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第5章 傳感器及其應用 傳感器 一、敏感元件的特點及應用 　本章敏感元件有熱敏電阻和光敏電阻．它們的特點如下： 1．熱敏電阻是由半導體材料制成，阻值隨溫度升高而減?。? 2．光敏電阻是由半導體材料制成，阻值隨光照強度的增強而減?。? 例1　如圖1所示，RT為正溫度系數(shù)熱敏電阻，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，電壓表為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是(　　) 圖1 A．熱敏電阻溫度升高，其他條件不變 B．熱敏電阻溫度降低，其他條件不變 C．光照增強，其他條件不變 D．光照減弱，其他條件不變 答案　BD 解析　電壓表示數(shù)增大，而R3為定值電阻，說明流經(jīng)R3的電流增大，由電路結構可知，這可能是由于RT阻值減小或R1阻值增大，由熱敏電阻和光敏電阻特性知，可能是由于溫度降低或光照減弱，故B、D正確，A、C錯誤． 例2　小強用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制．經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒有故障．原理圖如圖2所示，下列對故障判斷正確的是(　　) 圖2 A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障 B．只可能是溫度設定裝置出現(xiàn)故障 C．熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現(xiàn)故障 D．可能是加熱器出現(xiàn)故障 答案　C 解析　由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設定出現(xiàn)故障都會向控制器傳遞錯誤信息，導致控制器發(fā)出錯誤指令，故C正確，A、B錯誤；若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會使溫度持續(xù)升高，故D錯誤． 二、生活中的傳感器 　傳感器一般是把非電學量轉換為電學量，因此往往與電子元件一起構成電路，比較常見的傳感器都可以與電路進行組合，所以一定要注意電路分析，特別是要弄清楚各種敏感元件的特性及各種常用電子元件的工作特點，并針對具體問題具體分析，靈活處理． 例3　某同學設計的家庭電路保護裝置如圖3所示，鐵芯左側線圈L1由火線和零線并行繞成．當右側線圈L2中產(chǎn)生電流時，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關K，從而切斷家庭電路．僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場，下列說法正確的有(　　) 圖3 A．家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時，開關K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，開關K將被電磁鐵吸起 答案　ABD 解析　由于零線、火線中電流方向相反，產(chǎn)生的磁場方向相反，所以家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零，選項A正確；家庭電路發(fā)生短路和用電器增多時均不會引起L2中磁通量的變化，選項B正確，C錯誤；地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，線圈L1中磁場的變化引起L2中 磁通量的變化，產(chǎn)生感應電流，吸起開關K，切斷家庭電路，選項D正確． 例4　如圖4甲所示，為熱敏電阻的R－t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100 Ω.當線圈的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動勢E＝9.0 V，內(nèi)阻可以不計．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．則 圖4 (1)應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)． (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在50℃，可變電阻R′的阻值應調(diào)節(jié)為________Ω. 答案　(1)A、B端　(2)260 解析　(1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應接在A、B端．當線圈中的電流較小時，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高． (2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當線圈中的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方來，則恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低．隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當線圈的電流小于20 mA時，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度．要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在50C，即50C時線圈內(nèi)的電流為20 mA.由閉合電路歐姆定律I＝，r為繼電器的電阻．由題圖甲可知，50C時熱敏電阻的阻值為90 Ω，所以R′＝－(r＋R)＝260 Ω.