传感器应用实例.pptx

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1、实验实验1 1、光控开关、光控开关1 1、实验原理及知识准备、实验原理及知识准备 如图所示光控电路，用发光二极管如图所示光控电路，用发光二极管LEDLED模仿模仿路灯，路灯，R RG G为光敏电阻，为光敏电阻，R R1 1的最大电阻为的最大电阻为51 k51 k，R R2 2为为 330 k330 k，试分析其工作原理，试分析其工作原理 白天，光强度较大，光敏电阻白天，光强度较大，光敏电阻R RG G电阻值较小，加电阻值较小，加在斯密特触发器在斯密特触发器A A端的电压较低，则输出端端的电压较低，则输出端Y Y输出高电输出高电平，发光二极管平，发光二极管LEDLED不导通；当天色暗到一定程度时

2、，不导通；当天色暗到一定程度时，R RG G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A A的的电压上升到某个值（电压上升到某个值（1.6V1.6V），输出端），输出端Y Y突然从高电平跳突然从高电平跳到低电平，则发光二极管到低电平，则发光二极管LEDLED导通发光（相当于路灯亮导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的目的 第1页/共19页1 1、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R R1 1的阻值的阻值调大些还是调小些？为什么？调大些还是调

3、小些？为什么？应该把应该把R R1 1的阻值调大些，这样要使斯密特的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端触发器的输入端A A电压达到某个值（如电压达到某个值（如1.6V1.6V），），就需要就需要R RG G的阻值达到更大，即天色更暗。的阻值达到更大，即天色更暗。2 2、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？由于集成电路允许通过的电流较小，要用由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路作电路 思考与讨论思考与讨论第2页/共19页 如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电

4、磁继电器，如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D D为动触点，为动触点，E E为静触点试分析电磁继电器的工作原理为静触点试分析电磁继电器的工作原理 当线圈当线圈 A A中通电时，铁芯中产生磁场，吸中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁引衔铁B B向下运动，从而带动动触点向下运动，从而带动动触点D D向下与向下与E E接触，将工作电路接通，当线圈接触，将工作电路接通，当线圈A A中电流为零时，中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁电磁铁失去磁性，衔铁B B在弹簧作用下拉起，带在弹簧作用下拉起，带动触点动触点D D与与E E分离，自动切断工作电路分离，自动切断工作电路第3页/共19页试

5、说明控制电路的工作原理。试说明控制电路的工作原理。天较亮时，光敏电阻天较亮时，光敏电阻R RG G阻值较小，斯密特阻值较小，斯密特触发器输入端触发器输入端A A电势较低，则输出端电势较低，则输出端Y Y输出高电输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻光敏电阻R RG G电阻增大，斯密特触发器输入端电阻增大，斯密特触发器输入端A A电势升高，当升高到一定值，输出端电势升高，当升高到一定值，输出端Y Y由高电平由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈突然跳到低电平，有电流通过线圈A A，电磁继电，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启

6、；天器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，明后，R RG G阻值减小，斯密特触发器输入端阻值减小，斯密特触发器输入端A A电势电势逐渐降低，降到一定值，输出端逐渐降低，降到一定值，输出端 Y Y突然由低电突然由低电平跳到高电平，则线圈平跳到高电平，则线圈A A不再有电流，则电磁继不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭 学生分组实验学生分组实验 第4页/共19页2 2温度报警器温度报警器 上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使

7、火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目的。既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警化，从而达到报警的目的。既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？器呢？第5页/共19页 温度报警器的工作电路，如图所示：温度报警器的工作电路，如图所示：试分析其工作原理。试分析其工作原理。常温下，调整常温下，调整R R1 1的阻值使斯密特触发器的输的阻值使斯密特触发器的输入端入端A A处于低电平，则输出端处于低电平，则输出端Y Y处于高电平，无电流处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温

8、度升高时，热敏电阻电阻R RT T阻值减小，斯密特触发器输入端阻值减小，斯密特触发器输入端A A电势升高，电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R Rl l的阻值的阻值不同，则报警温度不同不同，则报警温度不同 第6页/共19页 怎样使热敏电阻怎样使热敏电阻在感测到更高的温在感测到更高的温度时才报警？度时才报警？要使热敏电阻在感测到更高的温度时才要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小报警，应减小R R1 1的阻值，的阻值，R R1 1阻值越小，要使阻值越小，

9、要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。阻阻值要求越小，即温度越高。第7页/共19页 例：现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干例：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，电炉丝自动通电供如图所示，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，画出电路图说明工作过程热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程第8页/共19页（1 1）电路图如图所示：热敏电阻）电

10、路图如图所示：热敏电阻R R1 1与滑动变阻器及电与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路磁继电器构成低压控制电路 （2 2）工作过程：闭合）工作过程：闭合S S当温度低于设计值时热敏电阻阻当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，K K接通电炉接通电炉丝加热当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，丝加热当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K K断开，电炉丝断开，电炉丝断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过程断电，停止供热当温度低于设计值，又重复前述过程第

