高中电子控制技术电子控制系统信息的获取与转换.pptx

传感器传感器因为电子控制系统的控制过程是由电子电路来完成因为电子控制系统的控制过程是由电子电路来完成的，电子电路所能处理的只能是电信号。如前面所讲的，电子电路所能处理的只能是电信号。如前面所讲的声控灯、光控路灯的控制，声音和光都不是电信号，的声控灯、光控路灯的控制，声音和光都不是电信号，必须把这些非电信号转换为电流、电压等电信号后，必须把这些非电信号转换为电流、电压等电信号后，才能通过电子电路来传输、处理、存储和输出，实现才能通过电子电路来传输、处理、存储和输出，实现电子控制。电子控制。传感器就是将非电量转换为与之有确定对应关系的传感器就是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出的一种装置。电量输出的一种装置。第第1页页/共共35页页传感器传感器 作为控制器的信号作为控制器的信号源，源，传感器在电子控制系统中是传感器在电子控制系统中是必不可少的重要元件。在电路中，通过它获取外界的必不可少的重要元件。在电路中，通过它获取外界的信息，再转换为电信号传输给控制器去处理。信息，再转换为电信号传输给控制器去处理。非电量传感器电信号输入传感器控制（处理）电子电路输出执行器等第第2页页/共共35页页传感器传感器传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换为电信号（比如电压、电流元件获取外界信息并转换为电信号（比如电压、电流等），通过输出部分输出等），通过输出部分输出。传感器的类型很多，常见。传感器的类型很多，常见的有光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器、湿敏传的有光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器、湿敏传感器、气敏传感器、力敏传感器和位移传感器等。由感器、气敏传感器、力敏传感器和位移传感器等。由于它们各自的材料不同和结构上的差异，它们所转换于它们各自的材料不同和结构上的差异，它们所转换的信息也各不相同的信息也各不相同。第第3页页/共共35页页光敏传感器光敏传感器声敏传感器声敏传感器气敏传感器气敏传感器味敏传感器味敏传感器压敏、热敏、湿敏、传感器压敏、热敏、湿敏、传感器眼睛眼睛耳朵耳朵鼻子鼻子舌头舌头皮肤皮肤传感器传感器控制器控制器执行器执行器五官五官大脑大脑肢体肢体传感器传感器第第4页页/共共35页页传感器传感器3.3.传感器转换的信号与它获取的信息有严格的一一对应关系。传感器转换的信号与它获取的信息有严格的一一对应关系。4.4.传感器产品都是经过精确测试、检验和校正的。传感器产品都是经过精确测试、检验和校正的。5.5.传感器测量数据重复性好。传感器测量数据重复性好。1.1.人的感觉系统容易受到内外各种因素的影响，从而产生不稳定性。人的感觉系统容易受到内外各种因素的影响，从而产生不稳定性。2.2.同时感觉的信息也难以准确表达。同时感觉的信息也难以准确表达。传感器传感器比人的感觉系统精确性、可靠性比人的感觉系统精确性、可靠性更好，所以广泛应用更好，所以广泛应用于工业、农业、军事和科学测量中。主要体现在以下几个方于工业、农业、军事和科学测量中。主要体现在以下几个方面：面：第第5页页/共共35页页传感器传感器每一类传感器有一个区别于其它类型传感器的电路符号，用以每一类传感器有一个区别于其它类型传感器的电路符号，用以类型传感器的外形有可能是多种多样的。类型传感器的外形有可能是多种多样的。第第6页页/共共35页页传感器传感器第第7页页/共共35页页传感器传感器力敏传感器接受 信息，并转换为电信号接受声信号，并转换为电信号位移传感器接受并转换为超声波传感器接受并转换为力声敏传感器位移信息电信号超声波信息电信号第第8页页/共共35页页小试验 按照以下电路图连接元器件，观察光线的变化对LED的影响。RLED9V光敏光敏传感器传感器第第9页页/共共35页页电路符号和实物图工作原理 有光照时电阻小（几十K以下），电路接通；无光照时电阻大（10M以上），电路断开，由此把光信号转换为电信号。结果分析光敏光敏传感器（光敏电阻）传感器（光敏电阻）第第10页页/共共35页页思考思考如何对生产线上高速流动的啤酒进行快速、准确地计数呢？