第五章 傳感器知識(shí)梳理 認(rèn)識(shí)傳感器 1．神奇的傳感器 (1)干簧管是一種能夠感知磁場(chǎng)的傳感器。 (2)樓道燈白天不亮，晚上有聲音時(shí)亮，是因?yàn)闃堑赖臒舭惭b了“聲控—光探”開關(guān)。 (3)一些賓館安裝了自動(dòng)門，當(dāng)有人走近時(shí)，門會(huì)自動(dòng)打開，是因?yàn)樽詣?dòng)門安裝了紅外線傳感器。 (4)交通警察在檢查司機(jī)是否酒后開車時(shí)，用的是“便攜式酒精檢測(cè)儀”，上面安裝了乙醇傳感器。 (5)傳感器的定義：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等被測(cè)量，并能夠把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的如電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的裝置。 (6)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的意義：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制。 2．傳感器的種類 (1)物理傳感器：利用物質(zhì)的物理特性或物理效應(yīng)制作而成的傳感器，如力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等。 (2)化學(xué)傳感器：利用電化學(xué)反應(yīng)原理，把無機(jī)或有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，如離子傳感器、氣體傳感器等。 (3)生物傳感器：利用生物活性物質(zhì)的選擇性來識(shí)別和測(cè)定生物化學(xué)物質(zhì)的傳感器。如酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、?xì)胞傳感器等。 3．傳感器的組成與應(yīng)用模式 (1)傳感器的基本組成部分 ①敏感元件：能直接感受或響應(yīng)外界被測(cè)非電學(xué)量的部分。 ②轉(zhuǎn)換元件：能將敏感元件輸出的信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分。 (2)傳感器應(yīng)用的一般模式 第2節(jié) 常見的傳感器的工作原理及應(yīng)用 1．光敏電阻 (1)特點(diǎn)：光照越強(qiáng)，電阻越小。 (2)原因：光敏電阻的構(gòu)成物質(zhì)硫化鎘為半導(dǎo)體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能差；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。 (3)作用：把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。 2．金屬熱電阻 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，如圖所示為某金屬導(dǎo)線電阻的溫度特性曲線。 3．熱敏電阻 熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，其電阻值隨溫度的變化非常明顯，如圖所示為某一熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的特性曲線。 4．電阻應(yīng)變片 (1)定義：其電阻隨著它所受機(jī)械形變的變化而變化的力敏元件。 (2)分類：金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片。 (3)力傳感器：由金屬梁和電阻應(yīng)變片組成，是電子秤中所使用的測(cè)力器件。 (4)電容式傳感器：通過測(cè)定電容器的電容來確定極板的正對(duì)面積、極板間的距離以及極板間的電介質(zhì)中某個(gè)物理量變化的傳感器。 第3節(jié) 利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置 實(shí)驗(yàn)一　門窗防盜報(bào)警裝置 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．了解門窗防盜報(bào)警裝置的工作原理。 2．了解干簧管和繼電器的特點(diǎn)和在裝置中的作用。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．干簧管 (1)特點(diǎn)：感知磁場(chǎng)是否存在的傳感器。 (2)作用：將磁場(chǎng)的存在與否轉(zhuǎn)換為電路的通斷。 2．繼電器 (1)特點(diǎn)：繼電器線圈中有電流通過時(shí)，開關(guān)與觸點(diǎn)a接通，無電流時(shí)，開關(guān)與觸點(diǎn)b接通。 (2)作用：將繼電器中電流的有無轉(zhuǎn)換為指示燈和蜂鳴器電路的控制，相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)的雙向開關(guān)。 3．實(shí)驗(yàn)電路 4．工作原理 閉合開關(guān)S，系統(tǒng)處于防盜狀態(tài)，當(dāng)門窗緊閉時(shí)，磁體M使干簧管處于導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器使開關(guān)c與觸點(diǎn)a接通，二極管LED發(fā)光。當(dāng)門窗開啟時(shí)，磁體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電，使開關(guān)轉(zhuǎn)換為c、b接通，蜂鳴器H發(fā)聲報(bào)警。 三、實(shí)驗(yàn)器材 干簧管SA、繼電器、發(fā)光二極管LED、電阻R(330 Ω)、蜂鳴器H、電源、小磁體、開關(guān)等。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．連接電路前，要先判斷一下干簧管是否可以正常工作。用磁體直接靠近干簧管，觀察簧片能否正常動(dòng)作。 2．確定各元件可以正常工作后，按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路。 3．接通電源后，將磁體靠近和離開干簧管，分別觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)二　光控開關(guān) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1．了解光控開關(guān)的工作原理。 2．練習(xí)利用光控開關(guān)制作自動(dòng)控制設(shè)備。 二、實(shí)驗(yàn)原理 1．晶體三極管 (1)兩種類型 (2)三個(gè)電極 ①發(fā)射極e，②基極b，③集電極c。 (3)重要特性 ①從基極輸入一個(gè)較小的電流，就會(huì)在集電極獲得較大的電流，這就是三極管的電流放大作用。 ②在控制電路中具有完成斷路和接通的開關(guān)作用。 2．光控開關(guān) (1)電路圖 (2)工作原理 當(dāng)光照較強(qiáng)時(shí)，RG較小，加在基極上電壓較小，三極管不導(dǎo)通，LED不亮；當(dāng)光線較弱時(shí)，RG阻值增大，加在基極上電壓增大，當(dāng)達(dá)到一定程度后，三極管被導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED開始發(fā)光。 3．光控開關(guān)控制電路 (1)電路圖 (2)工作原理 當(dāng)環(huán)境光比較強(qiáng)時(shí)，光敏電阻RG的阻值很小，三極管不導(dǎo)通，繼電器所在的回路相當(dāng)于斷路；當(dāng)環(huán)境光線比較暗時(shí)，光敏電阻RG阻值較大，三極管導(dǎo)通，集電極電流較大，驅(qū)動(dòng)繼電器吸合開關(guān)S，點(diǎn)亮燈泡L。(注：與繼電器并聯(lián)的二極管D，提供自感電流釋放通路，以保護(hù)三極管不被燒壞。) 三、實(shí)驗(yàn)器材 可調(diào)電阻R1(最大電阻為51 kΩ)、限流電阻R2(330 Ω)、光敏電阻RG、三極管VT、發(fā)光二極管LED、繼電器、小燈泡L(6 V、0.3 A)、二極管D、電源等。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．按照實(shí)驗(yàn)電路圖連接電路，檢查無誤后，接通電源。 2．讓光敏電阻RG受到白天較強(qiáng)的自然光照射，調(diào)節(jié)電阻R1使發(fā)光二極管LED或小燈泡L剛好不發(fā)光。 3．遮擋RG，當(dāng)光照減弱到某種程度時(shí)，就會(huì)看到發(fā)光二極管LED或小燈泡L發(fā)光。 4．讓光照加強(qiáng)，當(dāng)光照增強(qiáng)到某種程度時(shí)，發(fā)光二極管LED或小燈泡L熄滅。 五、注意事項(xiàng) 1．安裝前，對(duì)器材進(jìn)行測(cè)試，確保各元件性能良好后，再進(jìn)行安裝。 2．光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)中，二極管連入電路的極性不能反接，否則將燒壞門電路集成塊。 3．光控開關(guān)實(shí)驗(yàn)中要想天更暗時(shí)“路燈”才會(huì)亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些。

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