《傳感器的應用》PPT課件.ppt

《《傳感器的應用》PPT課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《傳感器的應用》PPT課件.ppt（49頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、傳感器的應用,,教學目標,了解傳感器應用的一般模式,感受傳感技術給人類生活帶來的便利，拓展學生的設計思路,了解光敏元件的工作特性，及其在火災報警器中的應用,了解溫度傳感器在電熨斗、電飯鍋上的應用,了解力傳感器在電子秤上的應用,,教學重點,,教學難點,各種傳感器的應用原理及結構,各種傳感器的應用原理及結構,,前情回顧,什么是傳感器？,傳感器的作用是什么？,傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并把它們按照一定的規(guī)律轉化成電壓、電流等電學量，或轉化為電路的通斷,傳感器的作用是把非電學量轉化為電學量或電路的通斷，從而實現很方便地測量、傳輸、處理和控制,傳感器輸出

2、的電信號相當微弱，難以帶動執(zhí)行機構去實現控制動作,因此要把這個電信號放大,輸出的信號進行遠距離傳送時，為了抵御外界干擾，必須先將信號轉換為其他的電信號,,傳感器應用的一般模式,傳感器,放大 轉換,電路,執(zhí)行機構,顯示器 （指針式電表） （數字屏）,計算機系統(tǒng),,,,,,在超市里，當我們購買水果時，售貨員把水果放到表面平整的電子秤上，電子秤即可顯示所購水果的質量及應付的錢數，這是為什么？,我們站在表面平整的體重計上，體重計即可顯示體重，這是為什么？,體重計,貨車開停在地磅上，顯示屏即可顯示貨車是否超重，這是為什么？,進一步理解傳感器的概念,理解電容式位移傳感器,理解地磅的工作原理,理解加速度計的

3、原理,位移和壓力傳感器,,力傳感器的應用電子秤,電子秤使用的測力裝置：力傳感器,常見的一種力傳感器：,應變式力傳感器,應變片,金屬梁,,,應變片是一種敏感元件，多用半導體材料制成,,力傳感器的應用電子秤,力傳感器的工作原理：,兩個應變片的形變引起電阻變化，致使兩個應變片的電壓差變化，力F越大，電壓差就越大。,形變,電壓,金屬架,固定,,,,,力電傳感器： 主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、速度、加速度等）轉化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。,力電傳感器廣泛地應用于社會生產、現代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等,,力傳感器,,其他的力

4、傳感器電子秤,下面是測物體質量的另外一種方法，你能簡述它的原理嗎？,形變,電壓,某同學設計了一個加速度計，如圖所示。較重的滑塊2可以在光滑的框架1中平移，滑塊兩側用彈簧3拉著：R為滑動變阻器，4是滑動片，它與電阻器任一端間的電阻值都與它到這端的距離成正比。這個裝置實際上是一個加速度傳感器。 兩個電池E的電壓相同。按圖連接電路后，電壓表指針的零點調在中央，當P端的電勢高于Q端時，指針向零點右側偏轉。,,問題與練習,你認為他的設計在原理上可行嗎？將框架固定在運動的物體上，當物體具有圖示方向的加速度a時，電壓表的指針將向哪個方向偏轉？,1、滑動片4指在變阻器正中央時，P、Q等勢，電壓表指在中央零刻度

5、；,2、如圖滑動片4向左端滑動，左端電阻小，電流流過時電勢降落小，故Q點電勢高于P，電壓表指針向零點左側偏；且加速度越大，偏轉越大。,,問題與練習,電熨斗在達到設定的溫度后就不再升溫，當溫度降低時又會繼續(xù)加熱，使它總與設定的溫度相差不多。電熨斗能進行這樣的控制，靠的是什么呢？,了解雙金屬片溫度傳感器,了解感溫鐵氧體溫度傳感器,電熨斗和電飯鍋的溫度傳感器,演示實驗,,溫度傳感器的應用,日光燈啟動器中的雙金屬片,火焰靠近gif,火焰遠離gif,火焰靠近時，雙金屬片的形狀發(fā)生變化，與金屬絲接觸,火焰遠離時，雙金屬片逐漸恢復原狀，兩個觸點分離,雙金屬片溫度傳感器的原理是什么，其作用是什么？,,雙金屬片

6、溫度傳感器,原理:熱脹冷縮,常溫下兩觸點分離。 溫度升高，兩種金屬膨脹性能不同，雙金屬片形狀發(fā)生變化，使觸點接觸。,作用：控制電路的通斷,電燙斗的構造：,,溫度傳感器的應用電熨斗,上層金屬片的熱膨脹系數大于下層的金屬片,,常溫下，上、下觸點應是接觸的還是分離的？當溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？,常溫下，上、下觸點應是接觸的,,溫度傳感器的應用電熨斗,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(huán)進行，起到自動控制溫度的作用,,溫度傳感器的應用電熨斗,熨

7、燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設定不同的溫度，這是如何使用調溫旋鈕來實現的？,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(jié)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。,如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為150。當線圈中的電池大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E=6V，內阻可以不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。 （1）應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端還是C、D端？ （2）如果要使恒溫箱內的溫度保持100C，可

