实验十二传感器的简单使用
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一、研究热敏电阻的特性
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1.实验原理
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闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察.
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2.实验器材
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半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水.
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3.实验步骤
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(1)按图1连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；
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图1
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(2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻12
的阻值，并记下温度计的示数；
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(3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数14
和多用电表测量的热敏电阻的阻值；
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(4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录.
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4.数据处理
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在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线.
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图2
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5.实验结论
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热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大.
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6.注意事项
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实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相24
同，并同时读出水温.
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二、研究光敏电阻的光敏特性
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1.实验原理
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闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察.
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2.实验器材
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光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源.
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3.实验步骤
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(1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图3所示电路连接好，其中32
多用电表置于“×100”挡；
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图3
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(2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；
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(3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电37
表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录；
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(4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，39
并记录.
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4.数据处理
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根据记录数据分析光敏电阻的特性.
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5.实验结论
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(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小；
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(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量.
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6.注意事项
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(1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过47
盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的；
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(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零.
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命题点一温度传感器的应用
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例1(2016·全国卷Ⅰ·23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求53
当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报54
警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，55
直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑56
动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干.
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在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V，I c约为10 mA；流过报警器的电58
流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃59
时阻值为650.0 Ω.
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(1)在图4中完成待调节的报警系统原理电路图的连线.
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图4
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(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”).
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(3)按照下列步骤调节此报警系统：
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①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为
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________Ω；滑动变阻器的滑片置于______(填“a”或“b”)端附近，不能置于67
另一端的原因是________.
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②将开关向______(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直
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至________.
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(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正71
常使用.
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答案(1)见解析图(2)R2
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(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损74
坏②c报警器开始报警
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解析(1)先用电阻箱替代热敏电阻，连接成闭合回路进行调试.电路图连接如76
图所示.
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(2)当电路中电流I c＝10 mA时，根据闭合电路欧姆定律有I c＝U
R
总
，解得R总＝1
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800 Ω，此时热敏电阻的阻值为650 Ω，则滑动变阻器的阻值为1 150 Ω，所80
以滑动变阻器选R2.
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(3)①当热敏电阻阻值小于650 Ω时，报警器就会报警，用电阻箱替代热敏电82
阻进行调节，应把电阻箱的阻值调到650 Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超83
过20 mA)，报警器就会损坏，电流越小越安全，所以为了电路安全，闭合开关前84
滑片应置于b端.
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②用电阻箱替代热敏电阻进行调试，应将开关向c端闭合，开关闭合后要减小
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电路中的电阻直至报警器报警.
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变式1利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来88
测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高.
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(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，90
其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变______(填91
“大”或“小”).
92
(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接93
显示出热敏电阻附近的温度.如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图5甲所示)，则94
25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的______(填“左”或“右”)侧.
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图5
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(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的98
器材(可增加元器件)设计一个电路.(请在图乙中作图)
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答案(1)小(2)右(3)见解析图
100
解析(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流变101
小.
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(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故103
在20 ℃的刻度的右侧.
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(3)如图所示.
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命题点二光电传感器的应用
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例2为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关109
可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度110
可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx).某光敏电阻R P在不同照111
度下的阻值如下表：
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照度(lx)0.20.40.60.8 1.0 1.2
电阻(kΩ)754028232018
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(1)根据表中数据，请在图6甲所示的坐标系描绘出阻值随照度变化的曲线，114
并说明阻值随照度变化的特点.
115
(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明116
系统.请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐117
暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控118
制开关对所设计电路的影响)
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提供的器材如下：
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光敏电阻R P(符号，阻值见上表)；
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直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；
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定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一，并在图中标123
出)；开关S及导线若干.
