資源簡(jiǎn)介

(共24張PPT)
２.2　傳 感 器 的 應(yīng) 用
1、認(rèn)識(shí)常見的傳感器
2、知道傳感器的應(yīng)用
廣東省東莞市光明中學(xué) 黃利輝
傳感器的用途很廣：科學(xué)研究、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事、環(huán)境保護(hù)、日常生活等。
傳感器用途
——提高了檢測(cè)的精確性和可靠性。
為什么傳感器比人的感覺系統(tǒng)的精確性和可靠性更好？
因?yàn)閭鞲衅鬓D(zhuǎn)換的電信號(hào)與它獲取的信息有嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且用它來(lái)測(cè)量準(zhǔn)確性較高，多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果之間誤差很小。
使用傳感器測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)
案例一：
溫、濕度傳感器檢測(cè)棉花的溫度和濕度
1、溫、濕度傳感器
還可用來(lái)檢測(cè)糧食倉(cāng)庫(kù)\布料倉(cāng)庫(kù)\蔬菜大棚溫度和濕度
案例二：電子秤是怎樣工作的？
電子秤由電阻應(yīng)變片、電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字顯示器等組成。
1、怎樣稱重？
電阻應(yīng)變片由康銅絲做成，當(dāng)受到力的作用時(shí)，它的電阻就會(huì)發(fā)生變化。把應(yīng)變片接在合適的電子電路中，電阻的變化量就能轉(zhuǎn)換為電壓的變化量，經(jīng)過(guò)電壓放大器放大和處理后又成為相應(yīng)的數(shù)字量，送到液晶顯示器顯示出被稱物體的質(zhì)量。
2、壓敏傳感器
電子秤是怎樣工作的？
2、怎樣計(jì)價(jià)？
稱出貨物質(zhì)量后，通過(guò)鍵盤輸入貨物的單價(jià)，裝在電子秤里具有計(jì)算功能的處理器開始工作，顯示器上就能顯示出總價(jià)錢。如果把電子秤與打印機(jī)相連，則被被秤貨物的質(zhì)量、價(jià)格、總價(jià)錢就能在紙帶上打印出來(lái)。
馬上行動(dòng)
你能不能想到一種更方便、更快捷、更準(zhǔn)確的方法來(lái)稱“大象”
可用力敏傳感器制成的測(cè)量汽車質(zhì)量的地秤．
壓敏傳感器還可用于: 電腦鍵盤、手機(jī)鍵盤等
案例 自動(dòng)計(jì)數(shù)器
原理：在自動(dòng)傳送帶的兩側(cè)分別安裝光源和光敏傳感器，當(dāng)被測(cè)瓶子位于光源和傳感器之間時(shí)，傳感器無(wú)光照，否則便有光照，這樣通過(guò)它輸出的電信號(hào)發(fā)生變化便可計(jì)數(shù)。若瓶子是透明的，同同時(shí)可檢測(cè)液位或液體的混濁度。
3、光敏傳感器
光敏傳感器用途還有：光電鼠標(biāo)、數(shù)碼相機(jī)等
B超的探頭是超聲波傳感器（聲敏傳感器）
超聲波有兩個(gè)重要特性：
（1）方向性好。
頻率比音頻高，遇到物體后超聲波會(huì)反射，物體的密度不同，反射程度不同，通過(guò)接收和處理反射波，就可以知道物體的方位和距離。
（2）在水里的傳播距離遠(yuǎn)，約是在空氣中傳播距離的1800倍。
適于探測(cè)水中物體的優(yōu)選載體。因?yàn)槿梭w內(nèi)部有水分，因此很適于檢測(cè)人體內(nèi)部的病變。
案例 B超的奧秘
4、超聲波傳感器
超聲波是怎樣工作的？它是怎么既能發(fā)射超聲波又能接收超聲波的？
在傳感器的兩條引腳上輸入40kHz的脈沖信號(hào)，其內(nèi)部的壓電陶瓷片（或壓電石英晶片）將電能轉(zhuǎn)換為同頻率的機(jī)械振動(dòng)能，經(jīng)錐形輻射口將振動(dòng)信號(hào)向外發(fā)射出去，這就是超聲波的發(fā)射。
當(dāng)超聲波遇到被測(cè)物體或障礙物時(shí)，超聲波便反射回來(lái)，當(dāng)傳感器接收到40kHz的超聲波信號(hào)后，壓電陶瓷片產(chǎn)生諧振，將機(jī)械振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成同頻率的電信號(hào)。
