金版学案物理(人教版)选修课件传感器的应用.ppt

一、传感器应用的一般模式 传感器在科技高度发达的今天，应用极为广泛，在生产和生活中离不开它；在科技领域也同样十分重要．在农业生产中，传感器广泛应用于耕种、排灌、收割等方面的自动控制，实现了最优化管理；工业生产中，由于传感器的应用而实现了生产自动化或半自动化；在航空航天领域传感器的应用尤为重要．如载人飞船应用大量传感器供遥测和遥控系统使用等． 二、力传感器的应用——电子秤 1．应变式力传感器 (1)组成：由金属梁和应变 片组成． (2)工作原理：如图所示， 弹簧钢制成的梁形元件右端固 定，在梁的上下表面各贴一个 应变片，在梁的自由端施力F， 则梁发生弯曲，上表面拉伸， 下表面压缩，上表面应变片的 电阻变大，下表面电阻变小．F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．外力越大，输出的电压差值也就越大． 2．测定压力的电容式传感器 如图所示，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，从而引起电容的变化，如果将电容器与灵敏电流表、电源串联，组成闭合电路，当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流表有示数． 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 BD 变式迁移 1.传感器是一种采集信息的重要器件．如图所示为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转．当待测压力增大时(　　) A．电容器的电容将减小 B．灵敏电流表指针在正中 央零刻度处 C．灵敏电流表指针向左偏转 D．灵敏电流表指针向右偏转 解析：压力增大，则电容器两极板的间距变小，电容变大．因为电容器两极板间电压不变，所以电容器要充电，电流从正接线柱到负接线柱流过电流表，指针向右偏． 答案：D 三、温度传感器的应用——电熨斗 1．温度传感器 由半导体材料制成的热敏电阻和金属热电阻均可制成温度传感器，它可以把热信号转换为电信号进行自动控制． 2．电熨斗的构造 如图所示 3．电熨斗的自动 控温原理 其内部装有双金属 片温度传感器，如图所示． 常温下，上、下触点 应是接触的，但温度过高 时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用． 现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如下图所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程． 解析：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路． (1)电路图如 下图所示． (2)工作过程： 闭合开关S，当温 度低于设计值时热 敏电阻阻值大，通 过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热．当温度达到设计值时，热敏电阻阻值减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热．当温度低于设计值，又重复前述过程． 答案：见解析 四、温度传感器的应用——电饭锅 1．感温铁氧体 (1)组成：氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成． (2)特点：常温下具有铁 磁性，能够被磁体吸引，温 度达到约103℃，失去铁磁性． (3)居里点：又称居里 温度，即指103℃. 2．电饭锅的结构如图 所示． 3．电饭锅的工作原理 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图