2019-2020學年高中物理 第六章 傳感器 本章整合課件 新人教版選修3-2.ppt

1、本 章 整 合,思考并回答下列問題: 本章知識可分為二個單元。第一單元:傳感器及其工作原理;第二單元:傳感器的應用。 1.思考關于“傳感器及其工作原理”學習的內容。正確填寫下圖。 答案:電學量通斷金屬熱電阻熱敏電阻光敏電阻敏感元件電學量,2.思考關于“傳感器的應用”學習的內容。正確填寫下圖。 答案:放大轉換應變片力傳感器雙金屬片感溫鐵氧體溫度傳感器光電三極管光傳感器模擬 數(shù)字,專題一,專題二,專題一常見傳感器的特點及應用 1.傳感器感受的通常是非電學量,如力、熱、磁、光、聲等,而它輸出的通常是電學量,這些輸出信號是非常微弱的,通常要經過放大后,再送給控制系統(tǒng)產生各種控制動作,傳感器原理如下所示

2、。 非電學量敏感元件轉換器件轉換電路電學量 2.傳感器的分類:常見的傳感器有色標傳感器、溫度傳感器、力傳感器、電容式位移傳感器、電感式位移傳感器等。,專題一,專題二,3.常見敏感元件及特性 (1)光敏電阻:光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化,光照增強電阻減小,光照減弱電阻增大。 (2)熱敏電阻和金屬熱電阻:金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大,熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小。 (3)電容器:平行板電容器的電容與極板面積、極板間距及電介質材料有關,電容器可以感知引起電容變化的任一外界信息并將其轉化為電容變化。例如,當極板受力時會改變極板間距,從而引起電容變化。 (4)霍爾元件:能把磁感應強度這一磁學

3、量轉換成電壓這一電學量的元件。,專題一,專題二,【例題1】 如圖所示,一火警報警器的部分電路示意圖。其中R2為用半導體負溫度系數(shù)熱敏材料制成的傳感器,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,顯示器的電流I,報警器兩端的電壓U的變化情況是() A.I變大,U變大 B.I變大,U變小 C.I變小,U變大 D.I變小,U變小 解析:R2所在處出現(xiàn)火情時,溫度升高,則R2的阻值減小。R2R總I干U1U3I,故顯示器的電流I變小,由U=E-I干r,I干變大,知U變小,故選項D正確。 答案:D,專題一,專題二,變式訓練1(多選)如圖所示,某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設計的行

4、人監(jiān)控裝置,R1為光敏電阻,R2為定值電阻,A、B接監(jiān)控裝置。則() A.當有人通過而遮蔽光線時,A、B之間電壓升高 B.當有人通過而遮蔽光線時,A、B之間電壓降低 C.當僅增大R2的阻值時,可增大A、B之間的電壓 D.當僅減小R2的阻值時,可增大A、B之間的電壓,專題一,專題二,解析:R1是光敏電阻,有光照射時,阻值變小,當有人通過而遮蔽光線時,R1的阻值變大,回路中的電流I減小,A、B間的電壓U=IR2減小,故A錯誤,B正確;由閉合電路歐姆定律得:U=E-I(R1+r),當僅增大R2的阻值時,電路中的電流減小,A、B間的電壓U增大,故C正確;當僅減小R2的阻值時,電路中的電流增大,A、B間

5、的電壓U減小,故D錯誤。故應選BC。 答案:BC,專題一,專題二,專題二傳感器的應用 1.傳感器的應用過程包括三個環(huán)節(jié):感、傳、用。 (1)“感”是指傳感器的敏感元件感應信息,并轉化為電學量。 (2)“傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲取并轉化的電學信息傳給執(zhí)行機構。 (3)“用”是指執(zhí)行機構利用傳感器傳來的信息進行某種顯示或某種動作。 2.處理與傳感器有關的電路設計問題時,可將整個電路分解為: (1)傳感器所在的信息采集部分; (2)轉化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動態(tài)分析有關); (3)執(zhí)行電路。,專題一,專題二,【例題2】 現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng),要求當熱敏電阻的

6、溫度達到或超過60 時,系統(tǒng)報警。提供的器材有:熱敏電阻,報警器(內阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9 ),直流電源(輸出電壓為U,內阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 ),滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 ),單刀雙擲開關一個,導線若干。 在室溫下對系統(tǒng)進行調節(jié)。已知U約為18 V,Ic約為10 mA;流過報警器的電流超過20 mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60 時阻值為650.0 。,專題一,專題二,(1)完成待調節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。,(2)電路中應選用滑動變阻器(選填“R1”或“R2”)。 (3)按

7、照下列步驟調節(jié)此報警系統(tǒng): 電路接通前,需將電阻箱調到一固定的阻值,根據(jù)實驗要求,這一阻值為 ;滑動變阻器的滑片應置于(選填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。 將開關向(選填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至。,專題一,專題二,(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關向另一端閉合,報警系統(tǒng)即可正常使用。 解析:(1)先用電阻箱替代熱敏電阻,連接成閉合回路進行調試。電路圖連接如答案所示。 (2)當電路中電流Ic=10 mA時,根據(jù)閉合電路歐姆定律有Ic= ,解得R總=1 800 ,此時熱敏電阻的阻值為650 ,則滑動變阻器的阻值為1 150 ,所以滑動變阻器選

8、R2。 (3)當熱敏電阻阻值小于650 時,報警器就會報警,用電阻箱替代熱敏電阻進行調節(jié),應把電阻箱的阻值調到650 。若接通電源后電路中的電流過大(超過20 mA),報警器就會損壞,電流越小越安全,所以為了電路安全,閉合開關前滑片應置于b端。 用電阻箱替代熱敏電阻進行調試,應將開關向c端閉合,開關閉合后要減小電路中的電阻直至報警器報警。,專題一,專題二,答案:(1)連線如圖所示。 (2)R2 (3)650b接通電源后,流過報警器的電流會超過20 mA,報警器可能損壞c報警器開始報警,專題一,專題二,變式訓練2傳感器擔負著信息的采集任務,在自動控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠將感受到的物理量(

9、如溫度、光、聲等)轉換成便于測量的量(通常是電學量),例如熱敏傳感器,主要是應用了半導體材料制成的熱敏電阻,某熱敏電阻RT阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示,圖乙是由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動報警器線路圖。問:,專題一,專題二,(1)為了使溫度過高時報警器鈴響,c應接在(選填“a”或“b”)處。 (2)若要使啟動報警的溫度提高些,應將滑動變阻器的滑片P向(選填“左”或“右”)移動。 (3)如果在調試報警器達到最低報警溫度時,無論如何調節(jié)滑動變阻器的滑片P都不能使報警器工作,且電路連接完好,各電路元件都能處于工作狀態(tài),則造成工作電路不能工作的原因可能是。 解析:(1)熱敏電阻RT在溫度升高時阻值變小,電路中電流變大,電磁鐵磁性增強,把