超聲波傳感器的用途
（1）B超
（2）探測(cè)大海的深度（聲吶）
（3）計(jì)數(shù)器
（4）汽車倒車防撞裝置
——利用半導(dǎo)體材料制成的一種電阻值隨溫度變化的特殊電阻。其電阻值隨溫度升高而增大的叫正溫度系數(shù)熱敏電阻；隨溫度升高而降低的叫負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。
5、熱敏傳感器
討論：煉鋼爐中，鋼水的溫度可達(dá)10000C。能否使用熱敏傳感器直接測(cè)量？
熱敏電阻溫度計(jì)測(cè)量的溫度范圍為0~4000C，故不能。
可用鉑鍺-鉑熱電偶測(cè)量，其測(cè)量溫度范圍可達(dá)14000C；
也可以用光學(xué)高溫系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)溫度相比較來(lái)測(cè)定溫度。因?yàn)槿魏挝镔|(zhì)都輻射出其波長(zhǎng)與所處溫度相對(duì)應(yīng)的電磁波，當(dāng)溫度超過(guò)7000C時(shí)物體將輻射可見光，用肉眼即可觀察到發(fā)光。
熱敏傳感器
熱敏傳感器還可用于:電飯煲、冰箱、空調(diào)機(jī)等
紅外線測(cè)溫儀
“非典”時(shí)期在公共場(chǎng)所，人們使用什么工具來(lái)測(cè)體溫？
答：紅外線測(cè)溫儀。
原理：當(dāng)物體的溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，都有與溫度有關(guān)的紅外線向外輻射，把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)就是紅外線測(cè)溫儀。
還可用于: 紅外線報(bào)警器、紅外線攝影、紅外線夜視鏡、自動(dòng)門等
6、紅外線傳感器
7、位移傳感器
位移傳感器用于檢測(cè)位移(線位移、角位移)長(zhǎng)度、厚度等，并把它們轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)輸出。
種類很多，電容式位移傳感器是其中之一。
電容式位移傳感器的電容量隨被測(cè)位移的變化而變化。如收音機(jī)中的選臺(tái)旋紐用的就是可變電容器。
干手器
干手器的出風(fēng)口處安裝了電容感應(yīng)電路，因?yàn)槿梭w是導(dǎo)體，當(dāng)濕手靠近干手器的出風(fēng)口時(shí)，感應(yīng)電路的電容量發(fā)生變化，導(dǎo)致控制電路輸出電壓變化，接著電磁繼電器常開觸點(diǎn)閉合，接通風(fēng)扇與加熱器的電源，手上的水很快被吹干。當(dāng)手移開后便又恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。
輸入電容傳感器
被控對(duì)象
風(fēng)扇、加熱器
輸出
繼電器
控制(處理)
電路中有電壓輸出
手接近
位移變化
練 習(xí)
超市收銀臺(tái)是怎么利用條形碼識(shí)別商品價(jià)格的。
答：條形碼中包含商品的數(shù)碼信息，當(dāng)用光發(fā)射器照射后，條形碼的光反射信號(hào)由光敏傳感器接收并解讀后，就能計(jì)算出商品的價(jià)格。
在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的溫室里，電子控制系統(tǒng)要對(duì)那些環(huán)境參數(shù)進(jìn)行控制？需要哪些傳感器，并畫出相應(yīng)的方框圖。
答：溫度、濕度、光照。需要溫敏、濕敏、光敏傳感器。
輸入
溫室
執(zhí)行
控制(處理)
檢測(cè)
反饋
比較器
3、你能舉出一些在科學(xué)測(cè)量、簡(jiǎn)單重復(fù)的工作和在對(duì)人體有害或人無(wú)法到達(dá)的環(huán)境中使用傳感器的例子嗎
在核電站的輻射區(qū)測(cè)溫度、濕度、質(zhì)量采用熱敏、濕敏、力敏傳感器測(cè)量；