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通用技术《认识传感器》课件及其教案 选修 选修1：电子控制技术 电子控制技术是一门运用电子电路实现信息或能量改变的技术。本模块提供了学习设计和制作电子控制系统的机会，以使学生接触和尝试解决更具有趣味、更富有价值的技术问题。 本模块由“传感器”“数字电路”“电磁继电器”和“电子控制系统及其应用”四个主题组成。前面三个主题分别阐述电子控制系统的三个组成部分，突出各个组成部分的作用。第四个主题是将前三个主题组合成一个控制系统，并通过应用性设计，对“技术与设计1”和“技术与设计2”内容进行应用、综合和拓展。 通过本模块的学习，学生应该了解电子控制电路的构成，知道数字电路的基础知识及其在电子控制技术中的应用；学会设计和安装电子控制电路，能运用系统的方法分析电子控制的过程和可能发生的故障，并用试验的方法进行优化，以提高解决实际技术问题的能力。 教学中应密切结合学生的生活经验和典型实例，把重点放在电子控制电路的实际运用和改进上，强调综合运用系统和控制的方法，分析和解决设计中遇到的问题。 (一) 传感器 【课程目标】 1．认识常见的传感器，能用多用电表检测传感器。 2．知道传感器的作用及其应用。 【学习要求】 1．能认识常见传感器的实物外形和电路符号。 2．能使用多用电表检测光敏传感器、热敏传感器等常见传感器。 3．知道传感器的作用和应用。 【教学建议】 1．在教学中，应尽量收集多种传感器实物，让学生从外形上认识常见的传感器。 2．在教学中，可通过人体的感觉器官与传感器的对应类比，引入并认识传感器的特性。 3．在传感器的应用案例教学中，可通过实地观察、调查、咨询、查阅产品说明书或有关的技术资料等多种方式，了解各种传感器在生活、生产、军事等方面的应用，分析它在电子控制系统中的作用。如：热敏传感器可以在自动电饭锅、冰箱等电器中用来控制温度。 (二) 数字电路 【课程目标】 1．通过比较数字信号和模拟信号，了解数字信号的特性，知道数字信号的优点。 2．知道数字信号中“1”和“0”的意义，了解数字电路是一种能够方便地处理“1”和“0”两种状态的电路。 3．了解晶体三极管的开关特性及其在数字电路中的应用。 4．熟悉与门、或门和非门等三种基本逻辑门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图。 5．知道与非门、或非门的电路符号及各自的逻辑关系，会填写它们的真值表，能画出波形图。 6．知道常见的数字集成电路的类型，并能用数字集成电路安装简单的实用电路装置。 7．能够对数字电路进行简单的组合设计和制作，并进行试验。 【学习要求】 1．通过比较数字信号和模拟信号，了解数字信号的特性，知道数字信号中“1”和“0”
第5讲 实验：传感器的简单应用 ★考情直播 （一）、传感器的含义： 传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能 把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换 为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。 传感器一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成，通过敏感元件获取外界信息并 转换成电信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。 常见的传感器有：光学传感器、热学传感器、加速度传感器、力传感器、气敏传感器、超声 波传感器、磁敏传感器等。 （二）、常见的传感器元件： （1）光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好； 随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，即光敏电阻值随光照增强而减小。光敏电阻 能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。 （2）金属热电阻金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器。 它能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。 （3）热敏电阻：用半导体材料制成，其电阻随温度变化明显，温度 升高电阻减小，如图－1为某一热敏电阻－温度特性曲线。热敏电阻 的灵敏度较好。与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温 范围大，但灵敏度较差。 （4）电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。 （5）霍尔元件能够把磁感强度这个磁学量转换为电压这个电学量 （三）、传感器的简单应用 1、力电传感器 力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号（位移、速度、加速度等）转化为电学 信号（电压、电流等）的仪器。力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在 导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS 防抱死制动系统等。 2、 热电传感器（温度传感器） 热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的升高减小（金属热电阻的电阻率随温度的升高 而增大）的原理制成的, 它能用把温度这个热学量转换为电压这个电学量。如各种家用电器 (空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等。 3、光电传感器 光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管。 非电物理敏感元件 转换器件 转换电路 电学量 → → → →
专题46 传感器的简单使用（讲） 1．交变电流的产生及其各物理量的变化规律，应用交流电的图象解决问题． 2．利用有效值的定义，对交变电流的有效值进行计算． 3．理想变压器原、副线圈中电流、电压、功率之间的关系应用，变压器动态变化的分析方法．4．远距离输电的原理和相关计算． 5．传感器的简单使用，能够解决与科技、社会紧密结合的问题． 6．高考对本章知识的考查主要体现在“三突出”：①突出考查交变电流的产生过程；②突出考查交变电流的图象和交变电流的四值；③突出考查变压器，对变压器的原理理解的同时，还要掌握变压器的静态计算和动态分析，远距离输电也要重视。对本专题知识点高考每年必考．命题频率较高的知识点有交变电流的变化规律（包括图象）、最大值与有效值等，以选择题的形式出现。变压器的原理，电压比、电流比及功率关系是考查的重点；将本章知识与电磁感应等结合的力、电综合题，或考查与本章知识有关的实际应用。 1．知道什么是传感器． 2．知道热敏电阻和光敏电阻的作用． 3．会讨论常见的各种传感器的工作原理、元件特征及设计方案． 4．会设计简单的温度报警器． 实验目的 1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性．
2．了解传感器在技术上的简单应用． 实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等． 实验过程 一、研究热敏电阻的热敏特性 二、研究光敏电阻的光敏特性
注意事项 1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温． 2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少． 3．欧姆表每次换挡后都要重新调零． ★典型案例★如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为：（）
2021届高考物理必考实验十二：传感器的简单使用 1.实验原理 (1)传感器的作用 传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)。 (2)传感器的工作过程 通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号。例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号;热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号。转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。 传感器工作的原理可用下图表示: 2.实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、开关、导线等。 3.实验步骤及数据处理 (1)研究热敏电阻的热敏特性 ①实验步骤 a.按图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。 b.把多用电表置于“欧姆挡”,并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数。 c.向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和多用电表测出的热敏电阻的阻值。 d.将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录。 ②数据处理 a.根据记录数据,把测量到的温度、电阻阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性。