光敏传感器（光敏电阻光敏传感器（光敏电阻）第第11页页/共共35页页光源光源光敏传感器光敏传感器 在传送带的两侧分别安装光源和光敏传感器，当被测瓶子位于光源和传感器之间时，传感器无光照；被测瓶子不在光源和传感器之间时，传感器有光照，这样，通过它输出的电信号发生的变化便可以计数。案例分析案例分析（P30P30）光敏传感器（光敏电阻光敏传感器（光敏电阻）第第12页页/共共35页页小试验 按照以下电路图连接元器件，接通电源，再用手握住热敏电阻，观察灯泡的亮度的变化。RLED3VK热敏电阻热敏传感器（热敏电阻）热敏传感器（热敏电阻）第第13页页/共共35页页电路符号和实物图工作原理 热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化，从而控制电路中电流通断或大小，由此把温度信号转换为电信号。热敏传感器（热敏电阻热敏传感器（热敏电阻）电阻值随着温度增加而增加的称为正温度系数热敏电阻电阻值随着温度增加而增加的称为正温度系数热敏电阻电阻值随着温度增加电阻值随着温度增加而减小的称为负温度系数热敏电阻而减小的称为负温度系数热敏电阻实际上，负温度系数热敏电阻用的比较多实际上，负温度系数热敏电阻用的比较多第第14页页/共共35页页 在这里，热敏电阻随着在这里，热敏电阻随着室内温度的变化而变化，并室内温度的变化而变化，并把温度信息转换为电信号，把温度信息转换为电信号，从而控制空调的自动调温过从而控制空调的自动调温过程。程。220V220V。热敏电阻热敏电阻热敏热敏传感器（热敏电阻传感器（热敏电阻）第第15页页/共共35页页小试验 按照以下电路图连接元器件，观察声音对声控灯泡亮、灭的影响。声控灯泡220V声敏传感器声敏传感器第第16页页/共共35页页电路符号和实物图工作原理 能通过声音引起的振动能通过声音引起的振动产生微弱的电信号。由此把产生微弱的电信号。由此把声音信号转换为电信号。声音信号转换为电信号。结果分析声敏传感器声敏传感器第第17页页/共共35页页 声音放大的原理是声敏传感器（声音放大的原理是声敏传感器（话筒）的膜片在声话筒）的膜片在声波下产生振动使得处于磁波下产生振动使得处于磁场中的与膜片相连的线圈场中的与膜片相连的线圈中产生变化的感应电流。中产生变化的感应电流。从而把声音信息转换为电从而把声音信息转换为电信号，再经过功率放大器，信号，再经过功率放大器，把声音放大。把声音放大。声敏传感器声敏传感器第第18页页/共共35页页气敏传感器气敏传感器 气敏传感器可以将获取的气体信气敏传感器可以将获取的气体信息转换为电信号。利用不同的半导息转换为电信号。利用不同的半导体材料对不同气体敏感的特性，可体材料对不同气体敏感的特性，可以制造出检测不同气体的气敏传感以制造出检测不同气体的气敏传感器。器。气敏传感器的电阻值随被检测气敏传感器的电阻值随被检测气体的浓度和成分而变化。气体的浓度和成分而变化。气敏传气敏传感器的灵敏度很高即使空气中待测感器的灵敏度很高即使空气中待测气体的含量不到千分之一，气敏传气体的含量不到千分之一，气敏传感器的电阻值也会产生很大变化。感器的电阻值也会产生很大变化。第第19页页/共共35页页车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或等于20毫克/100毫升、小于80毫克/100毫升为饮酒驾车；血液中的酒精含量大于或者等于80毫克/100毫升为醉酒驾车。中华人民共和国道路交通安全法中华人民共和国道路交通安全法规定：严规定：严禁酒后驾车。为了防止酒后驾车，交通警察使用酒禁酒后驾车。为了防止酒后驾车，交通警察使用酒精浓度测试仪检测可疑驾驶员是否酒后驾驶。精浓度测试仪检测可疑驾驶员是否酒后驾驶。酒精酒精浓度测试仪中就使用了对酒精敏感的气敏传感器。浓度测试仪中就使用了对酒精敏感的气敏传感器。气敏传感器气敏传感器第第20页页/共共35页页小试验 按照以下电路图连接元器件，并将磁铁移近、移出干簧管，观察灯泡的亮、灭。3V磁敏传感器（干簧管）磁敏传感器（干簧管）第第21页页/共共35页页电路符号和实物图工作原理 无磁场时，两个簧片相互分离，干簧管处于“关断”状态；当有磁场时，铁合金簧片被磁化，两个簧片相互吸引，干簧管处于“接通”状态。由此把磁信号转换为电信号。结果分析磁敏传感器（干簧管）磁敏传感器（干簧管）第第22页页/共共35页页 当当电阻应变片（力敏传感器）电阻应变片（力敏传感器）受到力的作用时，它的电阻值就会受到力的作用时，它的电阻值就会发生变。