測(cè)量煤礦中的瓦斯含量，用氣敏傳感器；在低溫（-2000C）或高溫（2000C以上）環(huán)境中測(cè)量溫度，用熱敏傳感器；
測(cè)量質(zhì)量用力敏傳感器；
測(cè)量位移用位移傳感器。
綜合實(shí)踐(共14張PPT)
一、開環(huán)電子控制系統(tǒng)
1、什么是開環(huán)電子控制系統(tǒng)
——如果電子控制系統(tǒng)的輸出結(jié)果對(duì)系統(tǒng)的控制沒(méi)有影響，也就是被控量的變化不會(huì)引起控制量的改變，即沒(méi)有反饋。
2、開環(huán)控制系統(tǒng)的組成方框圖
輸入
被控對(duì)象
輸出
控制(處理)
信息
例: 電子門鈴的開環(huán)電子控制系統(tǒng)
用手按動(dòng)按鈕開關(guān),輸入一個(gè)觸發(fā)信號(hào)
音樂(lè)集成電路經(jīng)過(guò)觸發(fā)后工作,產(chǎn)生一組載有”音樂(lè)”的電信號(hào).
揚(yáng)聲器將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐魳?lè)聲.
輸出的音樂(lè)聲的變化對(duì)系統(tǒng)的控制狀態(tài)并不產(chǎn)生影響,即不存在反饋.
輸入:
控制(處理):
輸出:
特點(diǎn):
分析下列電子控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象、被控量、控制器和它們的工作過(guò)程的共同點(diǎn):
揚(yáng)聲器
音樂(lè)聲
音樂(lè)集成電路
路燈
光的變化
電子電路
鎖舌
鎖舌的運(yùn)動(dòng)
集成電路
電子音樂(lè)門系統(tǒng) 路燈自動(dòng)控制系統(tǒng) 電子鎖 自動(dòng)門
被控對(duì)象
被控量
控制器
集成電路
電動(dòng)機(jī)
門的開關(guān)
二、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)
1、什么是閉環(huán)電子控制系統(tǒng)
——能對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)信號(hào)反饋到控制處理部分，從而對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。
2、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖
輸入
被控對(duì)象
輸出
控制(處理)
檢測(cè)
反饋
比較器
家用電冰箱的結(jié)構(gòu)和制冷原理圖
組成：壓縮機(jī)、冷卻器和散熱器，它們之間用一根管道相連。
管道里裝有一種沸點(diǎn)很低的制冷劑。壓縮機(jī)在管道的底部，它使制冷劑不斷地在管道里循環(huán)。制冷劑流動(dòng)到狹窄的毛細(xì)管時(shí)，受到強(qiáng)大壓力，由氣態(tài)變成液態(tài)，通過(guò)散熱器對(duì)外放出熱量。當(dāng)制冷劑通過(guò)較粗的管道組成的冷卻器時(shí)，由于壓力突然降低，制冷劑由液態(tài)立即變?yōu)闅鈶B(tài)，從而吸收電冰箱內(nèi)的熱量，使電冰箱內(nèi)的溫度降低，達(dá)到制冷的效果。
家用電冰箱的閉環(huán)電子控制系統(tǒng)
輸入
被控對(duì)象
輸出
控制(處理)
檢測(cè)
反饋
預(yù)置溫度調(diào)節(jié)裝置
(電子電路)
(繼電器)
(冷藏室)
溫度傳感器
(微型電腦）
比較器
動(dòng)畫
根據(jù)冰箱內(nèi)放置食物的保存要求，預(yù)先設(shè)置一個(gè)恰當(dāng)?shù)睦洳販囟取?br/>由電子電路組成,核心部件是一個(gè)微處理器——微型電腦。能對(duì)預(yù)置設(shè)定的溫度和輸出中檢測(cè)到的電信號(hào)進(jìn)行比較、分析和判斷，并發(fā)出命令。
由電磁繼電器組成。當(dāng)它接到“接通”壓縮機(jī)指令時(shí)，便接通壓縮機(jī)工作電路。當(dāng)它接到“停止”的指令時(shí)，繼電器便斷開壓縮機(jī)的工作電路。