次数 123456 待测量 温度/℃ 电阻/Ω b.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。 c.根据实验数据和R-t图线,得出结论:热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,随温度的降低而增大。 (2)研究光敏电阻的光敏特性 ①实验步骤 a.将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”的欧姆挡。 b.先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据。 c.打开电源,让小灯泡发光,调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录。 d.观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,并记录。 ②数据处理 把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。 光照强度弱中强无光照射 阻值/Ω 结论:光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大。 4.注意事项
学案50 传感器的简单使用 一、概念规律题组 1．关于传感器的下列说法正确的是() A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B．金属材料也可以制成传感器 C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确 2．下列说法中正确的是() A．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断 C．电子秤所使用的测力装置是力传感器 D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大 3．在如图1所示的电路中， 图1 电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不远，下列说法正确的是() A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变 4．如图2所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明() 图2 A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大 B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小 C．半导体材料温度升高时，导电性能变差 D．半导体材料温度升高时，导电性能变好 二、思想方法题组
5．(广东单科高考)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性，现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等． (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图3(a)的实物图上连线． (a)(b) 图3 (2)实验的主要步骤： ①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值； ②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关； ③重复第②步操作若干次，测得多组数据． (3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图(b)的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)． 6．如图4所示，图甲为热敏电阻的R—t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．问： 图4 (1)应该把恒温箱内的加热器接在__________(填“A.B端”或“C.D端”)． (2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________ Ω. 一、传感器的工作原理 1．概念：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器．
实验十二传感器的简单使用 1 2 一、研究热敏电阻的特性 3 1.实验原理 4 闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察. 5 2.实验器材 6 半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水. 7 3.实验步骤 8 (1)按图1连接好电路，将热敏电阻绝缘处理； 9 10 图1 11 (2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻12 的阻值，并记下温度计的示数； 13 (3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数14 和多用电表测量的热敏电阻的阻值； 15 (4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录. 16
4.数据处理 17 在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线. 18 19 图2 20 5.实验结论 21 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大. 22 6.注意事项 23 实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相24 同，并同时读出水温. 25 二、研究光敏电阻的光敏特性 26 1.实验原理 27 闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察. 28 2.实验器材 29 光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源. 30 3.实验步骤 31 (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图3所示电路连接好，其中32 多用电表置于“×100”挡； 33
34 图3 35 (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据； 36 (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电37 表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录； 38 (4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，39 并记录. 40 4.数据处理 41 根据记录数据分析光敏电阻的特性. 42 5.实验结论 43 (1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小； 44 (2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量. 45 6.注意事项 46 (1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过47 盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的； 48 (2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零. 49 50 命题点一温度传感器的应用 51
