第3节《传感器的应用》

一、生活中的传感器一、生活中的传感器一、生活中的传感器二、工农业生产中的传感器二、工农业生产中的传感器二、工农业生产中的传感器二、工农业生产中的传感器三、飞向太空的传感器三、飞向太空的传感器知识点1生活中的传感器1．温度传感器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜是与温度传感器有关的传感器的应用．2．红外线传感器：自动门、家电遥控器、防火报警器等是与红外线传感器有关的传感器的应用．知识点2工农业生产及航空航天中的传感器1．自动灌溉系统利用湿度传感器．2．现代粮库利用温度和湿度传感器．3．工厂自动化生产线监控系统也是传感器的应用．4．在运载火箭、载人飞船等空间尖端科技领域应用了大量的传感器供遥测和遥控系统使用．实例1：光敏电阻的应用（1）应用光敏电阻制作光控自动照明电路

如图3－3－1所示，白天，光强度较大，光敏电阻的电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到四、传感器应用实例分析

一定程度时，RG

的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的． 要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1

的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值(如1.6V)，就需要RG

的阻值达到更大，即天色更暗．

【例题】如图3－3－2所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1

的最大电阻为51kΩ，R2为330kΩ，则：(1)试分析此电路的工作原理；

(2)如果要使此路灯在天更暗时才会亮，应该怎样调节R1

的阻值？并说明原理．图3－3－2

解析：(1)白天，光强度较大，光敏电阻RG

电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED

不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值(1.6V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的．

(2)要使在天更暗时路灯才会亮，应该把R1

的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值(如1.6V)，就需要RG

的阻值达到更大，即天色更暗．答案：见解析

1．在街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了自动控制，这是利用半导体的()B

A．压敏性C．热敏性B．光敏性D．三种特性都利用光控继电器的工作原理是:当照射光敏电阻时,光敏电阻的阻值

(变大或变小)；电磁继电器工作吸引衔铁，被控电路

(填“接通”或“断开”)。（2）光控设备的工作原理光敏电阻光照放大器衔铁被控电路电源电磁继电器开关2、热敏电阻的应用

热敏电阻的特性：电阻值随温度变化而变化，常见热敏电阻在温度高时电阻小，温度低时电阻较大。非门电路火灾报警电路热敏电阻例题2，右图为恒温电路，由热敏电阻构成的低压门电路、电磁继电器以及220V电热丝三大部分组成，温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，从而将恒温箱内的温度控制在某一范围内，连线完成电路图并说明其工作原理．例3：图是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．（1）分析电饭煲的工作原理；（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比？（3）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？

解析：电饭煲盛上食物后，接上电源，S2

自动闭合，同时手动闭合S1.这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态．加热到80℃时，S2

自动断开，S1

仍闭合；水烧干后，温度升高到103℃时，开关S1

自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至70℃时，S2

自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．

(3)如果不闭合开关S1，开始S2

总是闭合的，R1

被短路，功率为P1，温度上升到80℃时，S2

自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃，S2

自动闭合……温度只能在70℃～80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．

答案：(1)见解析

(2)12∶1(3)见解析关的特点，也就会分析电饭煲的工作原理了.应用电功率P＝U2

R求解时，必须是纯电阻电路，而题目中电路恰好就是.

规律总结：分析电饭煲的工作原理，关键的地方一是控温开关S1，超过居里点会自动断开，二是S2

自动控温开关低于70℃时会自动闭合，高于80℃时会自动断开，掌握了两个开例题4.如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2

为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2

为值班室的显示器，显示通过R1

的电流，电压表V2

显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3

为一定值电阻．当传感器R2

所在处出现火警时，以下说法中正确的是（

）A．A1

的示数不变，A2

的示数增大B．A1

的示数增大，A2

的示数增大C．V1

的示数增大，V2

的示数增大D．V1

的示数不变，V2

的示数减小

解析：出现火情时，环境温度升高，使得热敏电阻R2

的电阻减小，但变压器输入电压没有变，V1

示数不变，变压器的输出电压不变，但输出回路的总电阻减小，输出电流增大，R3

两端电压增大，所以V2

的示数减小．R1

中电流减小，A2

的示数减小．输出电流增大，匝数比不变，输入电流增大，A1的示数增大．答案：D例5．如图3－3－5所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R3

为用半导体热敏材料制成的传感器．值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器．当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是：图3－3－5A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变小D．I变小，U变大

解析：出现火情时，环境温度升高，使得热敏电阻R3

的电阻减小，R2

与R3

并联，总电阻将变小，这部分获得的电压减小，即R2

两端电压减小，所以R2

电流减小即安培表读数减小，外电路的总电阻减小，所以外电压即报警器两端的电压减小，即C正确．

答案：C实例3、动圈式话筒工作原理：膜片在声波下振动，使得与膜片相连的线圈中产生随声波变化的＿＿＿＿。例题6:(2003上海试题)唱卡拉OK用的话筒,内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是()A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势4、电容式话筒工作原理：膜片在声波下振动，使得膜片与固定电极间的＿＿不断改变，致使电容器不断进行充放电形成随声波变化的电流。例7：电容式话筒将声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的()A.距离变化B.正对面积变化C.介质变化D.电压变化【例8】（上海高考题）如图甲为在温度为100C左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________0C．例9：图示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，