实验报告-传感器的简单应用

中学物理实验PAGEPAGE2实验名称：传感器的简单应用实验目的⑴了解敏感元件的特性，并测量不同温度下热敏电阻的阻值，不同光照下光敏电阻的阻值。⑵明确传感器的作用，了解传感器的简单应用。⑶设计简单的温度自动控制电路，进一步研究传感器的应用。实验仪器热敏电阻，光敏电阻，热电传感器，光电传感器，继电器，温度计，烧杯，学生电源实验原理传感器是能将所感受到的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，其核心元件是敏感元件，即能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信息并将其转变成电信息的特种电子元件。具体有热敏、光敏、（电）压敏、压（力）敏、磁敏、气敏、湿敏等。实验中用到的敏感元件有热敏电阻和光敏电阻。热敏电阻的阻值随温度升高而降低，光敏电阻的阻值随光线变强而变小。热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号，转换后的电信号通过取样、放大来控制继电器触点工作，实现温度自动控制。光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号，转换成的电信号经整形，计数译码驱动显示。光电计数器可认为是一种光电传感器，当没有物品挡住A射向B的光信号时，光敏管的阻值变小，供给信号处理系统的电压变低；当有物品挡住由A射向B的光信号时，光信号经过信号处理系统的处理，转化为面板上相应的发光；高低交替变化的发光管表示为一个数字，这样就实现了自动计数功能。实验步骤1．热敏电阻(1)将万用表置“欧姆”档，选择适当的倍率，接入热敏电阻的两端。(2)将热敏电阻放入盛有水的烧杯中，水温与室温相同，用温度计测量。(3)然后分几次向烧杯中倒入开水，调整杯中水的温度，测出不同温度下热敏电阻的阻值。2．光敏电阻(1)将万用表选择开关置于欧姆挡，选择适当的倍率，接入光敏电阻的两端。(2)移动光敏电阻盒的后盖，测出不同光强下光敏电阻的阻值。3．光电计数器：由于光电传感器内部已封闭，经过信号处理系统的处理，已把光敏电阻阻值的变化转化为面板上相应的发光管表示。所以实验中只需观察面板上发光管的变化。4．简单的温度控制电路(1)先将低压电源6V接入热电传感器电源输入端。(2)再将热敏电阻放入盛有水的烧杯中，水温与室温相同，用温度计测量。(3)然后慢慢倒入开水并搅拌，直至继电器工作，记下工作温度。数据记录和结果1．热敏电阻/28.631.632.233.035.3R/3.7213.6303.2292.9212.726/39.04043.045.548R/2.4502.2702.0341.8361.675表1根据表1中的数据，拟合得到曲线，拟合度为。2．光敏电阻由于光线强度大小无法测量，实验中我们只测得了光敏电阻盒的后盖完全闭合和移去这两种情况下的电阻值。后盖完全闭合时，光敏电阻的电阻值为：1.2；移去后盖，让阳光完全射入光敏电阻盒内部时电阻值为：4。由此大致可知光线越强，光敏电阻的阻值越小。3．简单的温度控制电路当接入电压是6时，继电器一放入与室温相同的水中就开始工作了，会发出声响。这样就不易实现“温度控制”。所以实验中我们将接入电压改为2，当周围的温度上升到一定值时继电器开始工作。以下是工作时的零界温度测定，如表2。第一次第二次第三次平均值/53.853.053.253.3表2可知接入电压为2时测得继电器的工作温度为53.3。拓展应用利用热敏电阻和光敏电阻的阻值变化特性，可用它们来控制一些电路的电流电压，起到保护和调节电路的作用等。下面是两个简单的例子，电路图如图1，图2。图1图2如图1，热敏电阻与r并联，当r两端电流过高时，发出大量的热从而使得温度上升。由于热敏电阻与r贴近，热敏电阻的温度升高，阻值下降，当到达一定程度时绝大部份电流就流过热敏电阻，从而起到保护r的作用。如图2，光敏电阻也可以起到类似的控制作用，如自动亮的路灯。当光线比较强时，光敏电阻阻值很小，所以电流集中在光敏电阻这边，电灯不亮；当晚上光线弱了之后，光敏电阻阻值变大，从而流过灯的电流也变大，电灯亮起。这样就实现了“灯在晚上亮白