第13章 2傳感器應(yīng)用2

一、力傳感器的應(yīng)用——電子秤二、聲傳感器的應(yīng)用——話(huà)筒

三、溫度傳感器的應(yīng)用——

1.電熨斗;2.電飯鍋力傳感器是把力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；聲傳感器是把聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);溫度傳感器常用做自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)．復(fù)習(xí):6.2傳感器的應(yīng)用四、光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器測(cè)物體的質(zhì)量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE例.慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件是加速度計(jì)。加速度計(jì)的構(gòu)造和原理的示意圖如圖示，沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向按裝的固定光滑桿上套一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊，滑塊的兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連，兩彈簧的另一端與固定壁相連?；瑝K原來(lái)靜止，彈簧處于自然長(zhǎng)度。滑塊上有指針，可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng)，指針向左偏離O點(diǎn)的距離為S，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度（）A.方向向左，大小為1kS/mB．方向向右，大小為1kS/mC．方向向左，大小為2kS/mD.方向向右，大小為2kS/mD課堂練習(xí)U=mU0a/2kL∝a思考：若圖中穩(wěn)壓電源為U0，變阻器總長(zhǎng)為L(zhǎng)，試寫(xiě)出U與a的函數(shù)關(guān)系式。例.若電位器（可變電阻）總長(zhǎng)度為L(zhǎng)，其電阻均勻，兩端接在穩(wěn)壓電源U0上，當(dāng)導(dǎo)彈以加速度a沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，與滑塊連接的滑動(dòng)片P產(chǎn)生位移，此時(shí)可輸出一個(gè)電信號(hào)U，作為導(dǎo)彈慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源，為控制導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)輸入信息，試寫(xiě)出U與a的函數(shù)關(guān)系式。01010UPU0解：a=2kS/m∴S=ma/2kU=U0Rx/R=U0S/L=maU0/2kL=mU0a/2kL∝a例、演示位移傳感器的工作原理如右圖示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿p，通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來(lái)反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是理想的，則下列說(shuō)法正確的是()A.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C.物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒(méi)有電流D.物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)B課堂練習(xí)加速度計(jì)如圖所示為一個(gè)加速度傳感器，質(zhì)量為m的滑塊2可以在光滑的框架1中平移，滑塊兩側(cè)用彈簧3拉著，R為滑動(dòng)變阻器，4是滑動(dòng)片，它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離成正比，兩個(gè)電池E的電壓相同，電壓表指針的零點(diǎn)調(diào)在中央，當(dāng)P端的電勢(shì)高于Q端時(shí)，指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)物體具有圖示方向的加速度a時(shí)，電壓表的指針將向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？1、滑動(dòng)片4指在變阻器正中央時(shí)，P、Q等勢(shì)，電壓表指在中央零刻度；2、如圖滑動(dòng)片4向左端滑動(dòng)，左端電阻小，電流流過(guò)時(shí)電勢(shì)降落小，故Q點(diǎn)電勢(shì)高于P，電壓表指針向零點(diǎn)左側(cè)偏；且加速度越大，偏轉(zhuǎn)越大。恒溫箱如圖所示，用圖甲的熱敏電阻與繼電器組成圖乙所示的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器線(xiàn)圈電阻為150Ω，當(dāng)線(xiàn)圈中的電流大于或等于20mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。繼電器供電的電池E=6V，內(nèi)阻可不計(jì)。圖中的電源為恒溫箱加熱器的電源。則：1）應(yīng)該把恒溫箱的加熱器接在A、B端還是C、D端？2）要使箱內(nèi)溫度保持1000C，可變電阻R’的值應(yīng)調(diào)節(jié)為多少？1、加熱器應(yīng)接在A、B端，析：溫度超過(guò)后，R電阻減小，線(xiàn)圈電流增大，銜鐵被吸合，與C、D接通，A、B斷開(kāi)，加熱器停止加熱。2、可變電阻為100Ω磁傳感器1、利用線(xiàn)性霍爾元件，測(cè)量電流的大?。?、利用開(kāi)關(guān)型霍爾元件，測(cè)量物體的轉(zhuǎn)速：1、關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說(shuō)法正確的是（）A.應(yīng)變片常用半導(dǎo)體材料制成B.當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大反之，變小C.傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大ABD課堂練習(xí)4、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(xiàn)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．35課堂練習(xí)5、如圖所示是電飯煲的電路圖,S1是一個(gè)限溫開(kāi)關(guān),手動(dòng)閉合,當(dāng)此開(kāi)關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(1030C)時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi),S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開(kāi)關(guān),當(dāng)溫度低于約700C時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合,溫度高于800C時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi),紅燈是加熱狀態(tài)時(shí)的指示燈,黃燈是保溫狀態(tài)時(shí)的指示燈,限流電阻R1=R2=500Ω,加熱電阻絲R3=50Ω,兩燈電阻不計(jì)．(1)根據(jù)電路分析,敘述電飯煲煮飯的全過(guò)程(包括加熱和保溫過(guò)程)．(2)簡(jiǎn)要回答,如果不閉合開(kāi)關(guān)S1,電飯煲能將飯煮熟嗎?(3)計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下,電飯煲的消耗功率之比.

