1、第五章第五章传感器传感器全章复习全章复习2022.3.12一、知识整合一、知识整合1.知识特点：尖端性、适用性、知识特点：尖端性、适用性、不只在不只在科研领域科研领域，在人们的，在人们的日常生活日常生活中，也会用到传感器以实现中，也会用到传感器以实现某种功能。某种功能。玉兔号在月球上玉兔号在月球上智能手机中的部分传感器智能手机中的部分传感器传感器的概念和分类传感器的概念和分类材料特性和应用情景材料特性和应用情景一、知识整合一、知识整合1.知识特点：尖端性、适用性、知识特点：尖端性、适用性、综合性、综合性、声、光、压力、声、光、压力、位移、加速度、位移、加速度、温度等温度等非电学量非电学量 电流
2、电流电压电压电路通断电路通断电学量电学量 电阻式电阻式电容式电容式电感式电感式传感器传感器传感器的概念和分类传感器的概念和分类材料特性和应用情景材料特性和应用情景应用设计应用设计一、知识整合一、知识整合1.知识特点：尖端性、适用性、综合性、知识特点：尖端性、适用性、综合性、创新性。创新性。传感器的概念和分类传感器的概念和分类材料特性和应用情景材料特性和应用情景应用设计应用设计一、知识整合一、知识整合1.知识特点：尖端性、适用性、综合性、知识特点：尖端性、适用性、综合性、创新性。创新性。传感器的概念和分类传感器的概念和分类材料特性和应用情景材料特性和应用情景应用设计应用设计一、知识整合一、知识整
3、合1.知识特点：尖端性、适用性、综合性、知识特点：尖端性、适用性、综合性、创新性。创新性。光 光敏电阻光敏电阻 光敏二极光敏二极管管温度 金属热电金属热电阻阻 热敏电阻热敏电阻 感温铁氧感温铁氧体体 双金属片双金属片压力 电阻应变电阻应变片片 压敏电阻压敏电阻磁 干簧管干簧管 霍尔元件霍尔元件其他 电容式位电容式位移传感器移传感器 电感式位电感式位移传感器移传感器一、知识整合一、知识整合说出各敏感元件的特性、举一个应用实例说出各敏感元件的特性、举一个应用实例答案2.网络构建网络构建答案：常见传感器的特性及应用1.光传感器光传感器光敏电阻：光照强，电阻小。光敏电阻：光照强，电阻小。应用：光控开关
4、。应用：光控开关。光电三极管：光照强电阻小，光照弱电阻大。光电三极管：光照强电阻小，光照弱电阻大。应用：火灾报警器。应用：火灾报警器。2.温度传感器温度传感器(1)金属热电阻：温度高，电阻大。金属热电阻：温度高，电阻大。应用：电阻温度计。应用：电阻温度计。(2)热敏电阻：温度高，电阻小。热敏电阻：温度高，电阻小。应用：液位报警器。应用：液位报警器。(3)感温铁氧体：在感温铁氧体：在103时失去磁性。时失去磁性。应用：电饭锅。应用：电饭锅。(4)双金属片：同温时向膨胀系数小的一侧弯曲。双金属片：同温时向膨胀系数小的一侧弯曲。应用：电熨斗。应用：电熨斗。3.压力传感器压力传感器电阻应变片：拉伸时电
5、阻大，压缩时电阻小。电阻应变片：拉伸时电阻大，压缩时电阻小。应用：电子秤。应用：电子秤。压敏电阻：压力大电阻小，压力小电阻大。压敏电阻：压力大电阻小，压力小电阻大。应用：苹果分拣装置。应用：苹果分拣装置。4.磁传感器磁传感器(1)干簧管：将磁场有无转化为电路通断。干簧管：将磁场有无转化为电路通断。应用：门窗防盗报警器应用：门窗防盗报警器。(2)霍尔元件：通恒流霍尔元件：通恒流I、加加I的磁场的磁场B，在第三个垂向有电压在第三个垂向有电压UH。应用：测应用：测电流大小、测转速等。电流大小、测转速等。5.其他传感器其他传感器(1)电容式位移传感器；电容式位移传感器；应用：不导电液体液面检测。应用：
6、不导电液体液面检测。(2)电感式位移传感器。电感式位移传感器。一、知识整合一、知识整合2.网络构建网络构建二、自动控制装置的设计二、自动控制装置的设计1.传感器应用的一般模式传感器应用的一般模式二、自动控制装置的设计二、自动控制装置的设计2.设计流程：功能需求分析设计流程：功能需求分析电路控制分析电路控制分析门窗防盗报警装置的分析过程见下表门窗防盗报警装置的分析过程见下表功能需求功能需求可实现的传感器或电路可实现的传感器或电路感知门窗的开关感知门窗的开关干簧管干簧管报警装置报警装置蜂鸣器、发光二极管蜂鸣器、发光二极管自动接通自动接通2种状态的开关种状态的开关电磁继电器或由门带动的机械开关电磁继
7、电器或由门带动的机械开关其他其他合适电源、导线等合适电源、导线等(1)检测检测压敏电阻薄膜的特性。压敏电阻薄膜的特性。A.实验装置如图。实验装置如图。例如：利用压敏元件设计苹果自动分拣装置例如：利用压敏元件设计苹果自动分拣装置二、自动控制装置的设计二、自动控制装置的设计将薄膜压力传感器将薄膜压力传感器 固定在铁架台支架平面固定在铁架台支架平面上，用一个圆柱体压在其圆形敏感面上。二者上，用一个圆柱体压在其圆形敏感面上。二者间垫面积相当的聚氨酯橡胶垫片。间垫面积相当的聚氨酯橡胶垫片。一个一个U形金属框架的上沿压固在圆柱体上，形金属框架的上沿压固在圆柱体上，下端悬钩码。下端悬钩码。 调整调整 U形框
8、架、橡胶垫片和圆柱形框架、橡胶垫片和圆柱体的总质量，使其总压力大小恰为体的总质量，使其总压力大小恰为 0.5 N。 传感器的两根引线跟数字多用表两表笔相连。传感器的两根引线跟数字多用表两表笔相连。选用电阻挡直测传感器的电阻。选用电阻挡直测传感器的电阻。改变钩码数量，就改变了传感器所受的压力。改变钩码数量，就改变了传感器所受的压力。该装置可以测量不同压力下传感器的电阻值。该装置可以测量不同压力下传感器的电阻值。(1)检测检测压敏电阻薄膜的特性。压敏电阻薄膜的特性。A.实验装置如图。实验装置如图。B.获取数据并绘制获取数据并绘制RF图像。图像。C.根据图像选择高灵敏度响应区间：根据图像选择高灵敏度
