第2講常見傳感器的工作原理第3講大顯身手的傳感器 目標(biāo)定位1.認(rèn)識(shí)光敏電阻和熱敏電阻這兩種敏感元件，知道其特性.2.理解光電傳感器和溫度傳感器的工作原理.3.了解傳感器的設(shè)計(jì)思路，了解生活中傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用及給人類生產(chǎn)、生活帶來(lái)的便利一、光電傳感器的原理1光電傳感器是一種能夠感受光信號(hào)，并按照一定規(guī)律把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置2光敏電阻在被光照射時(shí)，它的電阻發(fā)生變化，這樣光敏電阻可以把光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量3光敏電阻的阻值隨光照的增強(qiáng)而減小4常見的光電傳感器：光敏電阻、光敏晶體管、光電二極管、光電三極管、光電池等，它們都是利用某些物質(zhì)在光照射下電學(xué)特性隨之變化的性質(zhì)制成的二、探究溫度傳感器的原理1溫度傳感器溫度傳感器是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的裝置常見的溫度傳感器有熱敏電阻和熱電偶等2熱敏電阻熱敏電阻利用半導(dǎo)體材料制成，其電阻值隨溫度變化明顯3熱敏電阻器的兩種型號(hào)及其特性熱敏電阻是電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度的升高而增大的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻；電阻值隨溫度的升高而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻三、傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用舉例1洗衣機(jī)水位控制裝置壓力傳感器如圖1所示，筒中水位到達(dá)設(shè)定的高度時(shí)，凸起的膜片使動(dòng)觸點(diǎn)a與靜觸點(diǎn)b脫離，并與靜觸點(diǎn)c接觸，從而接通控制電路，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥門，接通洗滌電動(dòng)機(jī)電源，開始洗滌衣物圖12自動(dòng)門的開關(guān)紅外線傳感器接收人體發(fā)出的紅外線，產(chǎn)生電壓輸出信號(hào)3指紋識(shí)別器電容式傳感器獲取指紋信息，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)4機(jī)器人中的傳感器分類一、光電傳感器原理1光敏電阻的特點(diǎn)：阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小2光敏電阻的機(jī)理：光敏電阻一般由半導(dǎo)體材料做成，當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照而溫度升高時(shí)，會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時(shí)也形成更多的空穴，導(dǎo)電性能變好，電阻變小例1如圖2所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)()圖2A電壓表的示數(shù)增大BR2中電流減小C小燈泡的功率增大D電路的路端電壓增大答案ABC解析當(dāng)光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由路端電壓減小，而R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項(xiàng)正確；結(jié)合干路電流增大知流過(guò)小燈泡的電流必增大，則小燈泡的功率增大，C項(xiàng)正確二、探究溫度傳感的原理1熱敏電阻(1)特點(diǎn)：熱敏電阻的阻值大小與溫度的高低有關(guān)溫度變化，阻值有明顯變化(2)分類：由半導(dǎo)體材料制成，其導(dǎo)電性能對(duì)溫度的變化很敏感，熱敏電阻所用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類：正溫度系數(shù)熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻正溫度系數(shù)的熱敏材料(PTC)，它的電阻隨溫度上升而增大負(fù)溫度系數(shù)的熱敏材料(NTC)，它的電阻隨溫度的上升而減小臨界溫度系數(shù)的熱敏材料(CTC)，它的電阻在很小的溫度范圍(臨界)內(nèi)急劇減小2金屬熱電阻特點(diǎn)：電阻率隨溫度的升高而增大例2如圖3所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴P(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是()圖3A如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C如果R為NTC熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變小，讀數(shù)變化非常明顯D如果R為NTC熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變小，讀數(shù)變化不明顯答案C解析若為金屬熱電阻，溫度升高后，電阻變大，讀數(shù)變化不明顯，A、B錯(cuò)若為熱敏電阻，讀數(shù)將明顯變化，C對(duì)，D錯(cuò)例3關(guān)于光敏電阻和熱敏電阻，下列說(shuō)法中正確的是()A光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小，隨光照的減弱而增大B光敏電阻是能把光照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電流這個(gè)電學(xué)量的傳感器C熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對(duì)溫度感知很靈敏D熱敏電阻是把熱量這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量的傳感器答案A解析光敏電阻是把光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電阻的元件；熱敏電阻是把溫度轉(zhuǎn)換為電阻的元件，故B、D錯(cuò)誤；熱敏電阻和光敏電阻都是半導(dǎo)體材料制成的，半導(dǎo)體具有光敏性和熱敏性，金屬鉑與熱敏電阻相反，故C錯(cuò)誤三、自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)例4如圖4所示為小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈，P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片，K為彈簧，S為一對(duì)觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動(dòng)控制的要求，其工作方式是()圖4AA與B接信號(hào)電壓，C與D跟被控電路串聯(lián)BA與B接信號(hào)電壓，C與D跟被控電路并聯(lián)CC與D接信號(hào)電壓，A與B跟被控電路串聯(lián)DC與D接信號(hào)電壓，A與B跟被控電路并聯(lián)答案A解析由圖可知A、B是電磁繼電器線圈，所以A、B應(yīng)接信號(hào)電壓，線圈隨信號(hào)電壓變化使電磁繼電器相吸或排斥，從而使C、D接通或斷開，進(jìn)而起到控制作用，故正確答案為A.光傳感器的應(yīng)用1如圖5所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡(jiǎn)易水污染指示器，下列說(shuō)法中正確的是()圖5A嚴(yán)重污染時(shí)，LDR是高電阻B輕度污染時(shí)，LDR是高電阻C無(wú)論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定D該儀器的使用不會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊懘鸢窤解析嚴(yán)重污染時(shí)，透過(guò)污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對(duì)，B錯(cuò)；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響電阻會(huì)發(fā)生變化，C錯(cuò)；白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同，或多或少會(huì)影響LDR的電阻，D錯(cuò)溫度傳感器的應(yīng)用2如圖6所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡的亮度變化是_，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是()圖6A小燈泡的電阻發(fā)生了變化B小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化答案變暗C解析電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻也增大，電路中電流減小，根據(jù)PI2R知，小燈泡的實(shí)際功率減小，所以變暗自動(dòng)控制電路的分析與設(shè)計(jì)3如圖7所示為一自動(dòng)控制溫度的電路圖，請(qǐng)說(shuō)明其工作原理圖7答案見解析解析當(dāng)開關(guān)P在彈簧拉力作用下拉到上面與a接觸時(shí)，電熱絲工作；隨著溫度升高，熱敏電阻溫度升高，阻值減小，通過(guò)電磁鐵的電流增大，電磁鐵磁性增強(qiáng)到一定程度時(shí)把P吸到b，電熱絲停止工作，指示燈亮.