第六章傳感器夏邑高中---汪領峰2017、2第六章傳感器盒子里面有什么裝置?演示實驗：小盒子的側面露出一個小燈泡，盒外沒有開關，但是把磁鐵放到盒子上面，燈泡就發光，把磁鐵移走，燈泡熄滅。盒子里面有什么裝置?演示實驗：原理：當磁鐵靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關的作用！磁信號

電路的通斷練習：課本P64頁，問題和練習 T1原理：當磁鐵靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，所以干簧管能

傳感器是把非電學物理量轉換成易于測量、傳輸、處理的電學量（如電壓、電流、電容等）的一種組件，起自動控制作用。一、傳感器的含義非電學量傳感器放大轉換電路電學量執行機構顯示器(指針式電表)(數字屏)計算機系統傳感器應用的一般模式:

常見：位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強、光照度等傳感器傳感器是把非電學物理量轉換成易于測量、傳輸二、制作傳感器的常用元器件1、光敏電阻光敏電阻實物圖電阻小電阻大光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量特點作用二、制作傳感器的常用元器件1、光敏電阻光敏電阻實物圖電阻小電例1．如圖所示，R1、R2為定值電阻，L是小燈泡，R3為光敏電阻，當照射光強度增大時，（）A．電壓表的示數增大B．R2中電流減小C．小燈泡的功率增大D．電路的路端電壓增大ABC動態分析“串反并同”當電阻增大時與之串聯的元件的I、U、P減小。與之并聯的元件的I、U、P增大例1．如圖所示，R1、R2為定值電阻，L是小燈泡，R3為光敏2、熱敏電阻和金屬熱電阻金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，常用的一種熱電阻是用鉑制作的。與金屬不同，溫度上升時，有些半導體的導電能力增強，電阻增小，因此可以用半導體材料制作熱敏電阻。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學穩定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差。熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量特點作用2、熱敏電阻和金屬熱電阻金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻2.熱電傳感器

熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的變化而變化的原理制成的，如各種家用電器（空調、冰箱、熱水器、飲水機、電飯煲等）的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。例2：如圖是一火警報警的一部分電路示意圖。其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（

）A.

I

變大，U變大B.

I變小，U變小C.

I變小，U變大D.

I變大，U變小R1R2R3AabEr

解：出現火情時溫度升高，R2減小，R總減小，I總增大，Uab減小，U并減小，IA減小，B2.熱電傳感器熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫3.電容式傳感器

電容器的電容C決定于極板的正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質這幾個因素。如果某一物理量（如角度、位移、深度等）的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，則通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，起這種作用的電容器稱為電容式傳感器。圖甲是測量

的電容式傳感器，原理是

。

定片θ甲角度θ由于C∝S，動片與定片間的角度θ發生變化時，引起S的變化，通過測出C的變化，測量動片與定片間的夾角θ圖乙是測量

的電容式傳感器，原理是

。金屬芯線電介質導電液體乙h液面高度h由于C∝S，h發生變化，金屬芯線和導電液體組成的電容發生變化，通過測定C的變化，可以測量液面高度h的變化。3.電容式傳感器電容器的電容C決定于極板的正對面圖丙是測量

的電容式傳感器，原理是

。

固定電極可動電極F丙壓力F由于C∝1/d，壓力F作用在可動電極上，引起極板間距d的變化，通過測出C的變化，測量壓力F的變化。圖丁是測量

的電容式傳感器，原理是

。

極板電介質丁x位移x由于C隨著電介質進入極板間的長度發生變化，通過測出C的變化，測量位移x的變化。圖丙是測量的電容式傳感器例3、隨著生活質量的提高，自動干手機已進入家庭，洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內的傳感器便驅動電熱器加熱，有熱空氣從機內噴出，將濕手烘干。手靠近干手機能使傳感器工作，是因為（）A.改變了濕度B.改變了溫度C.改變了磁場D.改變了電容