高中物理《传感器的应用实验》教案转载 一、教材分析 本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后，再进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 二、教学目标 1．知识目标： （1）、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。 （2）、知道晶体三极管的放大特性。 (3)、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。 2．能力目标： 通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 3．情感、态度和价值观目标： 培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。 三、教学重点难点 重点：传感器的应用实例。 难点：由门电路控制的传感器的工作原理。 四、学情分析 我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。 五、教学方法 PPT课件，演示实验，讲授 六、课前准备 1．学生的学习准备：预习新课，初步把握实验原理及方法步骤。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻等材料用具。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）情景导入、展示目标。 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？
学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器 这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。（三）合作探究、精讲点拨。 探究一：（！）普通二极管和发光二极管 1、二极管具有单向导电性 2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。 （2）晶体三极管 1、三极管具有电流放大作用。 2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。 3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。 （三）逻辑电路 逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门， 1．与逻辑 对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1. 2．或逻辑 对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0. 3.非门电路 对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。 4.斯密特电路： 斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。 探究点二：应用实例 1、光控开关 电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
实验十二传感器的简单应用 [实验目的] 1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器中的敏感元件． 2．了解传感器在科学技术上的简单应用． [实验原理] 1．传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)． 2．工作过程如图： [实验器材] 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、滑动变阻器、开关、导线等． [实验过程] 1．研究热敏电阻的特性： (1)如图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理． (2)把多用电表置于“欧姆”挡,并选择适当的倍率测出烧杯中没有热水时热敏电阻的阻值,并记下温度计的示数． (3)向烧杯中注入少量的冷水,使热敏电阻浸没在冷水中,记下温度计的示数和热敏电阻的阻值． (4)将热水分几次注入烧杯中,测出不同温度下热敏电阻的阻值,并记录、填表．
(5)画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线． (6)根据实验数据和R-t图线,分析得到热敏电阻的特性． 2．研究光敏电阻的特性： (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按所示电路连接,其中多用电表置于“欧姆”挡． (2)测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值,并记录数据． (3)接通电源,让小灯泡发光,调节滑动变阻器使小灯泡的亮度逐渐增强,观察表盘指针显示电阻阻值的情况,并记录． (4)用黑纸遮住光,观察并记录光敏电阻的阻值. 光照强度弱中强无光照射 阻值/Ω (5),光照增强时电阻减小,光照减弱时电阻增大． [注意事项] 1．在做热敏电阻实验时,加开水后要等一会儿再测其阻值,以使电阻温度与水的温度相同,并同时读出水温、热敏电阻的阻值． 2．光敏电阻实验中,如果效果不明显,可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中,并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的强度． 3．欧姆表每次换挡后都要重新调零． 命题点1 热敏电阻的性质 某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25 ℃～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性．所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R T,其标称值(25 ℃ 时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V,内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀
高中物理传感器的简单使用实验检测题 1．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。 提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，I c约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。 (2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统： ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器 的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②将开关向________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至 ________________________________________________________________________。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 解析：(1)电路图连接如图。 (2)报警器开始报警时，对整个回路有U＝I c(R滑＋R热)，代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变 阻器应选择R2。 (3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻 的阻值，即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a 时，闭合开关，则电路中的电流I＝18 650.0 A≈27.7 mA，超过报警器最大电流20 mA，报警器可能损坏。
实验十二传感器的简单使用 一、研究热敏电阻的特性 1.实验原理 闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察. 2.实验器材 半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水. 3.实验步骤 (1)按图1连接好电路，将热敏电阻绝缘处理； 图1 (2)把多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数； (3)向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值； (4)将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录. 4.数据处理 在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线. 图2 5.实验结论 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大. 6.注意事项 实验时，加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温.
