精品解析：13.4 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置（讲）

第十三章 交变电流 电磁波 传感器 第4讲　传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 一、传感器及其工作原理 1、传感器工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等______量，或转换为电路的________。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、________、处理和________。 传感器应用的一般模式如图所示： 2、传感器的核心元件 （1）敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。 （2）转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成________________的部分。 （3）信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。 3、传感器分类 工作原理 举例 物理传感器 利用物质的物理特性或物理效应感知并检测出待测对象信息 力传感器、磁传感器、声传感器等 化学传感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度转换为电信号 离子传感器、气体传感器等 生物传感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等 二、常见敏感元件 1、光敏电阻 （1）特点：光照越强，电阻________。 （2）原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能________；随着光照的____________，载流子增多，导电性________。 （3）作用：把________________这个光学量转换为________这个电学量。 2、热敏电阻和金属热电阻 （1）热敏电阻 热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻________，如图甲所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线。 （2）金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而________，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。 （3）作用：热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。 注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数（PTC）热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数（NTC）热敏电阻器。 3、电阻应变片 （1）电阻应变片的作用：电阻应变片能够把物体________这个力学量转换为________这个电学量。 （2）电子秤的组成及敏感元件：由________和电阻________组成，敏感元件是________。 （3）电子秤的工作原理 三、实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 （一）门窗防盗报警装置 1、实验目的：了解门窗防盗报警装置，会组装门窗防盗报警装置。 2、电路如图所示。 3、工作原理：闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。 4、实验器材 干簧管SA、继电器、发光二极管LED、蜂鸣器H、电源、导线若干、开关、电阻R、小磁体。 5、实验步骤 （1）连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作。 （2）确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路。 （3）接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象 （二）光控开关 1、实验目的：了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。 2、电路如图所示。 3、工作原理：当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流， 点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。 4、实验器材 发光二极管LED、晶体三极管VT、可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻RG、集成电路实验板、直流电源、导线若干、黑纸、小灯泡L。 5、实验步骤 （1）按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。 （2）让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。 （3）遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。 （4）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 6、注意事项 （1）安装前，对实验器材进行