1、高考资源网（） 您身边的高考专家3.4 用传感器制作自控装置【学习目标】1. 知识与技能了解与传感器技术相关的电子学方面的知识，加强对光敏传感器的感性认识，增强动手能力和提高实际操作技能。2. 过程与方法经历电路的制作过程。认识物理技术应用于自动控制电路的方法与意义，更进一步认识传感器技术在工程、自动控制领域所发挥的巨大作用。对学习物理技术应用产生更大的兴趣。培养学生分析问题解决问题的能力和交流合作的能力。3. 情感态度与价值观通过回顾和探究，明确生活与技术、技术与应用之间的密切关系。体验从原理到应用的过程，激发学习热情，培养科学严谨的工作态度和勇于探索的创新精神。【学习重点】传感器在自控装置
2、中的应用【知识要点】1热电传感器：热电传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化（如热胀冷缩）达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化（如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小）达到转换信号的目的。2光电传感器：光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器，一般以光敏电阻为主要元件，因为光敏电阻电阻值随光照加强而减小，将光敏电阻连接到电路中时，光照改变就会引起电路中其它电学量的改变，从而将光信号转换为电信号。3声电传感器：声电传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器，常见的电容式话筒和动圈式话筒都是声电传感器。4
3、力电传感器：力电传感器是将力信号转换为电信号的一类传感器【典型例题】例：如图所示的光控电路，用二极管LED模仿路灯，G为光敏电阻，1的最大电阻为,2为，试分析其工作原理。解析：白天，光强度较大，光敏电阻G电阻值较小，加在斯密特触发器端的电压较低，则输出端输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端的电压上升到某个值(1.6V)，输出端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)，这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。例：温度报警器电路如图所示，请说明其工作原理。 解析：常温下，调整1的阻值使斯密特触发器的
4、输入端处于低电平，则输出端处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度高时，热敏电阻T阻值减小,斯密特触发器输入端电势升高，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，1的阻值不同，则报警温度不同。金属板金属膜振动膜外电路图5.4-3例3如图5.4-3所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致
5、电容变化的原因可能是容器两板间的（ ）（A）距离变化 （B）正对面积变化（C）介质变化 （D）电压变化【当堂反馈】1、大多楼道灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。（） 控制电路中接入了哪几种传感器？（） 这几种传感器来的信号，应通过哪几种门电路后，再进入执行电路？、当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路制在一起的磁传感器，它有以下两种。()一种是“线性”的。它是将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内，其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案，利用它来测量电流的大小。()另一种叫做“开关型”的，当磁场到一定程度时它才会输出高电平
6、，而在磁场弱到一定程度时输出低电平（或者相反），也就是说，它只能在高、低电平之间跃变。请你提出一种方案，利用它来测量物体的转速。、要使例题中路灯在天更暗时才会亮，应该怎样调节1的阻值？并说明原理。、要使例题中的热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应怎样调节1的阻值？并说明原理。【参考答案】、 答：(1)接入了两种传感器：光传感器（通常用的是光敏电阻）；声传感器（通常用的是微型驻极体话筒）。(2)因为点亮楼道灯需要同时具备两个条件，即足够暗的光照和足够大的声音，所以要使用与门。 、答： (1)设计方案如右图所示。在形软铁芯上绕制线圈，霍尔传感器置入铁芯的间隙中，并与数字毫伏表相连。线圈中通入的待
7、测电流越强，铁芯间隙中的磁场强度就越大，则传感器输出的电压越大。 (2)设计方案如图所示。转动物体的边缘上嵌入一个小永磁体，霍尔传感器固定在近旁，并在计数电路和显示屏相连。物体每转动一周，传感器就输出一个电压脉冲，计数显示的数字就增加。配合秒表测出在时间t内转动的周数n，就可以计算出转速。、答：要使在天更暗时路灯才会亮，应该把1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端电压达到某个值（如1.6v），就需要G的阻值达到更大，即天色更暗。、答：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小1的阻值，1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。 【达标训练】1.
8、 电子秤使用的是A. 超声波传感器 B温度传感器 C压力传感器 D红外线传感器 2. 关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是A. 应变片是由导体材料制成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3. 下列器件不是应用温度传感器的是A.电熨斗 B话筒 C电饭锅 D测温仪4.电容式话筒的保真度比动圈式话筒好, 其工作原理如图6-2-5所示, Q是绝缘支架,M是薄金属膜和固定电极N形成一个电容器,被直流电源充电,当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,当膜片向右运动的过程中有图6-2-5A电容变大 B电容变
9、小C导线AB中有向左的电流 D导线AB中有向右的电流5.在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件, PTC元件是由钛酸钠等半导体材料制成的电阻器,其电阻率随温度t的变化关系如图6-2-6所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能,对此,以下判断正确的是 通电后,其电功率先增大,后减小 通电后, 其电功率先减小,后增大当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1不变当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t1和t2之间的某一值不变 A B C D 图6-2-6 6.计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器,该电容器的电容可用公式C=Sd计算,式中=91012,S为金属片的正对面积,d表示两金属片间距.当键被按下时,此电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路就能检测出那个键被按下了,从而给出相应的信号.设每个金属片的正对面积为50mm2,键未按下时的金属片间距为0.6mm.如果电容变化0.25pF,电子线路恰能检测出必要的信号,则键至少需要被按下( )A 0.15mm B0.25mm C0.35mm D0.45mm【达标训练参考答案】1. C 2. BD 3. B 4.AC 5 D 6 D【反思】收获疑问高考资源网版权所有，侵权必究！