二、研究光敏电阻的光敏特性 1.实验原理 闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察. 2.实验器材 光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器、导线、电源. 3.实验步骤 (1)将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图3所示电路连接好，其中多用电表置于“×100”挡； 图3 (2)先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据； (3)打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录； (4)用手掌(或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录. 4.数据处理 根据记录数据分析光敏电阻的特性. 5.实验结论 (1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小； (2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量. 6.注意事项 (1)实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上的光的多少来达到实验目的； (2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零. 命题点一温度传感器的应用 例1(2016·全国卷Ⅰ·23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警.提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，
高中物理专题-实验十一：传感器的简单应用 一、实验目的 1．认识热敏电阻、光敏电阻等传感器的特性。 2．了解传感器的简单应用。 二、实验器材 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。 三、实验步骤 1.热敏特性实验 按如图所示将一热敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与热敏电阻两端相连.将热敏电阻放入有少量冷水并插有温度计的烧杯中,在欧姆挡上选择适当的倍率,观察表盘所示热敏电阻的阻值;再分几次向烧杯中倒入开水,观察不同温度下热敏电阻的阻值,看看这个热敏电阻的阻值是如何随温度变化的. 2.光敏特性实验 按如图所示将一光敏电阻连入电路中,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻两端相连.在欧姆挡上选择适当的倍率,观察表盘所示光敏电阻的阻值;将手张开放在光敏电阻上方,挡住部分光线,观察表盘所示光敏电阻的阻值;上下移动手掌,观察表盘所示光敏电阻的阻值,总结一下光敏电阻的阻值随光线发生
怎样的变化. 3.光电计数的基本原理 下图是利用光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是接收光信号的仪器,B中的主要元件是光电传感器——光敏电阻.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,供给信号处理系统的电压变高,这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理,就会自动将其转化相应的数字,实现自动计数的功能. 考点一热敏电阻的原理及应用 [典例1]用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将R T和两个适当的固定电阻R1、R2连成如图实-11-1虚线框内所示的电路，以使电路的等效电阻R L的阻值随R T所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L的阻值，测量电路器材如图实-11-2所示，图中的电压表内阻很大。R L的测量结果如表所示。 图实-11-1
第四节传感器的应用实验 教学目标： 1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性. 2、知道晶体三极管的放大特性. 3、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用. 4、综合实验培养动手能力，体会物理知识实际中的应用. 教学重点： 1、了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。 2、温度报警器的电路工作原理 教学难点：光控电路和温度报警器电路的工作原理。 教学方法：PPT课件，演示实验，讲授 教学用具：PPT课件 教学过程： （一）引入新课 随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的． 这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。 （二）新课教学 1．实验1 光控开关 实验原理及知识准备 如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R 2为330 kΩ，试分析其工作原理． 工作原理：白天，光强度较大，光敏电阻R G电阻 值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出 端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗 到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升
到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的 问题：要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？ 分析：应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V，就需要R G的阻值达到更大，即天色更暗。 问题：用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？ 分析：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作电路． 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为动触点，E为静触点．试分析电磁继电器的工作原理． 