不能課堂練習(xí)12:16、圖示為一實(shí)驗(yàn)小車(chē)中利用光電脈沖測(cè)量車(chē)速和行程的裝置示意圖。A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車(chē)身上，C為小車(chē)的車(chē)輪，D為與C同軸相連的齒輪。車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A發(fā)出的光束通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)脈沖數(shù)為n，累計(jì)脈沖數(shù)為N，則要測(cè)出小車(chē)的速度和行程還必須測(cè)量的物理量和數(shù)據(jù)是________________小車(chē)速度的表達(dá)式為v=_____；行程的表達(dá)式為=

。車(chē)輪的半徑R和齒輪P課堂練習(xí)光控開(kāi)關(guān)的工作原理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；2、當(dāng)天色暗到一定程度，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（如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）。目的：使路燈天明熄滅，天暗自動(dòng)開(kāi)啟非門(mén)電磁繼電器的工作原理當(dāng)線(xiàn)圈A中通電時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引銜鐵B向下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)D向下與E接觸，將工作電路接通，當(dāng)線(xiàn)圈A中電流為零時(shí)，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動(dòng)觸點(diǎn)D與E分離，自動(dòng)切斷工作電路?？刂齐娐返墓ぷ髟?、天較亮?xí)r，光敏電阻RG阻值較小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)較低，則輸出端Y輸出高電平，線(xiàn)圈中無(wú)電流，工作電路不通；2、天較暗時(shí)，光敏電阻RG電阻增大，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)升高到一定值，輸出端Y由高電平突然跳到低電平，有電流通過(guò)線(xiàn)圈A，電磁繼電器工作，接通工作電路，使路燈自動(dòng)開(kāi)啟；3、天明后，RG阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)逐漸降低，降到一定值，輸出端Y突然由低電平跳到高電平，則線(xiàn)圈A不再有電流，則電磁繼電器自動(dòng)切斷工作電路的電源，路燈熄滅。思考與討論1、要想在天更暗時(shí)路燈才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？為什么？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。2、用白熾燈模仿路燈，為何要用到繼電器？由于集成電路允許通過(guò)的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來(lái)啟閉工作電路。溫度報(bào)警器的工作原理1、常溫下，調(diào)整R1的阻值使斯密特觸發(fā)器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無(wú)電流通過(guò)蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)聲；2、當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發(fā)器輸入端A電勢(shì)升高，當(dāng)達(dá)到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發(fā)出報(bào)警聲，Rl的阻值不同，則報(bào)警溫度不同。怎樣使熱敏電阻在感測(cè)到更高的溫度時(shí)才報(bào)警？應(yīng)減小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特觸發(fā)器輸入端達(dá)到高電平，則熱敏電阻阻值要求越小，即溫度越高．思考與討論課堂練習(xí)1、現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干．如圖所示，試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路。要求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，畫(huà)出電路圖說(shuō)明工作過(guò)程。工作過(guò)程：閉合S當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)熱敏電阻阻值大，通