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(共17张PPT)
第五章 传感器及其应用
3.大显身手的传感器
教学目标
CONTENT
01
02
03
了解传感器在指纹识别、机器人上的应用
了解传感器在自动门上的应用
了解传感器在洗衣机水位控制装置上的应用
装有传感器的火星探测器
新课引入
传感器是现代测量和自动控制中使用的重要元件。
从宇宙探索、海洋开发、环境保护、灾情预报到日常生活，传感器都发挥着重要的作用。
本节我们将通过几个实例了解传感器的应用。
装有传感器的儿童玩具
自动感应门
一
当你走进写字楼、宾馆、机场等大厅的入口时，大门会自动打开；进入大厅之后，门又会自动关闭。控制这种自动门的开关装有一种红外线传感器。它能探测到较远距离的人体发出的微弱红外线。
红外线传感器
自动感应门
一
自动感应门系统主要经历了三个环节:
首先，检测门前是否有人;
其次，判断检测结果，发出相关指令;
最后，执行指令(开、关门)。
人体发出的红外线
经滤光片
聚焦热电元件
热电元件释放电荷
使电路中电阻、电流、电压等发生变化
非电学量
电学量
洗衣机水位控制
二
内筒注水
流入外筒
部分水流入气室
气室压强增大
传感器膜片凸起
非电学量
电路通断
外筒
内筒
传感器膜盒
气室
a与b脱离与c接触
控制电路关闭进水阀门
压力传感器
指纹识别器
三
人的指纹各不相同且终生基本不变。
由于具有唯一性和稳定性，指纹成为识别身份的一种有效手段。
目前，指纹识别器已应用于密码门、银行储户的身份识别等方面。
指纹识别器
三
手指放在绝缘表面
皮肤为电容另一面
指纹的脊和谷与另一极距离不同
不同位置的电容不同
获取指纹信息
非电学量
电学量
绝缘表面
转换成电信号
电容传感器
脊
谷
1. 机器人是一种拟人化的电子机械装置。
机器人
四
2. 机器人由机械系统、传感器系统、信息处理和控制系统组成。
3. 传感器系统可分为外部传感器和内部传感器。
外部传感器
部位 所用传感器 作用
眼睛 视觉传感器（摄像机） 测量距离，识别形状、颜色
耳朵 超声波传感器语音识别装置 辨别声音
皮肤 温度传感器 感知环境温度变化
手 压力、温度位移 模拟手的感觉
鼻子 气体传感器 模拟鼻子功能
内部传感器
角度传感器、关节传感器用于检测机器人自身的状态。
安装在驱动装置内，用以测量手臂、手爪等的位置和速度，以控制机器人精确定位和平稳运动。
典例精析
例1：光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用,其中就可用于街道路灯的自动控制开关,如图所示为模拟电路,其中A为光敏电阻,B为电磁继电器,C为照明电路,D为路灯,请连成正确的电路,达到日出灯熄,日落灯亮的效果。
解析：当天亮时,光敏电阻减小,控制回路电流增大,电磁继电器B工作,触点断开,路灯熄灭。
夜晚降临,光敏电阻增大．控制回路电流减小,触点接通,路灯点亮。
课堂小结
一、门窗防盗报警装置
二、光控开关
三、拓展学习：双金属片、烟雾散射式火灾报警器
跟踪练习
1.如图所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水。以下说法中正确的是(　　)
A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极
B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极
C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中
D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中
解析：若电流由a流入,b流出,根据右手定则,螺线管左端为N极,铁芯2被磁化后,A端为N极,A正确；无论接交流电或直流电,铁芯2都会被通电螺线管磁化,D正确。
AD
2．如图所示，A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2分别为触点开关，S为开关，J为电池。请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。
(1)连接电路图；
(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母
代替)。
解析：合上开关S，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F拉下衔铁E，使S2断开，电动机M不工作，当水位下降使B与S1脱离，电路停止工作，F无磁性，D拉动E，使S2接通，M工作。
3.演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 ( )
A. 物体M 运动时，电源内的电流会发生变化
B. 物体M 运动时，电压表的示数会发生变化
C. 物体M 不动时，电路中没有电流
D. 物体M 不动时，电压表没有示数
B
解析：电压表测的是如图所示阴影部分电阻分到的电压，回路中流过电源的电流不变，M 运动时，电阻变化，分到的电压也变化，M 不动时，电压不变。
4.如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当 a、b端电压 Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使 S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在______℃。
35
解析： 时，Uab=0，Rt=20kΩ，由图，温度为35℃
本节内容结束

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