分析：当线圈A中通电时，铁芯中产 生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动触 点D向下与E接触，将工作电路接通，当 线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔 铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E 分离，自动切断工作电路． 问题：说明控制电路的工作原理。 分析：天较亮时，光敏电阻R G阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻R G电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，R G阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A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． 2．实验2 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化，从而达到报警的目的．这种设计其敏感性是否值
实 验 十 二 传感器的简单使用 突破点(一) 热敏电阻的原理及应用 [典例1] 某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输 出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。 (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在实物图上连线。 (2)实验的主要步骤： ①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值； ②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，______，______，断开开关； ③重复第②步操作若干次，测得多组数据。 (3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得R -t 关系图线，请根据图线写出该热敏 电阻的R -t 关系式：R ＝________＋________t (Ω)。 [解析] 根据R ＝U I 就可求出不同温度下热敏电阻的阻值，并据此绘得R -t 图线。在图线上取两点，当 t 1＝10 ℃时，R 1＝104 Ω，当t 2＝60 ℃时，R 2＝124 Ω，R -t 图线的斜率为 R2－R1 t2－t1 ＝0.4；将图线延长， 图线交于原点，说明t ＝0 ℃时的电阻为100 Ω，故R -t 关系式为R ＝100＋0.4t (Ω)。
[答案] (1)如图所示 (2)②读取温度计示数 读取电压表示数 (3)100 0.4 [由题引知·要点谨记] 1.考查实验原理及连线[对应第 题] 根据实验要求进行连线。电压表应直接并联在待测热敏电阻两侧。 连线时注意电流的流向。 2. 考查实验步骤[对应第 题] 实验过程中应逐步升温，待温度稳定后再读数。实验时应测多组数据，以减小实验误差。 3.考查识图能力和数据处理方法[对应第 题] 根据R ＝U I 求出不同温度下热敏电阻的阻值。 由R-t关系图线找出R 与t 的函数关系式。 本实验的主要误差来源于温度计和电压表的读数。 [集训冲关] 1．(2016·全国乙卷)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c 时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U ，内阻不计)，滑动变阻器R 1(最大阻值为1 000 Ω)， 滑动变阻器R 2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节。已知U 约为18 V ，I c 约为10 mA ；流过报警器的电流超过20 mA 时，报警 器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω。 (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。 (2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R 1”或“R 2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统： ①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a ”或“b ”)端附近，不能置于另一端的原因是 ________________________________________________________________________。
《传感器原理及应用》 实 验 指 导 书 测控技术实验室 2015年9月
实验1 金属箔式应变片 （一）单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数, ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。，对单臂电桥输出电压 U o1= EKε/4。 三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表。 四、实验方法和要求： 1、根据图1—1－1应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R 2、R 3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右 图1－1－1 应变式传感器安装示意图 2、接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器R W3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器R W4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源（注意：当R w 3、R w4的位置一旦确定，就不能改变。一直到做完实验（三）为止）。
实验传感器的简单应用 一、实验目的 1、了解传感器的工作原理 2、能够进行简单的应用 3、能处理涉及三种类型传感器（光电传感器、热电传感器、电容式传感器）问题 二、实验原理 传感器是把非电物理量（如位移、速度、压力、温度、湿度、声强、光照等）转换成易于测量、传输、处理的电学量（如电压、电流、电阻、电容等）的一种组件.如图所示. 其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于利用的信号. 例如： （1）光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号。它是利用光敏电阻的阻值会随光照强度的变化而变化的原理制成的；如果是光电管，它是利用在光照的条件下，电子能逸出物体表面的现象制成的. 光电传感器在实际中有广泛的应用，例如：路灯的控制、光电计数器、烘手机、遥控器、烟雾报警器、磁带的自动控制都是利用光电传感器工作的。 （2）热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号。热电传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的。热电传感器在实际中有广泛的应用.例如： 各种家用电器（空调、冰箱、热水器、饮水机）的温度控制、耳温机.电路中的无结点保护（当电源发生异常时切断电源，电源正常后又自动恢复），都是利用热电传感器工作的.
