學(xué)習(xí)目標(biāo) 理解溫度傳感器的應(yīng)用――電飯鍋的結(jié)構(gòu)及工作原理 了解溫度傳感器的應(yīng)用――各種數(shù)字式測(cè)溫儀的特點(diǎn)及測(cè)溫元件 理解光傳感器的應(yīng)用――機(jī)械式鼠標(biāo)器的構(gòu)造及工作原理 了解光傳感器的應(yīng)用――火災(zāi)報(bào)警器的構(gòu)造及工作原理 會(huì)用各類(lèi)傳感器（光傳感器、溫度傳感器等）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制電路 課本導(dǎo)讀 溫度傳感器的應(yīng)用――電飯鍋 電飯鍋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖6－3－1所示）：電飯鍋主要由接線(xiàn)螺釘、觸點(diǎn)、轉(zhuǎn)軸、開(kāi)關(guān)按鈕、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、彈簧、內(nèi)膽底等構(gòu)成．其中＿＿＿＿＿＿為主要元件，它是用＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿混合燒結(jié)而成的．它的特點(diǎn)主要有：常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是上升到＿＿＿＿＿＿時(shí)，就失去＿＿＿＿＿＿性，不能被磁體吸引了．該溫度在物理學(xué)中稱(chēng)為該材料的＿＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿＿． 圖6－3－1 電飯鍋的工作原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿． 溫度傳感器的應(yīng)用―――測(cè)量?jī)x 測(cè)溫儀的原理：溫度傳感器要以把＿＿＿＿＿＿轉(zhuǎn)換成＿＿＿＿＿＿，再由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來(lái)．這就是指針式測(cè)溫儀和數(shù)字式測(cè)溫儀的原理．由于電信號(hào)可以遠(yuǎn)距離傳輸，所以應(yīng)用溫度傳感器可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫． 測(cè)溫元件：它可以是＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿（利用該元件可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)溫）． 光傳感器的應(yīng)用――鼠標(biāo)器 機(jī)械式鼠標(biāo)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：它由一個(gè)滾球、兩個(gè)滾軸、兩個(gè)＿＿＿＿＿＿（它的邊緣開(kāi)有許多等間距的小齒）、兩個(gè)＿＿＿＿＿＿（LED）、還有兩個(gè)＿＿＿＿＿＿（兩個(gè)光傳感器）等組成的． 機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理：當(dāng)鼠標(biāo)器在桌面上移動(dòng)時(shí)，滾球的運(yùn)動(dòng)通過(guò)＿＿＿＿＿＿帶動(dòng)兩個(gè)＿＿＿＿＿＿轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外線(xiàn)接收管就收到的＿＿＿＿＿＿，輸出相應(yīng)的＿＿＿＿＿＿．計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x，y兩個(gè)方向的脈沖信號(hào)，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的＿＿＿＿＿＿． 光傳感器的應(yīng)用――煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器 煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器的構(gòu)造：帶孔的罩子內(nèi)裝有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和不透明的檔板． 煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器的工作原理：平時(shí)，＿＿＿＿＿＿收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)＿＿＿＿＿＿狀態(tài)．煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有＿＿＿＿＿＿作用，使部分光線(xiàn)照射到＿＿＿＿＿＿，其電阻變＿＿＿＿＿＿，與傳感器連接的電路檢測(cè)發(fā)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)． 圖6－3－2 典型例題 【例1】　如圖6－3－2是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)控溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開(kāi)關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)（103℃）時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)．S2是一個(gè)自動(dòng)控控溫開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80℃時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈，分流電阻R1＝R2＝500Ω，加熱電阻絲R3＝50Ω，兩燈電阻不計(jì)． 分析電飯煲的工作原理 計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比． 簡(jiǎn)要回答，如果不閉合開(kāi)關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？ 【解析】（1）電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動(dòng)閉合，同時(shí)手動(dòng)閉合S1，這時(shí)黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃，S2自動(dòng)斷開(kāi)，S1仍閉合；水燒開(kāi)后，溫度升高到103℃時(shí)，開(kāi)關(guān)S1自動(dòng)斷開(kāi)，這時(shí)飯已經(jīng)煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)．由于散熱，待溫度將至70℃時(shí)，S2自動(dòng)閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到80℃時(shí)，S2又自動(dòng)斷開(kāi)，再次處于保溫狀態(tài)． （2）加熱時(shí)電飯煲消耗的電功率P1＝U2/R并，保溫時(shí)電飯煲消耗的功率P2＝ SKIPIF 1 < 0 ，兩式中 SKIPIF 1 < 0  從而有 SKIPIF 1 < 0  如果不閉合開(kāi)關(guān)S1，開(kāi)始S2總是閉合的，R1被短路，功率為P1，當(dāng)溫度上升到80℃時(shí)，S2自動(dòng)斷開(kāi)，功率降為P2，溫度降到70℃，S2自動(dòng)閉合……溫度只能在70℃――80℃之間變化，不能把水燒開(kāi)，不能煮熟飯． 【例2】　如圖6－3－3所示為實(shí)驗(yàn)小車(chē)中利用光電脈沖測(cè)量車(chē)速和行程的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車(chē)上，C為小車(chē)的車(chē)輪．車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A發(fā)出的光束通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電路記錄和顯示．若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間的脈沖數(shù)n，累積脈沖數(shù)為N，則要測(cè)出小車(chē)的速度和行程還必須測(cè)量的物理數(shù)據(jù)是＿＿＿＿＿＿＿；小車(chē)速度的表達(dá)式為V＝＿＿＿＿＿＿＿；行程的表達(dá)式為s＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿． 圖6－3－3 【解析】小車(chē)的速度等于車(chē)輪的周長(zhǎng)與單位時(shí)間內(nèi)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的乘積．設(shè)車(chē)輪的半徑為R，單位時(shí)間內(nèi)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為k，則有V＝2πRk． 若齒輪的齒數(shù)為P，則齒輪轉(zhuǎn)一圈，電子電路顯示的脈沖數(shù)即為P，已經(jīng)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，所以單位時(shí)間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為n/P．由于齒輪與車(chē)輪同軸相連，他們?cè)趩挝粫r(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)相等，即k＝n/P． 由以上兩式可得：v＝2πRn/P． 同理，設(shè)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的累積圈數(shù)為k，則有s=2πRk，，且k＝N/P，所以s＝2πRN/P 可見(jiàn)，要測(cè)小車(chē)的速度v和行程s，必需測(cè)出單位時(shí)間的脈沖數(shù)n和累積脈沖數(shù)N，車(chē)輪半徑R和齒輪的齒數(shù)P． 【答案】　車(chē)輪的半徑R和齒輪的齒數(shù)P：2πRn/P　　2πRN/P

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3 傳感器的應(yīng)用（二）

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