第6章 第2节传感器的应用PPT讲稿.ppt
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1、第第6 6章章 第第2 2节传感器节传感器的应用的应用第1页,共55页,编辑于2022年,星期二第第2 2节传感器的应用节传感器的应用第2页,共55页,编辑于2022年,星期二第3页,共55页,编辑于2022年,星期二传感器的应用分析传感器的应用分析1 1传感器工作的一般模式传感器工作的一般模式教 材 要 点 解 读对应学生用书对应学生用书P P2 2第4页,共55页,编辑于2022年,星期二2 2传感器问题的分析思路传感器问题的分析思路物物理理传传感感器器是是将将所所感感受受的的物物理理量量(如如力力、热热、光光等等)转转换换为为便便于于测测量量的的电电学学量量的的器器件件我我们们可可以以把
2、把传传感感器器的的应应用过程分为三个步骤:用过程分为三个步骤:(1)(1)信息采集;信息采集;(2)(2)信息加工、放大、传输;信息加工、放大、传输;(3)(3)利用所获得的信息执行某种操作利用所获得的信息执行某种操作第5页,共55页,编辑于2022年,星期二3 3分析传感器问题要注意四点分析传感器问题要注意四点(1)(1)感受量分析:感受量分析:要要明明确确传传感感器器所所感感受受的的物物理理量量,如如力力、热热、光光、磁磁、声等声等(2)(2)输出信号分析:输出信号分析:明明确确传传感感器器的的敏敏感感元元件件,分分析析它它的的输输入入信信号号及及输输出出信号,以及输入信号与输出信号间的变
3、化规律信号,以及输入信号与输出信号间的变化规律第6页,共55页,编辑于2022年,星期二(3)(3)电路结构分析:电路结构分析:认认真真分分析析传传感感器器所所在在的的电电路路结结构构,在在熟熟悉悉常常用用电电子子元元件件工工作作特特点点的的基基础础上上,分分析析电电路路输输出出信信号号与与输输入入信信号号间的规律间的规律(4)(4)执行机构工作分析:执行机构工作分析:传传感感器器的的应应用用,不不仅仅包包含含非非电电学学量量如如何何向向电电学学量量转转化化的的过过程程,还还包包含含根根据据所所获获得得的的信信息息控控制制执执行行机机构构进进行行工作的过程工作的过程第7页,共55页,编辑于20
4、22年,星期二传感器的应用实例传感器的应用实例1 1力传感器的应用力传感器的应用电子秤电子秤(1)(1)日日常常生生活活中中的的电电子子秤秤使使用用的的测测力力装装置置是是力力传传感感器器常用的是应变式力传感器常用的是应变式力传感器(2)(2)应应变变式式力力传传感感器器的的组组成成:由由金金属属梁梁和和应应变变片片组组成成应应变变片片多多用用半半导导体体材材料料制制成成,是是感感知知力力大大小小的的敏敏感感元元件件第8页,共55页,编辑于2022年,星期二(3)(3)工工作作原原理理:如如图图所所示示,弹弹簧簧钢钢制制成成的的梁梁形形元元件件右右端端固固定定,在在梁梁的的上上下下表表面面各各
5、贴贴一一个个应应变变片片,在在梁梁的的自自由由端端施施力力F F,则则梁梁发发生生弯弯曲曲,上上表表面面拉拉伸伸,下下表表面面压压缩缩,上上表表面面应应变变片片的的电电阻阻变变大大,下下表表面面应应变变片片的的电电阻阻变变小小F F越越大大,弯弯曲曲形形变变越越大大,应应变变片片的的阻阻值值变变化化越越大大如如果果让让应应变变片片中中通通过过的的电电流流保保持持恒恒定定,那那么么上上面面应应变变片片两两端端的的电电压变大,下面应变片两端的电压变压变大,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小传感器把这两个电压的差值输出力出力F F越大,输出的电压差值也越大,输出的电压差值也就越大就
6、越大第9页,共55页,编辑于2022年,星期二应应变变片片能能够够把把物物体体形形变变这这个个力力学学量量转转换换为为电电压压这这个个电电学量学量第10页,共55页,编辑于2022年,星期二2 2温度传感器的应用温度传感器的应用电熨斗电熨斗(1)(1)温度传感器温度传感器由由半半导导体体材材料料制制成成的的热热敏敏电电阻阻和和金金属属热热电电阻阻均均可可制制成成温温度度传传感感器器,它它们们可可以以把把热热信信号号转转换换为为电电信信号号进进行行自自动控制动控制(2)(2)双金属片双金属片把把两两种种不不同同热热膨膨胀胀系系数数的的金金属属片片贴贴合合在在一一起起,制制成成一一条条双双金金属属