8、變電阻R的值應調節(jié)為多少？,,問題與練習,（1）加熱器應接在A、B端，析：溫度超過后，R電阻減小，線圈電流增大，銜鐵被吸合，與C、D接通，A、B斷開，加熱器停止加熱。,（2）可變電阻為100,,問題與練習,電飯鍋中也應用了溫度傳感器,電飯鍋中的溫度傳感器： 主要元件是感溫鐵氧體,,溫度傳感器的應用電飯鍋,,電飯鍋的結構：,,溫度傳感器的應用電飯鍋,電飯鍋的工作原理：,,溫度傳感器的應用電飯鍋,1、開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，利用感磁體常溫下的鐵磁性，可使永磁體與感溫磁體將相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態(tài)，即觸點連通。,2、水沸騰后，鍋內保持100不變，故感溫磁體,3、飯熟后，水分被大米

9、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。當溫度降低后，再次感溫磁體與永磁體相吸，繼續(xù)加熱,仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，鍋內大致保持100不變,生活中能用電飯鍋燒開水嗎？,,電飯鍋原理的反思,如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內保持100 C不變，溫度低于“居里點103 C”，電飯鍋不能自動斷電，只有水燒干后，溫度升高到大約103C時才能自動斷電。,許多會議室和賓館房間的天花板上都裝有火災報警器,火災報警器是如何工作的呢？,了解鼠標定位原理,了解火災報警器原理,光傳感器的應用,天花板上的火災報警器： 一般是利用煙

10、霧對光的散射來工作的,,光傳感器的應用火災報警器,帶孔的罩子內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管(特性：強光下電阻將變小)和不透明的擋板。平時，因擋板的作用，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，電阻較大；當有煙霧進入罩內，由于煙霧對光的散射，使部分光線照射到光電三極管上，導致其電阻變小。與之相連的電路檢測到這種變化，就會發(fā)出警報。,結構和原理,,光傳感器的應用火災報警器,機械鼠標器的構造,,光傳感器的應用鼠標器,滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管,機械鼠標器的工作原理,當鼠標在桌面上滾動時，滾球的運動通過滾軸帶動兩個碼盤轉動，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應的電脈沖信號。計算機分別統(tǒng)

11、計x、y兩個方向的脈沖信號，處理后就使屏幕上的光標產生相應的位移,斷續(xù)的光脈沖轉換成電壓脈沖,,光傳感器的應用鼠標器,光電傳感器： 光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管,光敏電阻利用阻值隨光照強度的變化而變化的原理制成的。如自動沖水機、路燈的控制、光電計數器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理,,光傳感器,,問題與練習,許多樓道燈具有這樣的功能：天黑時，出現聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應。 （1）它的控制電路中接入了哪幾種傳感器？ （2）從這幾種傳感器來的信號，通過一個門電路后，進入執(zhí)行電路。應該使用哪種門電路？,（1）同時使用兩種傳感器：聲傳感器(微型駐極體話筒)和光

12、傳感器(光敏電阻),（2）采用的邏輯電路是與門,,問題與練習,當前大量使用的磁敏器件是霍爾元件與集成電路制在一起的磁傳感器，它有以下兩種。 （1）一種是“線性”的。它將霍爾元件和放大器集成在一個芯片內，其輸出的電壓與感受到的磁感應強度成正比地連續(xù)變化。請你提出一種方案，利用它來測量電流的大小。 （2）另一種是“開關型”的，當磁場強到一定程度時它才會輸出高電平，而在磁場弱到一定程度時輸出低電平（或者相反），也就是說，它只能在高、低電平之間躍變。請你提出一種方案，利用它來測量物體的轉速。,,問題與練習,（1）設計方案如圖所示。在C形軟鐵芯1上繞制線圈2，霍爾傳感器3置入鐵芯的間隙中，并與數字毫伏表

13、4相連。線圈2中通入的待測電流I越強，鐵芯間隙中的磁感應強度就越大，則傳感器輸出的電壓也越大。,（2）設計方案如圖所示。轉動物體1的邊緣上嵌入一個永磁體2，霍爾傳感器3固定在近旁，并與計數電路和顯示屏4相連。物體每轉動1周，傳感器就輸出1個電壓脈沖，計數器顯示的數字就增加1.配合秒表測出物體在時間t內轉動的周數n，就可以計算出轉速,,總結傳感器的應用,力傳感器的應用________,力傳感器是把________轉換成________,溫度傳感器的應用_________________,光傳感器的應用____________,溫度傳感器常用做______________,這種火災報警器是利用__

14、_______________來工作,電子秤,力信號,電熨斗，電飯鍋,自動控制開關,火災報警器,煙霧對光的散射,電信號,話筒是一種常用的聲傳感器,理解動圈式話筒的原理,理解電容式話筒的原理,理解電容式觸摸屏的原理,聲音傳感器和觸摸屏,動圈式話筒：,工作原理:電磁感應,膜片在聲波下振動，使得與膜片相連的線圈中產生隨聲波變化的感應電流,,聲傳感器的應用話筒,,,,永久磁鐵,金屬膜片,音圈,電容式話筒：,,聲傳感器的應用話筒,原理:Q是絕緣支架,薄金屬膜M 和固定電極N 形成一個電容器,被直流電源充電。當聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流,于是電阻兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓。,優(yōu)點：保真度好,絕緣支架,固定電極,薄金屬膜,,,,,,【分析】,,【解答】,,【點評】,,,練習,,,【分析】,,【解答】,,【點評】,,,例題,,,【分析】,,【解答】,,【點評】,,,例題,,,【分析】,,【解答】,,【點評】,,,例題,