9、响应区间：1N左右。左右。例如：利用压敏元件设计苹果自动分拣装置例如：利用压敏元件设计苹果自动分拣装置斜率大灵敏度高斜率大灵敏度高二、自动控制装置的设计二、自动控制装置的设计(2)装置设计装置设计杠杆杠杆O1上承托盘秤，末端接触压敏电阻上承托盘秤，末端接触压敏电阻R1。调节秤的位置，使大。调节秤的位置，使大果上秤时对果上秤时对R1的压力的压力1N左右。左右。杠杆杠杆O2为电磁铁衔铁。调节为电磁铁衔铁。调节R2使放大电路输出电压恰使电磁铁吸使放大电路输出电压恰使电磁铁吸合成为大果通道。合成为大果通道。分压电路将果重信息转化为电压信号驱动电磁铁启闭衔铁。分压电路将果重信息转化为电压信号驱动电磁铁启
10、闭衔铁。例如：利用压敏元件设计苹果自动分拣装置例如：利用压敏元件设计苹果自动分拣装置二、自动控制装置的设计二、自动控制装置的设计(3)工作原理工作原理小果小果上上秤，秤，R1压力小电阻大。压力小电阻大。R2上电压不足，电磁铁不吸合，小上电压不足，电磁铁不吸合，小果进上通道。果进上通道。大果上秤，大果上秤，R1压力大电阻小。压力大电阻小。R2上电压大，激励放大电路并保持上电压大，激励放大电路并保持一段时间，电磁铁吸合打开下通道，走大果。一段时间，电磁铁吸合打开下通道，走大果。例如：利用压敏元件设计苹果自动分拣装置例如：利用压敏元件设计苹果自动分拣装置二、自动控制装置的设计二、自动控制装置的设计(
11、P107NO.3)例例1. 许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器。有一种火许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器。有一种火灾报警器是利用烟雾灾报警器是利用烟雾 对光的散射来工作的。如图所示，带孔的对光的散射来工作的。如图所示，带孔的 罩子内装有发光罩子内装有发光二极管二极管LED、光电三极管、光电三极管(也是一种晶体管，有三个电极，当光照强弱变化也是一种晶体管，有三个电极，当光照强弱变化 时，时，电极间的电阻随之变化电极间的电阻随之变化)和不透明的挡板。和不透明的挡板。 平时，光电三极管接收不到平时，光电三极管接收不到LED发出发出的光，呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散
12、射作的光，呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作 用，使部分光线照射到用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻光电三极管上，其电阻 变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，变小。与传感器连接的电路检测出这种变化， 就会发出就会发出警报。警报。 你能说说类似这种光电式传感器还能在哪你能说说类似这种光电式传感器还能在哪 些场合应用吗？些场合应用吗？解：如图情景，用于测齿轮的转速。解：如图情景，用于测齿轮的转速。三、应用与体会三、应用与体会1.烟雾散射式火灾报警器烟雾散射式火灾报警器例例2.如图所示为一实验小车中利用光脉冲测量车速和行程的装置的如图所示为一实验小车中利用光脉冲测量车速和行程的装置
13、的示意图，示意图，A为光源，为光源，B为光电接收器，为光电接收器，A、B均固定在车身上，均固定在车身上，C为为小车的车轮，小车的车轮，D为与为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束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的脉冲数为信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为，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，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是量或数据是 ；小车速
14、度的表达式为；小车速度的表达式为= ；行程的表；行程的表达式为达式为s= 。答：车轮半径答：车轮半径R和齿轮的齿数和齿轮的齿数p，2Rn/p，2RN/p。(P105NO.3)例例3. 工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤压在里面，造成工伤 事故，工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。事故，工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。如图所示为光控继电器的示如图所示为光控继电器的示 意图，它由电源、光电二极管意图，它由电源、光电二极管(当有光照射时，当有光照射时， 二极二极管导通，没有光照时，
15、二极管截止管导通，没有光照时，二极管截止)、放、放 大器、电磁继电器等几部分组成。这样，大器、电磁继电器等几部分组成。这样，当工当工 人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线， 光控继电器衔铁立即带动光控继电器衔铁立即带动开关，使机床停止工开关，使机床停止工 作，避免事故发生。请简述光控继电器的原理。作，避免事故发生。请简述光控继电器的原理。解：手遮光，光电二极管截止。解：手遮光，光电二极管截止。电磁铁中无电流，弹簧拉开衔铁；工作电磁铁中无电流，弹簧拉开衔铁；工作电路断电；机床停车。电路断电；机床停车。三、应用与体会三、应用与体会2.光控继电器的原理光控继电器的原理总结敏感元件的特性记得清；敏感元件的特性记得清；应用设计的流程有体会。应用设计的流程有体会。多看应用实例；多看应用实例；想清工作原理。想清工作原理。