7、片片,温温度度变变化化时时,因因为为两两种种金金属属片片伸伸长长不不一一样而发生弯曲样而发生弯曲第11页,共55页,编辑于2022年,星期二(3)(3)电熨斗的结构电熨斗的结构如图所示如图所示第12页,共55页,编辑于2022年,星期二(4)(4)工作原理工作原理电电熨熨斗斗是是利利用用内内部部装装有有的的双双金金属属片片温温度度传传感感器器工工作作的的电电熨熨斗斗通通过过电电热热丝丝对对电电熨熨斗斗的的金金属属底底板板进进行行加加热热,两根导线分别接在开关两端两根导线分别接在开关两端第13页,共55页,编辑于2022年,星期二电电熨熨斗斗内内部部装装有有双双金金属属片片温温度度传传感感器器,
8、这这种种传传感感器器的的作作用用是是控控制制电电路路的的通通断断,如如上上图图所所示示常常温温下下,上上、下下触触点点是是接接触触的的,但但温温度度过过高高时时,由由于于双双金金属属片片受受热热膨膨胀胀系系数数不不同同,上上部部金金属属膨膨胀胀大大,下下部部金金属属膨膨胀胀小小,则则双双金金属属片片向向下下弯弯曲曲,使使触触点点分分离离,从从而而切切断断电电源源,停停止止加加热热温温度度降降低低后后,双双金金属属片片恢恢复复其其原原来来状状态态,重重新新接接通通电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用第14页,共55页,编辑于2022年,星期
9、二用用电电熨熨斗斗熨熨烫烫棉棉麻麻衣衣物物需需要要设设定定较较高高的的温温度度,熨熨烫烫丝丝绸绸衣衣物物需需要要设设定定较较低低的的温温度度通通过过调调温温旋旋钮钮调调节节升升降降螺螺丝丝的的高高度度来来实实现现不不同同温温度度的的设设定定如如需需设设定定的的温温度度较较高高,则则应使升降螺丝下降;反之,则应升高应使升降螺丝下降;反之,则应升高第15页,共55页,编辑于2022年,星期二3 3温度传感器的应用温度传感器的应用电饭锅电饭锅(1)(1)感温铁氧体感温铁氧体组组成成:氧氧化化锰锰、氧氧化化锌锌和和氧氧化化铁铁粉粉末末混混合合烧烧结结而而成的成的特特点点:常常温温下下具具有有铁铁磁磁性
10、性,能能够够被被磁磁体体吸吸引引,温温度达到度达到103 103,失去磁性,失去磁性居居里里点点:又又称称居居里里温温度度,该该材材料料的的居居里里点点为为103 103.第16页,共55页,编辑于2022年,星期二(2)(2)电饭锅的构造电饭锅的构造如图所示如图所示第17页,共55页,编辑于2022年,星期二(3)(3)电饭锅的工作原理电饭锅的工作原理开开始始煮煮饭饭时时,用用手手压压下下开开关关按按钮钮,永永磁磁体体与与感感温温磁磁体体相相吸吸,触触点点接接通通,电电饭饭锅锅通通电电加加热热,水水沸沸腾腾后后,由由于于锅锅内内保保持持100 100 不不变变,故故感感温温磁磁体体继继续续与
11、与永永磁磁体体相相吸吸,直直到到饭饭熟熟后后,水水分分被被大大米米吸吸收收,锅锅底底温温度度升升高高,当当温温度度达达到到居居里里点点103 103 时时,感感温温磁磁体体失失去去磁磁性性,在在弹弹簧簧作作用用下下,永磁体被弹开,触点分离,切断电源,从而停止加热永磁体被弹开,触点分离,切断电源,从而停止加热第18页,共55页,编辑于2022年,星期二如如果果电电饭饭锅锅用用于于烧烧水水,在在水水沸沸腾腾后后不不能能自自动动断断电电,只有水烧干后,温度升高到只有水烧干后,温度升高到103 103 才能自动断电才能自动断电第19页,共55页,编辑于2022年,星期二4 4光传感器的应用光传感器的应
