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文檔簡介

一、傳感器及其組成1.傳感器的定義:有一些元件能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量,并能把它們按照一定的規律轉換成電壓、電流等電學量,或轉換為電路的通斷,我們把這種元件叫做傳感器.它的優點是:把非電學量轉換為電學量以后,就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了.2.傳感器的組成:傳感器一般由敏感元件和輸出部分組成,通過敏感元件獲取外界信息并轉換為電信號,通過輸出部分輸出,然后經過控制器分析處理.3.制作傳感器需要的元件:a.光敏電阻:當光照增強時,電阻阻值

;光照減弱時,電阻阻值

能夠把

這個光學量轉換成

這個電學量.①減小②增大.③光照強弱④電阻d.應變片:它能夠把物體

這個力學量轉換為

這個電學量.e.干簧管:它能夠將

這個非電學量轉換成電路的

f.雙金屬片:它能將

這個熱學量轉換成電路的

⑩形變?電壓?磁場?通斷.?溫度?通斷.二、傳感器工作原理三、傳感器的應用及實例1.力傳感器的應用——電子秤:它是由

組成的,應變片是一種敏感元件,多用

材料制成.?金屬梁?應變片?半導體6.光傳感器的應用——鼠標器、火災報警器:機械式鼠標器內的碼盤兩側分別裝有紅外發射管和紅外接收管,兩個紅外管就是兩個

;有的火災報警器是利用煙霧對光的散射來工作的,其帶孔的罩子內裝有

(7)應用實例:

.光傳感器發光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板.光控開關溫度報警器一、熱敏電阻與金屬熱電阻有哪些區別項目電阻導電原理電阻隨溫度變化優點熱敏電阻自由電子和空穴等載流子靈敏度較好金屬熱電阻自由電子的定向移動化學穩定性好,測量范圍大二、電容式傳感器的工作原理電容器的電容決定于極板的正對面積S、極板間距d、極板間的電介質這幾個因素.如果某一物理量(如角度θ、位移x,深度h等)的變化能引起上述某個因素的變化,從而引起電容的變化,通過電容的變化就可以確定上述物理量的變化,有這種用途的電容器稱電容式傳感器.如圖所示是用來測定角度θ的電容式傳感器.當動片與定片之間的角度θ發生變化時,引起極板正對面積S的變化,則電容C發生變化.知道電容C的變化,就可以知道θ的變化情況.如圖所示是測定壓力F的電容式傳感器.待測壓力F作用于可動膜片電極上的時候,膜片發生形變,使極板間距離d發生變化,引起電容C的變化.知道電容C的變化,就可以知道F的變化情況.如圖所示是測定位移x的電容式傳感器.隨著電介質板進入極板間的長度發生變化,電容C發生變化,知道電容C的變化,就可以知道x的變化情況.三、機械式鼠標1.內部構成:滾輪、滾軸與碼盤、紅外發射管與紅外接收管(光傳感器),如圖所示.2.工作原理:鼠標移動時,滾輪運動通過滾軸帶動兩個碼盤轉動,紅外接收管就收到斷續的紅外線脈沖,輸出相應的電脈沖信號,計算機分別統計x、y兩個方向上的脈沖信號,處理后就使屏幕上的光標產生相應的位移.

四、斯密特觸發器的工作原理及其應用斯密特觸發器的工作原理:斯密特觸發器是一個性能特殊的非門電路,當加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值(1.6V)時,輸出端Y會突然從高電平跳到低電平(0.25V),而當輸入端A的電壓下降到另一個值的時候(0.8V),Y會從低電平跳到高電平(3.4V).原理:白天,光強度較大,光敏電阻RG阻值較小,加在斯密特觸發器輸入端A的電壓較低,則輸出端Y輸出高電平,發光二極管LED不導通;當天色暗到一定程度時,RG阻值增大到一定值,斯密特觸發器的輸入端A的電壓上升到1.6V,輸出端Y突然從高電平跳到低電平,則發光二極管LED導通發光(相當于路燈亮了),這樣就達到了使路燈天明自動熄滅,天暗自動開啟的目的.應用(二):溫度報警器,電路如圖所示.原理:常溫下,調整R1的阻值使斯密特觸發器的輸入端A處于低電平,則輸出端Y處于高電平,無電流通過蜂鳴器,蜂鳴器不發聲;當溫度升高時,熱敏電阻RT阻值減小,斯密特觸發器輸入端A電勢升高,當達到某一值(高電平)時,其輸出端由高電平跳到低電平,蜂鳴器通電,從而發出報警聲,R1的阻值不同,則報警器溫度不同.(1)托盤上未放物體時,在托盤自身重力作用下,P1離A的距離x1;(2)托盤上放有質量為m的物體時,P1離A的距離x2;(3)在托盤上未放物體時通常先校準零點,其方法是:調節P2,使P2離A的距離也為x1.從而使P1、P2間的電壓為零.校準零點后,將物體m放在托盤上,試推導出物體質量m與P1、P2間的電壓U之間的函數關系式.[解析]

托盤的移動帶動P1移動,使P1、P2間出現電勢差,電勢差的大小反映了托盤向下移動距離的大小,由于R為均勻的滑線電阻,則其阻值與長度成正比.[說明]

分析清楚力電傳感器的工作原理,明確裝置是如何將力這個非電學量轉化為電學量是解決該類問題的關鍵.(1)R1的阻值;(2)R2的阻值;(3)R3的最大阻值.[解析]

(1)由圖(b)可知,電壓傳感器的電壓為0的時間,電流傳感器的電流為2A,此時R2的阻值為零,有I=ε/(R1+r)解得R1=3Ω

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