò)某一溫度時(shí)，又可以自動(dòng)斷電，從而將恒溫箱內(nèi)的溫度控制在某一范圍內(nèi)，連線完成電路圖并說(shuō)明其工作原理．例3：圖是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)控溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開(kāi)關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)．S2是一個(gè)自動(dòng)控溫開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)．紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈．分流電阻R1＝R2＝500Ω，加熱電阻絲R3＝50Ω，兩燈電阻不計(jì)．（1）分析電飯煲的工作原理；（2）計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比？（3）簡(jiǎn)要回答，如果不閉合開(kāi)關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？

解析：電飯煲盛上食物后，接上電源，S2

自動(dòng)閉合，同時(shí)手動(dòng)閉合S1.這時(shí)黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)．加熱到80℃時(shí)，S2

自動(dòng)斷開(kāi)，S1

仍閉合；水燒干后，溫度升高到103℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S1

自動(dòng)斷開(kāi)，這時(shí)飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)．由于散熱，待溫度降至70℃時(shí)，S2

自動(dòng)閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到80℃時(shí)，S2又自動(dòng)斷開(kāi)，再次處于保溫狀態(tài)．

(3)如果不閉合開(kāi)關(guān)S1，開(kāi)始S2

總是閉合的，R1

被短路，功率為P1，溫度上升到80℃時(shí)，S2

自動(dòng)斷開(kāi)，功率降為P2，溫度降低到70℃，S2

自動(dòng)閉合……溫度只能在70℃～80℃之間變化，不能把水燒開(kāi)，不能煮熟飯．

答案：(1)見(jiàn)解析

(2)12∶1(3)見(jiàn)解析關(guān)的特點(diǎn)，也就會(huì)分析電飯煲的工作原理了.應(yīng)用電功率P＝U2

R求解時(shí)，必須是純電阻電路，而題目中電路恰好就是.

規(guī)律總結(jié)：分析電飯煲的工作原理，關(guān)鍵的地方一是控溫開(kāi)關(guān)S1，超過(guò)居里點(diǎn)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，二是S2

自動(dòng)控溫開(kāi)關(guān)低于70℃時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，高于80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，掌握了兩個(gè)開(kāi)例題4.如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u＝311sin314t(V)的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng)原理圖，其中R2

為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表A2

為值班室的顯示器，顯示通過(guò)R1

的電流，電壓表V2

顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫(huà)出)，R3

為一定值電阻．當(dāng)傳感器R2

所在處出現(xiàn)火警時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是（

）A．A1

的示數(shù)不變，A2

的示數(shù)增大B．A1

的示數(shù)增大，A2

的示數(shù)增大C．V1

的示數(shù)增大，V2

的示數(shù)增大D．V1

的示數(shù)不變，V2

的示數(shù)減小

解析：出現(xiàn)火情時(shí)，環(huán)境溫度升高，使得熱敏電阻R2

的電阻減小，但變壓器輸入電壓沒(méi)有變，V1

示數(shù)不變，變壓器的輸出電壓不變，但輸出回路的總電阻減小，輸出電流增大，R3

兩端電壓增大，所以V2

的示數(shù)減小．R1

中電流減小，A2

的示數(shù)減?。敵鲭娏髟龃?，匝數(shù)比不變，輸入電流增大，A1的示數(shù)增大．答案：D例5．如圖3－3－5所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖，其中R3

為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器．值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b之間接報(bào)警器．當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是：圖3－3－5A．I變大，U變大B．I變大，U變小C．I變小，U變小D．I變小，U變大

解析：出現(xiàn)火情時(shí)，環(huán)境溫度升高，使得熱敏電阻R3

的電阻減小，R2

與R3

并聯(lián)，總電阻將變小，這部分獲得的電壓減小，即R2

兩端電壓減小，所以R2

電流減小即安培表讀數(shù)減小，外電路的總電阻減小，所以外電壓即報(bào)警器兩端的電壓減小，即C正確．

答案：C實(shí)例3、動(dòng)圈式話筒工作原理：膜片在聲波下振動(dòng)，使得與膜片相連的線圈中產(chǎn)生隨聲波變化的＿＿＿＿。例題6:(2003上海試題)唱卡拉OK用的話筒,內(nèi)有傳感器.其中有一種是動(dòng)圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈,線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中,當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào).下列說(shuō)法正確的是()A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C.膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變D.膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4、電容式話筒工作原理：膜片在聲波下振動(dòng)，使得膜片與固定電極間的＿＿不斷改變，致使電容器不斷進(jìn)行充放電形成隨聲波變化的電流。例7：電容式話筒將聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是容器兩板間的()A.距離變化B.正對(duì)面積變化C.介質(zhì)變化D.電壓變化【例8】（上海高考題）如圖甲為在溫度為100C左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖，箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示.當(dāng)a、b端電壓Uab<0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng)Uab>0時(shí)，電壓鑒別器使S斷開(kāi)，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________0C．例9：圖示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈沖測(cè)量車速和行程的裝置示意圖。A為光源，