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第三章传感器第3节生活中的传感器第三章传感器1.了解日常生活中常见的一些传感器及其应用．(重点＋难点)2．感受传感器技术给人类生活带来的便利，了解传感器应用的设计思路．(难点)一、洗衣机中的传感器1．______传感器；2．负载量传感器；3．______传感器；4．______传感器；5．洗涤粉传感器；6．脏污程度传感器；7．______传感器．水位水温布质脱水二、电冰箱中的传感器1．电冰箱主要由______系统和______系统两大部分组成．控制系统主要包括：______自动控制、除霜温度控制、______及过电流保护等．2．电冰箱运行时，由温度传感器组成的________按设定的冰箱温度自动接通和断开电路，控制____________的启动与停止．制冷控制温度过热温控器制冷压缩机三、家用报警器1．有害气体报警器和______气体报警器．2．______防盗报警器和冲击防盗报警器．3．冲击防盗报警器由冲击传感器和__________两部分组成．其工作原理是：在静止状态下，不论传感器置于何种状态，钢球和外壳呈______状态不会导通，一旦传感器受到外力冲击时，钢球受到扰动产生运动与外壳______，便可触发__________，使报警装置开始工作．可燃敲击执行电路断开接通执行电路四、传感器与人的感官1．光传感器→人的眼睛．2．化学、生物传感器→人的鼻、舌．3．力学和振动传感器、温度传感器→人的手、足、皮肤等．4．声传感器→耳朵．5．湿度、大气压传感器→人的整体感觉作出的判断．夜晚，楼梯上漆黑一片，但随着我们的脚步声响，楼梯的灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭．这种楼梯灯控制装置好像能“看见”我们的到来，开灯迎接；又好像能“听到”我们的离去，关灯节能．这种“人性化”的功能是靠什么实现的呢？提示：靠电路中安装的一种能将声、光信号转换为电学量的传感器——声光控延时开关实现的．各类传感器由敏感元件到转换电路的分析1．洗衣机水位控制装置使用的压力传感器是一种开关型的传感器．如图所示，当向内筒注水时，部分水进入气室，气室内压强增大，使传感器的膜片向上凸起，从而使动触点a与下面的静触点b分离，并与上面的静触点c接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，同时接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物．2．电冰箱的工作过程：电冰箱运行时，由温度传感器组成的温控器按设定的冰箱温度自动接通和断开电路，控制制冷压缩机的启动与停止．当给冰箱加热除霜时，由温度传感器组成的除霜温控器将会在除霜加热器达到一定温度时，自动断开加热器的电源，停止除霜加热．当压缩机负荷过大、发生某些故障以及电压过低或过高不能正常启动时，都可能引起电动机电流的增大而烧坏电动机，这时过热及过电流保护装置会及时切断电源，对电动机实行保护．3．火灾报警器(1)组成：光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板(如图所示)．(2)工作原理：平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，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，其电阻减小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．命题视角1力传感器的应用如图所示为一种常见的身高体重测量仪．测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔．质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比．当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为()A．v(t0－t)，M0U0UB.12v(t0－t)，M0U0UC．v(t0－t)，M0U0(U－U0)D.12v(t0－t)，M0U0(U－U0)[解析]设测量仪高度和人的身高分别为H和h，根据题意，没有站人时有H＝vt02，站人时有H－h＝vt2，得h＝t0－t2v；又由传感器输出的电压与作用在其上的压力成正比，则没有站人时U0＝kM0g，站人时U＝k(M0＋m)g，得m＝M0U0(U－U0)，故D项正确．[答案]D命题视角2温度传感器的应用如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin134t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是()A．A1的示数不变，A2的示数增大B．A1的示数增大，A2的示数增大C．V1的示数增大，V2的示数增大D．V1的示数不变，V2的示数减小[解析]当传感器R2所在处出现火情时，R2的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增大，A1测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流A1示数也要增大；由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，R3的电压变大，所以V2的示数要减小，即R1的电压也要减小，所以A2的示数要减小，A、B、C错误；D正确．[答案]D命题视角3光传感器的应用电源、开关S和S′、定值电阻R1、光敏电阻R2和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置．当开关S、S′闭合，并且无光照射光敏电阻R2时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点．当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，则()A．液滴向下运动B．液滴仍然静止C．R2两端的电势差是否升高无法分析D．当光照强度不变时断开S′，把电容器的上极板向上移动一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高[解析]当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，R1两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大，液滴所受的电场力增大，液滴向上运动，故A、B错误；当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，R2两端间的电压：UR2＝E－I(R1＋r)一定减小，故C错误；当光照强度不变时断开S′，电容器的带电量不变，电势差：UR1＝QC＝QεS4πkd＝4πkdQεS，把电容器的上极板向上移动一小段距离，d变大，故电势差UR1变大，由于下极板电势为零，故上极板的电势比A点的电势高，故D正确．[答案]D1.有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器是()A．温度传感器B．压力传感器C．生物传感器D．红外线传感器解析：选B.多段式水位自动感应装置采用的是压力传感器，故B正确．传感器与自动控制电路传感器在自动控制系统中有着广泛的应用，小到儿童玩具，大到宇宙飞船，传感器的身影随处可见，如果让我们来设计一个自动控制装置，应如何设计呢？1．要明确设计意图，弄清控制条件和相应的自动控制原理．2．要明确应选用哪种传感器，该传感器怎样感知控制条件及怎样转化为电学量输出．3．选用什么样的执行机构，该执行机构怎样执行自动控制．4．采用什么样的电路来实现自动控制，总之要明确传感器应用的一般流程：传感器――→感受信息转换、放大、传输―→执行机构在如图所示的电饭煲电路图中，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．(1)分析电饭煲的工作原理；(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？[思路点拨]弄懂原理，分清电路结构及各电阻、开关的作用是解题的关键．[解析](1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态．加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1＝U2R并，保温时电饭煲消耗的电功率P2＝U2R1＋R并，两式中R并＝R2R3R2＋R3＝500×50500＋50Ω＝50011Ω从而有P1P2＝R1＋R并R并＝500＋500/11500/11＝121.(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率为P2，当温度又降低到70℃时，S2自动闭合…温度只能在70℃～80℃之间变化，不能煮熟饭．[答案]见解析2.如图所示为某小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是()A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联解析：选A.A、B接电磁继电器的线圈，所以A、B应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器吸引或释放P，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，故正确答案为A.