电子秤就是货物重量的变发生变。电子秤就是货物重量的变化转换为电阻的变化、电压的变化，化转换为电阻的变化、电压的变化，再经过电压放大器、模数转换器后再经过电压放大器、模数转换器后把模拟量转换为数字量，最后送到把模拟量转换为数字量，最后送到液晶显示器显示出被称物体重量，液晶显示器显示出被称物体重量，实现快速、准确称重目的。实现快速、准确称重目的。力敏传感器力敏传感器第第23页页/共共35页页观察思考观察思考人走近自动门时，门为什么能自动打开？人走近自动门时，门为什么能自动打开？红外光传感器红外光传感器第第24页页/共共35页页思考思考光敏传感器是光敏传感器是对可见光敏感的普通光敏传对可见光敏感的普通光敏传感器。还有一种传感器是对红外线敏感的，感器。还有一种传感器是对红外线敏感的，称为红外光传感器。当红外光传感器称为红外光传感器。当红外光传感器接受接受到红外光（线）时，电到红外光（线）时，电阻值阻值产生变化，如产生变化，如果接在果接在电路则电路则会产生电压或电流的变化会产生电压或电流的变化，从而从而将红外光信息转换为将红外光信息转换为电信号电信号，自动门，自动门就是利用就是利用红外光红外光传感器实现自动开关的。传感器实现自动开关的。红外光传感器还有哪些应用？红外光传感器红外光传感器第第25页页/共共35页页应用夜视仪能够帮助人们在漆黑的夜里看到周围的景物。应用夜视仪能够帮助人们在漆黑的夜里看到周围的景物。红外光传感器红外光传感器第第26页页/共共35页页 超声波有两个重要超声波有两个重要特性。一是它的方向性特性。一是它的方向性好，它的频率比音频高，好，它的频率比音频高，遇到物体后超声波会反遇到物体后超声波会反射，物体的密度不同，射，物体的密度不同，反射程度也不同，通过反射程度也不同，通过接收和处理反射波就可接收和处理反射波就可以知道物体的方位和距以知道物体的方位和距离。二是它在水里可以离。二是它在水里可以传播很远的距离，因此传播很远的距离，因此可用超声波检测人体内可用超声波检测人体内部的病变。部的病变。案例分析（P31）超声波传感器超声波传感器第第27页页/共共35页页你知道超声波传感器还有哪些应用？你知道超声波传感器还有哪些应用？举例举例声呐的应用声呐的应用超声波测距超声波测距超声波清洗超声波清洗超声波检测焊缝超声波检测焊缝超声波测海底超声波测海底超声波测鱼群超声波测鱼群超声波传感器超声波传感器第第28页页/共共35页页湿敏传感器湿敏传感器电路符号和实物图工作原理湿敏传感器是由湿敏元件和转换湿敏传感器是由湿敏元件和转换电路等组成，将环境湿度变换为电路等组成，将环境湿度变换为电信号的装置，用于种植蔬菜、电信号的装置，用于种植蔬菜、花卉新型温室大花卉新型温室大棚，造纸厂等棚，造纸厂等。第第29页页/共共35页页控制箱水泵磁环传感器 图为水位自动控制系统，磁环可以随着水位沿着传感器上下移动，将水位信息转换为电信号后送给控制箱，实现闭环控制。你认为选择什么传感器比较合适。能力展示传感器传感器磁敏传感器磁敏传感器第第30页页/共共35页页综合实践综合实践 1.1.在下面的电路中有四个输入端，在在下面的电路中有四个输入端，在和和之间连之间连接一只自制的湿敏传感器上滴几滴水，调节可变电阻接一只自制的湿敏传感器上滴几滴水，调节可变电阻R RP P，使发光二极管发光。那么，这个工作系统有哪些用途？使发光二极管发光。那么，这个工作系统有哪些用途？如果不滴水而是干燥的，电路处于什么状态？如果不滴水而是干燥的，电路处于什么状态？2.2.在下图中，若用导线连接在下图中，若用导线连接和和，用一根细裸导线，用一根细裸导线接在接在和和之间，当裸导线断裂时，发光管发光。想一想，之间，当裸导线断裂时，发光管发光。想一想，这个控制系统有什么用途？这个控制系统有什么用途？传感器传感器第第31页页/共共35页页。V3DG130ALEDCS3VRP47KR1R230047K电路图电路图传感器传感器第第32页页/共共35页页参考答案参考答案第第1 1题答：题答：可用做婴儿尿湿指示。干燥时，电路处于截止可用做婴儿尿湿指示。干燥时，电路处于截止状态，发光二极管不发光。状态，发光二极管不发光。第第2 2题答：题答：导线可放在门或窗户上，打开门或窗户时，发导线可放在门或窗户上，打开门或窗户时，发光二极管发光报警。光二极管发光报警。传感器传感器第第33页页/共共35页页第第34页页/共共35页页感谢您的观看！感谢您的观看！第第35页页/共共35页页