第四节：传感器的应用实验.ppt.

高频考点例析
图10－8－6
高频考点例析
【解析】 本题考查学生对基本 电路的了解和基本仪器的使用，考查 推理能力、实验与探究能力、实际应 用能力．
(1)如图10－8－7所示．
图10－8－7
高频考点例析
(2)②读取温度计示数 读取电压 表示数
(3)将图线延长求得图线在纵轴上 的截距为100 Ω，在图线上任取两点求 得图线的斜率为0.400，所以R－t关系 式为R＝100＋0.400 t(Ω)．
高频考点例析
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全， 往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间 从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如 何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说 明．
图10－8－5
高频考点例析
(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．
高频考点例析
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．请根据如图10－8－6所示的 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)．
本实验误差主要来源于温度计 和欧姆表的读数．
高频考点例析
题型一 实验原理、数据分析与步骤的考查
例1 (2008年高考广东卷)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．
高频考点例析

压力 F/N
电阻 R/Ω
0 50 100 150 200 250 300 … 300 270 240 210 180 150 120 …
(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？
答案 15.6 mA
解析 依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1 ＝300 Ω，电路中的电流为I1＝RU1＝43.0608 A＝15.6 mA，所以该秤零刻度线 应标在电流表刻度盘的15.6 mA处.
5.有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图8所示.它主要由三部分构 成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化 的电阻器)、显示体重的仪表 (其实质是电流表).其中AO∶BO＝5∶1.已 知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力 F/N
0 50 100 150 200 250 300 …
总电流增大，则R1两端的电压增大，而路端电压减小，所以灯泡两端的
电压减小，灯泡变暗，选项B、D正确，C错误.
答案：ABD
9.(电阻应变片、力传感器的应用)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，
有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图
如图11甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降
二、热敏电阻的应用
2.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Ic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，Ic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.

2020/3/17
25
智能化光电开关的自学习过程示意图
学习指示灯 阈值开关
2020/3/17
26
表面反射率
对于漫反射式光电开关发出的光线需 要被检测物表面将足够的光线反射回接收 器，所以检测距离和被检测物体的表面反 射率及粗糙程度将决定接收器接收到光线 强度，被检测物体的表面还应尽量垂直于 光电开关的发射光线。
2020/3/17
22
反射型光电开关外形
信号 电源 指示 指示
2020/3/17
23
反射型光电开关外形（续）
灵敏度调节电位器
2020/3/17
24
智能化自学习型光电开关
常规反射型光电开关的动作距离是不变的 （与型号有关），当检测流水线上的漫反射物 体时，必须调节安装距离，十分不方便。自学 习型光电开关上设置了一只阈值开关，当流水 线上的被检测物体到达光电开关面前时，按下 阈值开关数秒，待“学习”指示灯闪亮停止后， 内部的微处理器就记住了两者之间的距离，就 能在一定的允许范围内，可靠地对之后来到的 被检测物体作出反应。当流水线上的被检测品 种改变时，只需再次“学习”，而不必调节机 械安装螺丝。
安全区示警
2020/3/17
15
反射型光电开关
反射型光电开关分为两种情况：反 射镜反射型及被测物漫反射型（简称散 射型）。
反射镜反射型光电开关采用较为方便 的单侧安装方式，但需要调整反射镜的角 度以取得最佳的反射效果。反射镜通常使 用三角棱镜，它对安装角度的变化不太敏 感，有的还采用偏光镜，它能将光源发出 的光转变成偏振光（波动方向严格一致的 光）反射回去，提高抗干扰能力。
光电断续器外形
2020/3/17
34
光电断续器外形（续）

