第五章 第三节 大显身手的传感器-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第三节　大显身手的传感器 [学习目标] 1．了解传感器在洗衣机上的应用。 2．了解传感器在自动门上的应用。 3．了解传感器在指纹识别器、机器人上的应用。 1．洗衣机水位控制装置 (1)组成：外筒和内筒、气室、传感器的膜盒。 (2)工作原理：当洗衣机筒内的水位达到设定标准时，气室内气体压强增大到使传感器的膜片向上凸起，凸起的膜片使动触点与静触点脱离，并与另外一个静触点接触，从而控制电路的通断。 (3)作用：把力现象转化为电现象。 2．自动门 (1)组成：红外线传感器。 (2)工作原理：当有人走近自动门时，传感器接收到人体发出的红外线，产生电压输出信号；信号经过电路处理后，使定时器工作；由定时器构成的电路使继电器工作通电，自动门电动机转动，门自动打开；当人通过后几秒钟，定时器又使继电器断电，自动门电动机反转，门自动关闭。 3．指纹识别器 (1)组成：电容传感器。 (2)工作原理： 当用户的手指放在绝缘表面上时，皮肤就组成了电容器阵列极板的另一面。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同，使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同。通过读取这些电容的差异，就能够获取指纹信息。 4．传感器和机器人[来源:学。科。网Z。X。X。K] (1)机器人由机械系统、传感器系统、信息处理系统和控制系统组成。传感器在其中起着非常重要的作用，传感器系统就是机器人的感觉器官，可分为内部传感器和外部传感器。 (2)外部传感器主要有：视觉传感器(摄像机)是机器人的“眼睛”；超声波传感器、语音识别装置等是机器人的“耳朵”；温度传感器相当于机器人的“皮肤”；压力传感器、温度传感器、位移传感器等使机器人有了“手感”；还有味觉、嗅觉传感器。 (3)内部传感器主要有：角度传感器、关节传感器等。 ►自主思考——判一判 (1)洗衣机水位控制装置使用了压力传感器。 (2)自动门使用了声音传感器。 (3)指纹识别器利用了电容传感器。 答案　(1)√　(2)×　(3)√ 考点一　传感器的工作原理与应用实例 [问题探究] 当你走近某些写字楼、机场、豪华宾馆等大厅的入口时，大厅的大门会自动打开，进入大厅后，门又会自动关闭。你知道自动控制门是应用了哪种传感器吗？为什么？ 图5－3－1 提示　红外线传感器。人在白天和晚上均发出红外线，当人走近控制门时，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制系统，实现自动开门。当人远离控制门时，传感器接收不到红外线，门会自动关闭。 [知识提炼] 1．传感器工作原理分析 (1)注意传感器所感受到的是何种物理量。传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等。 (2)传感器往往与电子元件一起构成电路，应认真分析传感器所在的电路结构，并注意各种敏感元件特性及各种常见电子元件的工作特点。 (3)注意输出信号的转换。 通过转换元件把敏感元件的输出转换成电学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理显示、记录或控制的量。 2．常见传感器的应用实例 (1)生活中的传感器： ①与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器。 ②红外线传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等。 ③照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等。 (2)农业生产中的传感器： ①湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水。 ②温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温度和湿度监测。由于有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象。 (3)工业生产中的传感器： ①生产的自动化和半自动化。用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作。各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等。 ②在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位移传感器进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工。 (4)飞向太空的传感器： 在航空、航天技术领域，传感器应用得较早，也应用得较多，在运载火箭、载人飞船中，都应用了大量的传感器供遥测和遥控系统使用。这些传感器对控制航天器的姿态、接收和发送信息、收集太空数据等都有重要作用。在载人飞船中还使用一类测量航天员各种生理状况的生理传感器，如测量血压、心电图、体温等。 　温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。如图5－3－2甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是 图5－3－2 A．60 ℃　　　　　　　　　 B．80