11、9页/共19页 下图是电饭煲的电路图，S1是一个磁钢限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103)时，会自动断开，且不能自动闭合S2是一个双金属片自动控温开关，当温度低于70时，会自动闭合；温度高于80时，会自动断开红灯是加热指示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻R1R2500，加热电阻丝R350，两灯电阻不计 (1)分析电饭煲的工作原理；(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；(3)如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？第10页/共19页解析：(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同自动闭合，同时手动闭合时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮

12、，红灯亮，电饭煲处于加，这时黄灯被短路不亮，红灯亮，电饭煲处于加热状态加热到热状态加热到80时，时，S2自动断开，自动断开，S1仍闭合水烧干后，仍闭合水烧干后，温度升高至温度升高至103时，开关时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态由于散热，待温度降至亮，电饭煲处于保温状态由于散热，待温度降至70时，时，S2自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80时，时，S2又自动断开，又自动断开，再次处于保温状态再次处于保温状态第11页/共19页(3)如果不闭合开关如果不闭合开关S1，开始，开始S2总是闭合总是闭合的，的，R

13、1被短路，功率为被短路，功率为P1，当温度上升到，当温度上升到80时，时，S2自动断开，功率降为自动断开，功率降为P2，温度降，温度降低到低到70，S2自动闭合自动闭合温度只能在温度只能在7080之间变化，不能把水烧开，故不能之间变化，不能把水烧开，故不能煮熟饭煮熟饭第12页/共19页 例2.惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向按装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过

14、控制系统进行制导。1.设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度 （）A.方向向左，大小为 k S/m B方向向右，大小为 k S/m C方向向左，大小为 2k S/m D.方向向右，大小为 2k S/mD01010UP第13页/共19页2.若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳压电源U0上，当导弹以加速度a沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片P产生位移，此时可输出一个电信号U，作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出U与a 的函数关系式。01010UPU0解：a=2kS/m S=ma/2kU=U0 Rx/R=U

15、0 S/L=maU0/2kL=mU0 a/2kLa第14页/共19页类型三类型三光传感器的应用光传感器的应用例例例例3 3 如如图图所所示示为为一一实实验验中中利利用用光光电电脉脉冲冲测测量量车车速速和和行行程程的的装装置置示示意意图图A为为光光源源，B为为光光电电接接收收器器，A、B均均固固定定在在车车身身上上，C为为小小车车的的车车轮轮，D为为与与C同同轴轴相相连连的的齿齿轮轮车车轮轮转转动动时时，A发发出出的的光光束束通通过过旋旋转转齿齿轮轮上上齿齿的的间间隙隙后后变变成成脉脉冲冲光光信信号号，被被B接接收收并并转转换换成成电电信信号号，由由电电子子电电路路记记录录和和显显示示若若实实验

16、验显显示示单单位位时时间间内内脉脉冲冲数数为为n，累累计计脉脉冲冲数数为为N，则则要要测测出出小小车车的的速速度度和和行行程程还还必必须须测测量量的的物物理理量量和和数数据据是是_；小小车车速速度度的的表表达达式式为为v_；行程的表达式为；行程的表达式为s_.第15页/共19页这这是是一一道道以以实实际际问问题题为为背背景景的的实实验验题题，显显然然无无法法通通过过迁迁移移课课本本实实验验中中的的方方法法来来解解决决但但是是题题目目给给出出了了装装置置图图，该该图图及及题题文文中中的的相相关关说说明明给给我我们们一一定定提提示示，光光束束原原来来是是连连续续的的，是是转转动动的的齿齿轮轮使使光

17、光束束变变为为脉脉冲冲，因因此此脉脉冲冲情情况况必必定定与与齿齿轮轮(或或车车轮轮)的的转转动动有有关，也就与速度和行程有关关，也就与速度和行程有关第16页/共19页第17页/共19页【规规律律总总结结】本本题题的的理理论论依依据据是是最最基基本本的的匀匀速速运运动动中中的的速速度度、时时间间与与位位移移的的关关系系及及角角速速度度与与线线速速度度的的关关系系，关关键键是是将将测测量量量量与与运运动动速速度度、时时间间和和行行程程关联起来关联起来这这类类题题目目是是物物理理知知识识在在实实际际中中的的应应用用，要要很很好好的的解解答答就就要要善善于于知知识识的的迁迁移移，对对此此，我我们们要要关关注注周周围围的的事事物物，经经常常想想一一想想它它们们工工作作的的原原理理与与物物理理知知识识的的关关系，扩大眼界，开阔思路系，扩大眼界，开阔思路第18页/共19页谢谢您的观看！第19页/共19页