应原理把振动信号变换成电信号。主 要由磁路系统、惯性质量、弹簧阻尼 等部分组成。在传感器壳体中刚性地 固定着磁铁，惯性质量（线圈组件） 用弹簧元件悬挂于壳体上。
工作时，将传感器安装在机器上，在机器振动时，
线圈与磁铁相对运动、切割磁力线，产生感应电压，
该信号正比于被测物体的振动速度值，对该信号进行
积分放大处理即可得到位移信号。
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
第四节 变磁阻式传感器的应用
一、电感式压力传感器的应用
•当压力进入膜盒时，膜盒
的顶端在压力P 的作用下 产生与压力P 大小成正比
的位移，于是衔铁也发生 移动，从而使气隙发生变 化，流过线圈的电流也发 生相应的变化，电流表A的 指示值就反映了被测压力 的大小。
线圈 铁芯
衔铁
U～ A
膜盒
P
图4－30 变隙电感式压力传感器结构图
线路板
差动变压器 衔铁
底座 膜盒
接头 图5.20 微压传感器
壳体
插头 通孔
图5.21 CPC型差压计
2021/2/20
3
1、测量振动和加速度 差动变压器式加速度传感器:由悬臂梁和差动变压器构成。测量时，将 悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动 体相连， 此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加 速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以 Δx(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。
B
1
2
2021/2/20
1—悬 臂 梁 ； 2—差 动 变 压 器 1

3.2.3、信号显示电路
由 AT89C52单片机和 LED 显示器组成, 单片 机的I/O口线数据采用串行输入并行输出, LED显示 器采用共阳极接法。
图16 信号显示电路
串行输入并行输出
MCS-51 RXD TXD
串行 数据
P 3 .0
1
2
P 3 .1
8
移位 脉冲
74LS164
A B CLK
＋ 5V
1-触发器叶片 2-槽口 3-分电器转轴 4-永久磁铁 5-霍尔集成 电路（PNP型霍尔IC）
a）原理图
b）霍尔IC及点火线圈高压侧输出波形
1—点火开关 2—达林顿晶体管功率开关 3—点火线圈低压
侧 4—点火线圈铁心 5—点火线圈高压侧 6—分火头 7—
火花塞
比较适用于小位移的机械振动
磁场分布越均 匀输出线性越 好
图2 霍尔效应原理图
感应电动势U在半导体膜上产生电场，于是电子在受到
电场力fE的作用，方向与洛伦兹力相反。 fE =eU/b
D
EH
C
图3 霍尔效应原理图
1.1、霍尔传感器材料
1．锗(Ge)，N型及P型均可。 2．硅(Si)．N型及P型均可。 3．砷化铟(InAs)和锑化铟(InSb)，这两 种材料的特性很相似。
单片机信号处理
信号处理电路输出端与 AT89C52 单片机的 INT1引 脚相连，由 INT1 引脚接收转速脉冲信号，进而控制单 片机内部定时计数器 T1 的启动和停止。当INT1 低电平 时启动计数，高电平时停止计数。此时计数器中记得的 数值m 为12分频时钟的周期数。该装置采用 T 法测速， 因此转速测量公式为n=60f/zm。其中f 为AT89C52的内部 时钟脉冲频率，m 为单片机响应中断从计数器 T1 读出 的计数值。60代表每分钟的转速。z为齿轮信号盘每转输 出的脉冲个数。

v=2πR f，其中R为车轮的半径，f为单位时间内
车轮转过的圈数；若车轮的齿数为P，则转一圈应
有P个脉冲被B接收到，因此有
有 v 2Rn
f
n 代入上式，
P
P
同样，根据行程的意义，应有，其中f为整个行
程中车轮转过的圈数；而
f N ，所以
P
s 2RN
P
可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半
径R和齿轮齿数P，速度和行程的表达式如上面两
断续的光脉冲转换成电压脉冲三、光传感器的应用——火灾报警器 1、结构图
2、工作原理：在没有发生火灾时，光电三极管收不 到LED发出的光，呈现高电阻状态。当发生火灾时， 产生大量烟雾，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使 部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感 器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
非电学量———传感器———电学量
好处：容易测量
5、火灾报警器
光———电流变化———控制电路通断 非电学量———传感器———电学量———控制电路通断
传感器的应用模式
容易控制 容易测量显示
4、自动排气扇，其中A为水汽传感器，当水 汽的浓度增大时，其内部电阻减小
水汽浓度———电流———控制电路通断
非电学量———传感器———电学量———控制电路通断
小结
1、温度传感器 （1）电饭锅 的应用 （2）测温仪
2、光传感器 （1）鼠标器 的应用 （2）火灾报警器
温度传感器的应用
【例1】如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作
的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，
它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当 a、