2019-2020学年高中物理 第六章 传感器 本章整合课件 新人教版选修3-2.ppt

1、本 章 整 合,思考并回答下列问题: 本章知识可分为二个单元。第一单元:传感器及其工作原理;第二单元:传感器的应用。 1.思考关于“传感器及其工作原理”学习的内容。正确填写下图。 答案:电学量通断金属热电阻热敏电阻光敏电阻敏感元件电学量,2.思考关于“传感器的应用”学习的内容。正确填写下图。 答案:放大转换应变片力传感器双金属片感温铁氧体温度传感器光电三极管光传感器模拟 数字,专题一,专题二,专题一常见传感器的特点及应用 1.传感器感受的通常是非电学量,如力、热、磁、光、声等,而它输出的通常是电学量,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后,再送给控制系统产生各种控制动作,传感器原理如下所示

2、。 非电学量敏感元件转换器件转换电路电学量 2.传感器的分类:常见的传感器有色标传感器、温度传感器、力传感器、电容式位移传感器、电感式位移传感器等。,专题一,专题二,3.常见敏感元件及特性 (1)光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大。 (2)热敏电阻和金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大,热敏电阻的阻值随温度升高而减小。 (3)电容器:平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关,电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为电容变化。例如,当极板受力时会改变极板间距,从而引起电容变化。 (4)霍尔元件:能把磁感应强度这一磁学

3、量转换成电压这一电学量的元件。,专题一,专题二,【例题1】 如图所示,一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数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变大,U变小 C.I变小,U变大 D.I变小,U变小 解析:R2所在处出现火情时,温度升高,则R2的阻值减小。R2R总I干U1U3I,故显示器的电流I变小,由U=E-I干r,I干变大,知U变小,故选项D正确。 答案:D,专题一,专题二,变式训练1(多选)如图所示,某居民小区门口利用光敏电阻设计的行

4、人监控装置,R1为光敏电阻,R2为定值电阻,A、B接监控装置。则() A.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压升高 B.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压降低 C.当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压 D.当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压,专题一,专题二,解析:R1是光敏电阻,有光照射时,阻值变小,当有人通过而遮蔽光线时,R1的阻值变大,回路中的电流I减小,A、B间的电压U=IR2减小,故A错误,B正确;由闭合电路欧姆定律得:U=E-I(R1+r),当仅增大R2的阻值时,电路中的电流减小,A、B间的电压U增大,故C正确;当仅减小R2的阻值时,电路中的电流增大,A、B间

5、的电压U减小,故D错误。故应选BC。 答案:BC,专题一,专题二,专题二传感器的应用 1.传感器的应用过程包括三个环节:感、传、用。 (1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息,并转化为电学量。 (2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构。 (3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作。 2.处理与传感器有关的电路设计问题时,可将整个电路分解为: (1)传感器所在的信息采集部分; (2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关); (3)执行电路。,专题一,专题二,【例题2】 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的

6、温度达到或超过60 时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 ),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 ),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 ),单刀双掷开关一个,导线若干。 在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60 时阻值为650.0 。,专题一,专题二,(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。,(2)电路中应选用滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)。 (3)按

7、照下列步骤调节此报警系统: 电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 ;滑动变阻器的滑片应置于(选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。 将开关向(选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至。,专题一,专题二,(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。 解析:(1)先用电阻箱替代热敏电阻,连接成闭合回路进行调试。电路图连接如答案所示。 (2)当电路中电流Ic=10 mA时,根据闭合电路欧姆定律有Ic= ,解得R总=1 800 ,此时热敏电阻的阻值为650 ,则滑动变阻器的阻值为1 150 ,所以滑动变阻器选

8、R2。 (3)当热敏电阻阻值小于650 时,报警器就会报警,用电阻箱替代热敏电阻进行调节,应把电阻箱的阻值调到650 。若接通电源后电路中的电流过大(超过20 mA),报警器就会损坏,电流越小越安全,所以为了电路安全,闭合开关前滑片应置于b端。 用电阻箱替代热敏电阻进行调试,应将开关向c端闭合,开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器报警。,专题一,专题二,答案:(1)连线如图所示。 (2)R2 (3)650b接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏c报警器开始报警,专题一,专题二,变式训练2传感器担负着信息的采集任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(

9、如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量),例如热敏传感器,主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻,某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图甲所示,图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问:,专题一,专题二,(1)为了使温度过高时报警器铃响,c应接在(选填“a”或“b”)处。 (2)若要使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器的滑片P向(选填“左”或“右”)移动。 (3)如果在调试报警器达到最低报警温度时,无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作,且电路连接完好,各电路元件都能处于工作状态,则造成工作电路不能工作的原因可能是。 解析:(1)热敏电阻RT在温度升高时阻值变小,电路中电流变大,电磁铁磁性增强,把