（3）电容式传感器把角度、深度、压力、位移等信号转换成电容. 三、总结本实验所用的器材. 铁架台、温度计、烧杯、热敏电阻、光敏电阻、冷水、热水、 多用电表、小灯泡、学生电源、导线、开关、电铃或报警器、光 电计数器、滑动变阻器. 四、实验过程 1.研究热敏电阻的热敏特性. (1)按图所示连接好电路，多用电表选择开关置于“R×100档”. (2)将热敏电阻放入有少量冷水并插有温度计的烧杯中，记下温度计的示数和热敏电阻的阻值. (3)将热水分几次注入烧杯中，记下在不同温度下，热敏电阻的阻值. (4)实验结论：热敏电阻的阻值随着温度的升高而_______.（减小） 2.研究光敏电阻的光敏特性 （1）按下图所示连接好电路，多用电表选择开关置于“R ×1 k”档. (2)先测出小灯泡不发光时光敏电阻的阻值. (3)打开电源，让小灯泡发光.调节滑动变阻器，使小灯泡 的亮度由暗变亮，观察光敏电阻的阻值变化情况. (4)实验结论：光敏电阻在光照加强的条件下，其阻值逐渐_______.(减小） 3.光电计数实验 （1）将光电传感器、小灯泡、计数器、学生电 源按下图所示电路连接好. (2)接通电源，使小灯泡发光，照射到光电传感 器上. (3)拿一厚纸板插入光源与光电传感器之间，每插入一次，计数器就记下一次，即计数器开始计数. 4.温度自动报警实验
实验十三传感器的简单应用 【教学目的】 1、观察热敏电阻的阻值是如何随热信号而变化的。 2、观察光敏电阻的阻值是如何随光信号而变化的。 【教学重点】 热敏电阻的阻值随热信号而变化的情况。光敏电阻的阻值随光 信号而变化的情况。 【教学难点】 温度自动控制实验 【实验原理】 传感器是能将所感受到的物理量（如力、热，光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号，转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制的目的。 【注意事项】 使用热敏电阻时，不要让其骤冷骤热，以免损坏。 【实验器材】 1、学生电源， 2、热敏电阻， 3、光敏电阻，3、计数器， 4、放大器， 5、烧杯2个， 6、温度计， 7、手电筒， 8、水瓶， 9、水桶，10电壶。 【实验步骤】
1、将热敏电阻两端与多用电表两表笔相连，接入有少量冷 水并插有温度计的烧杯中，将组装成如图所示的实验装置。 将多用电表的选择开关置于欧姆档并选择适当的倍率，观 察表盘所示热敏电阻的阻值。分若干次向烧杯中倒入开 水，，观察不同温度下热敏电阻阻值。 2、将光敏电阻和多用电表连接成如图所示的电路：将多用 电表选择开关置于电阻朱的适当倍率上，用手电筒的光照 射光敏电阻，观察电表指示的阻值。 3、观察光电计数的实验。 3、实验结论：热敏电阻的阻值随温度升高而变小，光敏电 阻的阻值有光照时阻值变小。 【实验小结】 该实验使用的电源只能用6V的稳压电源，若改用甲电池或干电池，都会因为电流太大，而损坏放大器。 【作业布置】 设计温度自动控制装置：要求温度升高自动报警。
实验16:传感器的简单应用 【例1】如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻.此光电计数器的基本工作原理是 ( ) A.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压 B.当有光照射R1时,信号处理系统获得低电压 C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 答案 AC 【例2】某同学用时间传感器代替秒表做“用单摆测重力加速度”的实验,他的设计如图甲所示;长为L的摆线一端固定在铁夹台上,另一端连接一质量为m,半径为r的小球,在摆线上紧邻小球处套有一小段轻细挡光管,当单摆摆动到平衡位置时,挡光管就能挡住从光源 A正对光敏电阻R1发出的细光束,信号处理系统就能形成一个电压信号,如图乙所示,R2为定值电阻. (1)某同学用10分度的游标卡尺测小球的直径,如图丙所示.正确的读数是 mm. (2)R1两端的电压U与时间t的关系如图乙所示,则用此装置测得单摆的周期为 . (3)当有光照射R1时,信号处理系统获得的是 (填“高电压信号”或“低电压信号”). 答案（1）20.8 （2）2T0（3）低电压信号 【例3】某同学为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图中的装置所示,测量时先调节输入电压,使转换器空载时的输出电压为零,而后在其受压面上放一个物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有以下器材:力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上).请完成对该物体质量的测量.
(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在图所示的方框中画出完整的测量电路图. (2)简要说明测量步骤,求出比例系数k ,并测出待测物体的质量m . (3)请设想实验中可能会出现的一个问题. 答案 （1）由变阻器可组成调压电路,其中调节范围大的是由电源与滑动变阻器组成分压式电路;而电压的测量只需一只电压表即可.电路如下图所示. (2)测量步骤与结果如下:①调节滑动变阻器,使力电转换器的输出电压为零;②将已知质量的砝码m 0放在力电转换器上,记下输出电压U 0;③将待测物放在力电转换器上,记下输出电压U . 由U 0=km 0g 得k =g m U 00;又U =kmg ,所以m =0 0U U m (3)①待测物体质量超出力电转换器量程;②电源电压不够而输出电压一开始调不到零. 【例4】用光敏电阻为传感器,利用以下器材:滑动变阻器、交变电源、继电器、灯泡、开关、导线等.设计安装一个白天自动关灯、夜晚自动开灯的路灯自动控制装置. (1)请写出所缺器材. (2)画出电路原理图,并简要说明其工作原理. 答案 (1)要安装这样的路灯自动控制装置,缺少以下器材和元件:光敏电阻,电池. (2)装置电路图如图所示,其工作原理简述如下:合上开关S,在白天时有光照射光敏电阻,其阻值变小,电流变大,调节滑动变阻器,使电流达到继电器的动作电流,继电器吸动铁片开关,路灯脱离交流电源而熄灭(滑动变阻器调节好以后不再变动,也可用固定电阻代替). 到夜晚,光线变暗,光敏电阻阻值变大,电流变小,继电器的电磁铁吸铁片的力减弱,在弹簧的弹力作用下,接交流电源的开关重新闭合,灯泡又开始发光.