第13章 2传感器应用2

一、力传感器的应用——电子秤二、声传感器的应用——话筒

三、温度传感器的应用——

1.电熨斗;2.电饭锅力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声信号转换为电信号;温度传感器常用做自动控制开关．复习:6.2传感器的应用四、光传感器的应用——火灾报警器测物体的质量EPASBR0APASBR0VEPASBR0VE例.惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度（）A.方向向左，大小为1kS/mB．方向向右，大小为1kS/mC．方向向左，大小为2kS/mD.方向向右，大小为2kS/mD课堂练习U=mU0a/2kL∝a思考：若图中稳压电源为U0，变阻器总长为L，试写出U与a的函数关系式。例.若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳压电源U0上，当导弹以加速度a沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片P产生位移，此时可输出一个电信号U，作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出U与a的函数关系式。01010UPU0解：a=2kS/m∴S=ma/2kU=U0Rx/R=U0S/L=maU0/2kL=mU0a/2kL∝a例、演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是()A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化C.物体M不动时，电路中没有电流D.物体M不动时，电压表没有示数B课堂练习加速度计如图所示为一个加速度传感器，质量为m的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着，R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电池E的电压相同，电压表指针的零点调在中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转？1、滑动片4指在变阻器正中央时，P、Q等势，电压表指在中央零刻度；2、如图滑动片4向左端滑动，左端电阻小，电流流过时电势降落小，故Q点电势高于P，电压表指针向零点左侧偏；且加速度越大，偏转越大。恒温箱如图所示，用图甲的热敏电阻与继电器组成图乙所示的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈电阻为150Ω，当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。继电器供电的电池E=6V，内阻可不计。图中的电源为恒温箱加热器的电源。则：1）应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？2）要使箱内温度保持1000C，可变电阻R’的值应调节为多少？1、加热器应接在A、B端，析：温度超过后，R电阻减小，线圈电流增大，衔铁被吸合，与C、D接通，A、B断开，加热器停止加热。2、可变电阻为100Ω磁传感器1、利用线性霍尔元件，测量电流的大小：2、利用开关型霍尔元件，测量物体的转速：1、关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（）A.应变片常用半导体材料制成B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大反之，变小C.传感器输出的是应变片上的电压D.外力越大，输出的电压差值也越大ABD课堂练习4、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．35课堂练习5、如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(1030C)时会自动断开,S2是一个自动温控开关,当温度低于约700C时会自动闭合,温度高于800C时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,黄灯是保温状态时的指示灯,限流电阻R1=R2=500Ω,加热电阻丝R3=50Ω,两灯电阻不计．(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温过程)．(2)简要回答,如果不闭合开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗?(3)计算加热和保温两种状态下,电饭煲的消耗功率之比.

不能课堂练习12:16、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，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是________________小车速度的表达式为v=_____；行程的表达式为=

。车轮的半径R和齿轮P课堂练习光控开关的工作原理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；2、当天色暗到一定程度，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（如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）。目的：使路灯天明熄灭，天暗自动开启非门电磁继电器的工作原理当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路。控制电路的工作原理1、天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；2、天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；3、天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭。思考与讨论1、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？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。2、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路。温度报警器的工作原理1、常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；2、当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，Rl的阻值不同，则报警温度不同。怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高．思考与讨论课堂练习1、现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路。要求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，画出电路图说明工作过程。工作过程：闭合S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通