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文档简介
1、第六章 第一节传感器及其工作原理,课件制作:揭晓青,1、传感器,演示实验: 小盒子A的侧面露出一个小灯泡,盒外没有开关,但是把磁铁B放到盒子上面,灯泡就会发光,把磁铁移走,灯泡就熄灭。 请同学们推测,盒子里有什么样的装置,才能出现这样的现象呢?,“干簧管”,干簧管是一种能够感知磁场的传感器。,阅读教材2、3段,并回答以下问题: (1)什么是传感器 (2)传感器的作用是什么?,干簧管(磁簧管、舌簧管)是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成,被封装在真空的玻璃管里。只要用磁铁接近它,干簧管两个节点就会吸合在一起,使电路导通。因此可以作为传感器用,用于计数、限位等。有一种自行车公里计,就是
2、在轮胎上粘上磁铁,在一旁固定上干簧管构成的。装在门上,可作为开门时的报警、问候等。在“断线报警器”的制作中,也会用到干簧管。,(1)传感器:能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量,或转化为电路的通断。,(2)传感器的作用:是把非电学量转化为电学量或转换为电路的通断,从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。,日常生活中的传感器,电冰箱、电饭煲中的温度传感器; 空调中的温度和湿度传感器; 电视机和影碟机中的红外遥控器; 照相机中的光传感器; 汽车中油量表、速度计及倒车雷达等; 智能手机中的重力传感器; 闯红灯照相; 太阳能热水器中的温度和水
3、量传感器; 鼠标;火灾报警器;声控灯;干手器等; 电风扇中的防倒伏开关;,传感器的工作原理,2光敏电阻,实验演示:,光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。光照越强,电阻越小;反之越弱。,实验结论:,光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量,半导体材料,载流子:,空穴、自由电子,导电原理:,当半导体材料受到光照或者温度升高时,会有更多的自由电子或空穴产生,于是导电性增强。,例:如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是( ) A当有光照射 R1时,信号处理系统获得高电压 B当有光照射R1时,信号处理系统获得低电压 C信号处理系统每获得一次
4、低电压就记数一次 D信号处理系统每获得一次高电压就记数一次,AC,3热敏电阻和金属热电阻,阅读教材,问答问题: (1)金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同? (2)热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点? (3)热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量?,金属导体的导电性能随温度升高而降低(温度升高电阻增大);半导体材料的导电性能随温度升高而增强(温度升高电阻减小)。,热敏电阻灵敏度高,但化学稳定性较差,测量范围较小;金属热电阻的化学稳定性较好,测量范围较大,但灵敏度较差。,热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电学量,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
5、系数(还有一种是正温度系数。如果没有说明,就当是负温度系数热敏电阻),热敏电阻R-T关系示意图,材料:半导体,减小,特性:,热敏电阻和金属热电阻能够把 _这个热学量转换成为电阻这个电学量,温度,例:有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接到欧姆表两端,再用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是( ) A置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻 B置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻 C用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻 D用黑纸包住元
6、件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻,AC,P54:“说一说”,电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。,(1)材料:半导体, 如:砷化铟,(2)工作原理图,(3)霍尔电压:,d薄片厚度 K霍尔系数其大小与元件的材料有关。,霍尔元件能够把_这个磁学量转换为_这个电学量,磁感应强度,电压,4霍尔元件,4霍尔元件,在霍尔效应中产生的电压叫霍尔电压,已知半导体薄片的宽度为d,垂直于侧面的磁场强度大小为B,方向如图,现通入恒定电流大小为I,方向向右,导体单位体积内的载流子数为n,求上下表面的电势差,并判断那一面电势高?,令:,则:,1、传感器的概念:,小结:,
7、2、传感器的工作原理:,3、敏感元件: (1)光敏电阻 (光电传感器) (2)热敏电阻和热电阻 ( 温度传感器) (3)电容式传感器 (位移传感器) (4)霍尔元件 (磁传感器),非电学量,敏感元件,转换电路,电学量,非电学量 电学量,或转换为电路的通断。,填空:,力敏传感器,接受 信息,并转化为电信号,接受 信息,并转化为电信号,位移传感器,光敏传感器,接受 信息,并转化为电信号。,接受 信息,并转化为电信号。,声敏传感器,力,位置,光,声,练一练:,1 、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后,用黑纸包住元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法正确的是,
8、A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻 B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻 C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻 D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻,答案 ,AC,2:如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2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( ) A.I 变大,U 变大 B.I 变小,U 变小 C.I 变小,U 变大 D.I 变大,U 变小,B,解析:当R
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