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第六章《傳感器》,第一節(jié) 《傳感器及其工作原理》,演示實驗1,一 、傳感器簡介,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(xué)成分等________，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流、電容等_______;或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。,1、什么是傳感器,非電學(xué)量,電學(xué)量,傳感器：非電學(xué)量→傳感器→電學(xué)量,傳感器的工作原理,光敏電阻實物圖,1、光敏電阻,二、制作傳感器的常用元器件,點擊放大,光敏電阻對光敏感。當(dāng)改變光照強度時，電阻的大小也隨著改變。一般隨著光照強度的增大電阻值______。,（2）材料：制作光敏電阻的材料一般為半導(dǎo)體。如：硫化鎘,減小,（3）半導(dǎo)體的導(dǎo)電原理：半導(dǎo)體靠其中的________（自由電子和空穴）來導(dǎo)電,載流子,光敏電阻能夠把光照強弱這個___________轉(zhuǎn)換為 這個電學(xué)量,光學(xué)量,（1）特性：,,電阻,演示實驗4,金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與光照有關(guān)嗎？,溫度有關(guān)嗎？關(guān)系如何？,2、金屬熱電阻,（2）特性：金屬熱電阻的阻值會隨著溫度的升高而______，具有正溫度系數(shù),（1）材料：金屬熱電阻是用金屬做成的,金屬熱電阻R-T關(guān)系示意圖,增大,3、熱敏電阻,熱敏電阻的阻值會隨著溫度的升高而_____，具有負溫度系數(shù),熱敏電阻R-T關(guān)系示意圖,（1）材料：半導(dǎo)體,,減小,（2）特性：,熱敏電阻和金屬熱電阻能夠把 _____這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成為 這個電學(xué)量,溫度,電阻,4、電容式位移傳感器,電容式位移傳感器能夠把物體_____這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_____這個電學(xué)量,位移,電容,3、電容式傳感器,（1）測定角度θ：,（2）測定液面高度h：,（3）測定壓力F：,（4）測定位移x：,,,,,定片,動片,,θ,5、霍爾元件,（1）材料：半導(dǎo)體 如：砷化銦,（2）工作原理圖,（3）霍爾電壓:,d－－薄片厚度 K－－霍爾系數(shù)其大小與元件的材料有關(guān)。,霍爾元件能夠把___________這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為____這個電學(xué)量,磁感應(yīng)強度,電壓,推導(dǎo)霍爾電壓的公式,設(shè)載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運動的平均速率為v，單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為n，垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍，則電流的微觀表達式為 ① 載流子在磁場中受到的洛倫茲力 載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移，兩個側(cè)面出現(xiàn)電勢差 載流子受到的電場力為 當(dāng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，洛倫茲力與電場力平衡，即 ② 由①②式得 ③ 式中的nq與導(dǎo)體的材料有關(guān)，對于確定的導(dǎo)體，nq是常數(shù)。 令 則上式可寫為 ④,,,,,,,,1、傳感器的概念：,小結(jié)：,,,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(xué)量,敏感元件,轉(zhuǎn)換電路,電學(xué)量,非電學(xué)量 電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。,,第六章《傳感器》,第二節(jié) 《傳感器的應(yīng)用》,傳感器應(yīng)用的一般模式,一、力傳感器的應(yīng)用——電子秤,1.電子秤使用的測力裝置是什么? 它是由什么元件組成的?,2.簡述力傳感器的工作原理.,裝置:力傳感器 元件:金屬梁和應(yīng)變片,一、力傳感器的應(yīng)用——電子秤,金屬梁,,,兩個應(yīng)變片的形變引起電阻變化 致使兩個應(yīng)變片的電壓差變化,1.電子秤使用的測力裝置是什么? 它是由什么元件組成的?,3.應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？,2.簡述力傳感器的工作原理.,裝置:力傳感器 組成:金屬梁和應(yīng)變片,一、力傳感器的應(yīng)用——電子秤,兩個應(yīng)變片的形變引起電阻變化 致使兩個應(yīng)變片的電壓差變化,二、溫度傳感器的應(yīng)用:電熨斗,1.雙金屬片溫度傳感器,思考：雙金屬片溫度傳感器的作用是什么？,作用：控制電路的通斷。,二、溫度傳感器的應(yīng)用:電熨斗,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。,,(1)雙金屬片溫度傳感器,二、溫度傳感器的應(yīng)用:電熨斗,電燙斗的構(gòu)造：,(2)雙金屬片溫度傳感器在電熨斗中的應(yīng)用,思考與討論： ①常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？,答：常溫下，上、下觸 點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時， 由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)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(fù)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．,(2)雙金屬片溫度傳感器在電熨斗中的應(yīng)用,二、溫度傳感器的應(yīng)用:電熨斗,思考與討論： ②熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實現(xiàn)的？,答：熨燙棉麻衣物和熨 燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的 溫度，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)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．,(2)雙金屬片溫度傳感器在電熨斗中的應(yīng)用,二、溫度傳感器的應(yīng)用:電熨斗,問題: 電飯鍋燒飯飯熟后會自動斷開? 電飯鍋燒水水開后能自動斷開?,回顧在家煮飯的過程?,三、溫度傳感器的應(yīng)用 電飯鍋,閱讀教材第59頁第1段，回答問題: (1)電飯鍋中使用的溫度傳感器的主要元件是什么？ (2)感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？ (3)感溫鐵氧體有何特點？ (4)什么是“居里點”？,答:(1)感溫鐵氧體.,(2)氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成.,(3)常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引。溫度達到約103℃時，失去鐵磁性，不能被磁體吸引。,(4)使感溫鐵氧體失去鐵磁性的溫度，也叫居里溫度.,三、溫度傳感器的應(yīng)用 電飯鍋,構(gòu)造,工作原理:,(1)開始煮飯時為什么要壓下 開關(guān)按鈕?手松開后這個按 鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài)? 為什么? (2)煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否 會大致保持一定的溫度?為什么? (3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變 化？這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作? (4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動斷電?,答:(1)開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。,電飯鍋,(2)煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度?為什么?,答:(2)水沸騰后,由于鍋內(nèi)保持1000C不變,故感溫磁體仍與永磁體相吸,繼續(xù)加熱.故鍋內(nèi)大致保持1000C不變.,工作原理:,電飯鍋,(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會有什么變化？這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作？,答:(3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底溫度升高,當(dāng)溫度升至“居里點1030C”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．,工作原理:,電飯鍋,(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動斷電?,答:(4)如果用電飯鍋燒水,水沸騰后,鍋內(nèi)保持1000C不變,溫度低于“居里點1030C” ,電飯鍋不能自動斷電.只有水燒干后,溫度升高到1030C才能自動斷電.,工作原理:,電飯鍋,敘述電飯鍋的工作過程?,開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持1000C不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點1030C”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．,四、光傳感器的應(yīng)用 、煙霧散射式火災(zāi)報警器,閱讀教材第61頁，思考并回答問題:,(1)煙霧散射火災(zāi)報警器的組成?,(2)煙霧散射火災(zāi) 報警器的工作原 理?,四、光傳感器的應(yīng)用 煙霧散射式火災(zāi)報警器,光電三極管是煙霧火警報警器中的光傳感器,工作原理:報警器帶孔 的罩子內(nèi)裝有發(fā)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(fā)出的光, 呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．煙霧進入罩內(nèi)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?。c傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報．,四、光傳感器的應(yīng)用 煙霧散射式火災(zāi)報警器,