传感器及其应用.ppt

第五章 传感器及其应用,高中物理选修32,临高中学 许小江,遥控器控制电视开关 火灾报警器 声音强弱控制走廊照明灯开关等 自动门 、安检门 酒精测试仪 自动烘手机,列举生活中的一些自动控制实例,2.优点： 把非电学量转换为电学量以后， 就可以很方便地进行测量、传输、 处理和控制了。,一、什么是传感器,1.什么是传感器 把像称重传感器这样能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转化为电信号的器件或者装置，叫做传感器。这里的电信号，包括电流、电压、电阻、电容和电感等。,非电学量,传感器,角度 位移 速度 加速度 压力 温度 湿度 声强 光照强度 ,电压 电流 电阻 电容,电学量,物理传感器：是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息的传感器，如温度传感器、电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器。,二、传感器的分类,按传感器工作原理的不同把传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。,物理传感器,压力变送器,加速度计,力传感器,化学传感器,一种气敏传感器,化学传感器：是利用化学反应识别和检测信息的传感器，如气敏传感器、湿敏传感器等。,警用酒精测试计,数字温湿传感器采集器,生物传感器：是利用生物化学反应识别和检测信息的传感器。它是由固定生物材料和适当转换器件组成的系统，如组织传感器、细胞传感器、酶传感器等。,生物传感器,生物传感器,转换发光生物传感器,生物传感器,传感器一般由敏感元件、转化元件、转换电路组成，有时还需要加辅助电源。,三、传感器的一般结构,1.光敏电阻,电阻小,电阻大,光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量,四、敏感元件种类,例题1如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ） A电压表的示数增大 BR2中电流减小 C小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大,ABC,.热敏电阻,热敏电阻的阻值会随着温度的升高而_，具有负温度系数,热敏电阻R-T关系示意图,减小,（2）特性：,温度传感器,（1）材料：半导体,3.金属热电阻,金属导体的电阻能随温度升高而升高,金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系有何不同？,热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,例题2.下图是一个温度传感器的原理示意图,Rt是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的。,【解答】温度升高或降低导致Rt阻值发生变化，使电路中电流也发生变化，导致R上的电压也发生改变，因此电压表读数将会发生变化，从而就将温度的化转变为电信号。,（1）测定角度：,（2）测定液面高度h：,（3）测定压力F：,（4）测定位移x：,电容传感器把力学量转换为电容这个电学量。,4.电容传感器,报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板平时,光电三极管收不到LED发出的光,呈现高电阻状态烟雾进入罩内后对光有散射作用,使部分光线照射到光电三极管上,其电阻变小.与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报,5.火灾报警器,二、几种传感器的工作原理,一、光电传感器的原理,光电传感器是一种能够感受光信号，并按照一定规律把光信号转换成电信号的器件或装置。,光电传感器中的重要元件是光敏电阻和干簧管继电器。,1.光敏电阻,2.干簧管,原理:,磁敏传感器。当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用！, 结构简单, 体积小, 极适用于微型化设备。 寿命长. 其开关元器件被密封于惰性气体中, 不与外界环境接触, 不会出现金属疲劳现象。 无需电控制, 工作可靠性高。,电路中只要用到自动开关, 基本上都可以使用干簧管。,应用:,干簧管的特点：,干簧管的主要应用,电 话,汽 车,一种防盗门的报警电路,干簧管,生活中常见的楼道、走廊中的声光控延时开关,二、温度传感器的原理,温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置。常见的温度传感器有热敏电阻和热电偶。,热敏电阻的特性,三、大显身手的传感器,全自动洗衣机的水位控制装置使用了 传感器当水位达到设定的高度时自动 进水电磁阀门， 洗涤电动机电源,压力,关闭,接通,一、洗衣机水位控制系统,1控制自动门开关的是一种 传感器,二、自动门,红外线,2自动门工作流程,1机器人传感器的分类 机器人传感器分为 传感器和 传感器,电容,电容阵列,外部,内部,三、指纹识别器,指纹识别器是通过 传感器来识别指纹的手指皮肤与电容传感器表面构成了 ，由于指纹的凹凸导致不同位置的电容差异,四、传感器与机器人,(1) 传感器用于感知外部 和外界事物对机器人的 使机器人拥有类似人的、 、触觉、嗅觉、味觉等感觉，从而使机器人具有拟人化的特点 (2) 传感器(如角度传感器、 等)，用于检测机器人的 注意：在自动控制系统中传感器主要用来检测精确数据，检测是自动控制的首要环节,2传感器用途,外部,工作环境,刺激,听觉