D例3、隨著生活質量的提高，自動干手機已進入家庭，洗手后，將濕在一個很小的矩形半導體（例如砷化銦）薄片上，制作4個電極，就成了一個霍爾元件。４、霍爾元件霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量在一個很小的矩形半導體（例如砷化銦）薄片上，制作4個電極，就設霍爾元件長a、寬b、厚d。原理：當薄片中載流子達到穩定狀態時：F洛=F電=Eq作用：把磁感應強度（磁學量）電壓（電學量）設霍爾元件長a、寬b、厚d。原理：當薄片中載流子達到穩定狀態1、傳感器的概念：五、小結：2、傳感器的工作原理：3、敏感元件：（1）光敏電阻（光電傳感器）（2）熱敏電阻和熱電阻（溫度傳感器）（3）電容式傳感器（位移傳感器）（4）霍爾元件（磁傳感器）非電學量敏感元件轉換器件轉換電路電學量傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按照一定的規律轉換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。

（5）干簧管（磁場傳感器）傳感器：采集信息，一般轉化電學量1、傳感器的概念：五、小結：2、傳感器的工作原理：3、敏感元練習1.圖所示，是兩種電感式微小位移傳感器的原理圖.圖甲中，1是待測物體，2是可平移的軟鐵芯，3是固定的軟鐵芯.2、3之間的空氣間隙隨著物體的位移改變，鐵芯3上有線圈4.乙圖中3是空心線圈，1是待測物體，軟鐵芯2插在線圈3中并且隨著物體1在線圈中平移.說明它們的工作原理，并嘗試設計與線圈3或線圈4相連的線路.解析：甲中當待測物體位移變化時，2、3間的空氣間隙變化，線圈4的電感值發生變化.這一變化量通過轉換電路測量電路輸出電流，就反映出被測物體位移的變化量.乙圖中被測物體位移變化，帶動軟鐵芯2在線圈中移動，線圈的電感值將變化，這一變化通過轉換電路和檢測電路輸出電流，就得到了被測物體位移的變化.答案：甲圖中在線圈4上串聯電源和電流表.乙圖中在線圈3上串聯電源和電流表練習1.圖所示，是兩種電感式微小位移傳感器的原理圖.圖甲中，思考:1、應變式力傳感器的組成部分？2、應變式傳感器的原理？應用１、力傳感器的應用——電子秤金屬梁和應變片（半導體材料組成）力學量電壓

三．傳感器的應用（一）思考:1、應變式力傳感器的組成部分？應用１、力傳感器的應用—金屬梁U1U2金屬梁U1U2雙金屬片溫度傳感器：原理:熱脹冷縮原理溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發生變化，使觸點接觸。溫度傳感器制作材料、應用。2、溫度傳感器的應用——電熨斗雙金屬片溫度傳感器：溫度傳感器制作材料、應用。2、溫度傳感器思考與討論：●常溫下兩觸點是接觸還是分離？溫度過高時雙金屬片將怎樣作用？●如何用調溫旋鈕來升高或降低電燙斗的工作溫度？電燙斗的構造調溫旋鈕調節升降螺絲，升降螺絲帶動彈性銅片升降，從而改變觸點接觸的難易，達到控制不同溫度的目的。2、溫度傳感器的應用——電熨斗思考與討論：電燙斗的構造調溫旋鈕調節升降螺絲，升降螺絲帶動彈（1）常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱．溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱，這樣循環進行，起到自動控制溫度的作用．（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，此時可通過調溫旋鈕調節升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達到控制在不同溫度的目的．（1）常溫下，上、下觸點應是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬（一）、溫度傳感器的應用——電飯鍋1溫度傳感器的主要元件是什么？感溫鐵氧體

2感溫鐵氧體的組成物質是什么？

氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結而成

3感溫鐵氧體有何特點？什么是“居里點”？

常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫度達到約103℃，失去鐵磁性．

居里點，又稱居里溫度，即指103℃。

四．傳感器的應用（二）電飯鍋的構造（一）、溫度傳感器的應用——電飯鍋1溫度傳感器的主要元件是1開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態。2水沸騰后，鍋內大致保持100℃不變。3飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至“居里點103℃”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱．思考與討論:4如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內保持100℃不變，溫度低于“居里點103℃”，電飯鍋不能自動斷電。只有水燒干后，溫度升高到103℃才能自動斷電。1開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松連貫地敘述電飯鍋的工作過程?