12、用火灾报警器火灾报警器(1)(1)组组成成:发发光光二二极极管管LEDLED、光光电电三三极极管管和和不不透透明明的的挡板挡板(2)(2)工工作作原原理理:平平时时光光电电三三极极管管收收不不到到LEDLED发发出出的的光光,呈呈现现高高电电阻阻状状态态,烟烟雾雾进进入入罩罩内内后后对对光光有有散散射射作作用用,使使部部分分光光线线照照射射到到光光电电三三极极管管上上,其其电电阻阻变变小小与与传传感感器器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报连接的电路检测出这种变化,就会发出警报第20页,共55页,编辑于2022年,星期二第21页,共55页,编辑于2022年,星期二力传感器的应用力传感器的应用
13、用用如如图图所所示示的的装装置置可可以以测测量量汽汽车车在在水水平平路路面面上上做做匀匀加加速速直直线线运运动动时时的的加加速速度度该该装装置置是是在在矩矩形形箱箱子子的的前前、后后壁壁上上各各安安装装一一个个压压力力传传感感器器A A和和B B.用用两两根根相相同同的的轻轻弹弹簧簧夹夹着着一一个个质质量量m m2.0 2.0 kgkg的的滑滑块块,滑滑块块可可无无摩摩擦擦滑滑动动,两两弹弹簧簧的的另另一一端端分分别别压压在在传传感感器器A A、B B上上,其其压压力力的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P
14、P5555第22页,共55页,编辑于2022年,星期二当当弹弹簧簧作作用用在在传传感感器器上上的的力力为为压压力力时时,示示数数为为正正;当当弹弹簧簧作作用用在在传传感感器器上上的的力力为为拉拉力力时时,示示数数为为负负现现将将装装置置沿沿运运动动方方向向固固定定在在汽汽车车上上汽汽车车静静止止时时,A A、B B的的示示数均为数均为10 N10 N(g g取取10 m/s10 m/s2 2)第23页,共55页,编辑于2022年,星期二(1)(1)若若传传感感器器A A的的示示数数为为14.0 14.0 N N,B B的的示示数数为为6.0 6.0 N N,求求此时汽车的加速度大小和方向;此时
15、汽车的加速度大小和方向;(2)(2)当当汽汽车车以以什什么么样样的的加加速速度度运运动动时时,传传感感器器A A的的示示数为零?数为零?第24页,共55页,编辑于2022年,星期二第25页,共55页,编辑于2022年,星期二【答案答案】(1)4 m/s(1)4 m/s2 2,方向向右即,方向向右即A A指向指向B B(2)(2)汽车汽车a a10 m/s10 m/s2 2;方向向左即;方向向左即B B指向指向A A第26页,共55页,编辑于2022年,星期二【方法总结方法总结】力学传感器的分析方法力学传感器的分析方法(1)(1)分分析析清清楚楚力力传传感感器器的的工工作作原原理理,明明确确装装
16、置置是是如如何何将将力力这这个个非非电电学学量量转转化化为为电电学学量量是是解解决决该该类类问问题题的的关关键键(2)(2)涉涉及及电电路路计计算算时时,注注意意欧欧姆姆定定律律及及分分压压原原理理的的应应用用第27页,共55页,编辑于2022年,星期二 某某学学生生为为了了测测量量一一物物体体的的质质量量,找找到到一一个个力力电电转转换换器器,该该转转换换器器的的输输出出电电压压正正比比于于受受压压面面的的压压力力(比比例例系系数数为为k k)如如图图所所示示,测测量量时时先先调调节节输输入入端端的的电电压压,使使转转换换器器空空载载时时的的输输出出电电压压为为0 0,而而后后在在其其受受压
17、压面面上上放放一一物物体体,即即可可测测得得与与物物体体的的质质量量成成正正比比的的输输出出电电压压U U.现现有有下下列列器器材材:力力电电转转换换器器,质质量量为为m m0 0的的砝砝码码,电电压压表表,滑滑动动变变阻阻器器,干干电电池池各各一一个个,开开关关及及导导线线若若干干,待待测测物物体体(可可置置于于力力电电转转换换器器的的受受压压面面上上)请请完完成成对对该该物物体质量的测量体质量的测量第28页,共55页,编辑于2022年,星期二(1)(1)设设计计一一个个电电路路,要要求求力力电电转转换换器器的的输输入入电电压压可可调调,并且使电压的调节范围尽可能大;并且使电压的调节范围尽可
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