主要由溫度傳感器組成。溫度傳感器裝在冷藏室內(nèi)，它將檢測(cè)到的冰箱冷藏溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并反饋到電子控制系統(tǒng)的控制（處理）部分。
輸入：
控制(處理)：
輸出：
檢測(cè)與反饋：
——當(dāng)接通電源后，控制電路命令執(zhí)行器接通壓縮機(jī)工作電路，制冷劑不斷地在管道中循環(huán)，并吸收電冰箱內(nèi)的熱量，使電冰箱內(nèi)的溫度下降。同時(shí)，冷藏室內(nèi)的溫度傳感器不斷地檢測(cè)箱內(nèi)溫度，并把溫度變化的電信號(hào)反饋到控制（處理）部分，控制部分對(duì)預(yù)置的溫度和反饋的溫度進(jìn)行比較、分析、處理。當(dāng)電冰箱內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)，控制部分發(fā)出指令給電磁繼電器，繼電器立即切斷壓縮機(jī)工作電路，制冷工作停止。
——當(dāng)電冰箱內(nèi)溫度回升并超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，電子控制電路又發(fā)出指令，使電磁繼電器接通壓縮機(jī)工作電路，壓縮機(jī)重新工作并進(jìn)行制冷。
馬上行動(dòng)
（1）找出身邊開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的例子。
開環(huán)電子控制系統(tǒng)：
閉環(huán)電子控制系統(tǒng)：
（2）閉環(huán)電子控制系統(tǒng)與開環(huán)電子控制系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點(diǎn)？
閉環(huán)電子控制系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)和反饋功能，可以提高控制的精度，而且實(shí)現(xiàn)控制的自動(dòng)化。
電熨斗、電子門鈴、電子調(diào)光臺(tái)燈、電子手表、程序控制洗衣機(jī)、帶遙控電視機(jī)
空調(diào)機(jī)、電冰箱、智能電飯煲、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)溫室
這是閉環(huán)系統(tǒng)嗎？
同學(xué)們幾乎每天聽著擴(kuò)音機(jī)里播放的音樂(lè)做廣播體操，但擴(kuò)音機(jī)從未引起大家的注意。學(xué)習(xí)了上面的內(nèi)容后，“擴(kuò)音機(jī)是一個(gè)什么電子控制系統(tǒng)”引起了全班同學(xué)的熱烈討論。
正方：擴(kuò)音機(jī)是一個(gè)開環(huán)電子控制系統(tǒng)。
反方：擴(kuò)音機(jī)是一個(gè)閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。
這是閉環(huán)系統(tǒng)嗎？
分析評(píng)判：
閉環(huán)電子控制系統(tǒng)必須符合兩個(gè)條件：
（一）它的核心是電子技術(shù)；
（二）有反饋。反方把人劃入控制系統(tǒng)，這個(gè)控制系統(tǒng)的核心就不單單是電子技術(shù)，故不能稱為閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。但因?yàn)榇嬖诜答仯煞Q為閉環(huán)控制系統(tǒng)。
練習(xí)
根據(jù)開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的區(qū)別進(jìn)行分析、判斷，在你認(rèn)為正確的表格中打
開環(huán)電子控制系統(tǒng) 閉環(huán)電子控制系統(tǒng)
電子表
電取暖系統(tǒng)
空調(diào)
程序控制洗衣機(jī)
可調(diào)亮度的臺(tái)燈
智能洗衣機(jī)
電熱水器

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