開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態，則觸點接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內保持100℃不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至“居里點103℃”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱．連貫地敘述電飯鍋的工作過程?開始煮飯時，用手壓下（四）．光傳感器的應用——火災報警器哪個元件是光傳感器?光電三極管是煙霧火警報警器中的光傳感器

以利用煙霧對光的散射來工作的火災報警器為例，簡述其工作原理。

報警器帶孔的罩子內裝有發光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時，光電三極管收不到LED發出的光，呈現高電阻狀態．煙霧進入罩內后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小．與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發出警報．（四）．光傳感器的應用——火災報警器哪個元件是光傳感器?光電[知識梳理]光傳感器的原理及應用(1)光傳感器能把光信號轉化為電信號．(2)最常見的光傳感器有光敏電阻、光電管、光電二極管、光電三極管等．(3)典型的應用，如鼠標、火災報警器、光敏自動計數器等[知識梳理]光傳感器的原理及應用五．傳感器的應用實驗一）、斯密特觸發器1.斯密特觸發器是具有特殊功能的非門。符號_______2.其有何特點？輸入1.6V(高電平)，輸出0.25V(低電平)輸入0.8V(低電平)，輸出3.4V(高電平)[實驗1]：路燈光控開關實驗AY五．傳感器的應用實驗一）、斯密特觸發器1.斯密特觸發器是實驗原理及知識準備

（1）如圖所示光控電路，用發光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻，R1的最大電阻為51kΩ，R2為330kΩ，試分析其工作原理。白天，光強度大，RG電阻小，A端電勢低，Y端電勢高，LED不發光。

晚上，光強度小，RG電阻大，達到一定值，A端電壓升至1.6v，Y端電勢突然變為低電勢。LED燈通電發光.AY天色更暗LED燈才發光，應將R1調大些.實驗原理及知識準備（1）如圖所示光控電路，用發光二極管L

如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內即為電磁繼電器，D為動觸點，E為靜觸點．試分析電磁繼電器的工作原理。

當線圈A中通電時，鐵芯中產生磁場，吸引銜鐵B向下運動，從而帶動動觸點D向下與E接觸，將工作電路接通，當線圈A中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點D與E分離，自動切斷工作電路．

由于集成電路允許通過的電流較小，要用白熾燈泡模仿路燈，就要使用繼電器來啟閉工作電路。

如圖所示電磁繼電器工作電路，圖中虛線框內即為電磁繼電

光照時，RG阻

值____，A為______

電平，Y為______電

平，繼電器中無電流

不工作，燈泡______

（填“亮”或“不

亮”），無光或弱光時，RG阻值_______，

A為_____電平，Y為______電平，繼電器

有電流，吸引銜鐵使觸點接觸，電路接通，

燈泡______（填“亮”或“不亮”）。試分析其工作原理？高不亮較小低高較大亮低 光照時，RG阻

值____，A為______

電平，Y為

如圖所示為溫度報警器的工作電路，試分析其工作原理。

⑴

常溫下，調整R1的阻值使斯密特觸發器的輸入端A處于低電平，則輸出端Y處于高電平，無電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發聲；⑵當溫度升高時，熱敏電阻RT阻值減小，斯密特觸發器輸入端A電勢升高，當達到某一值（高電平），其輸出端由高電平跳到低電平，蜂鳴器通電，從而發出報警聲，R