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(共24张PPT)
２.2　传 感 器 的 应 用
1、认识常见的传感器
2、知道传感器的应用
广东省东莞市光明中学 黄利辉
传感器的用途很广：科学研究、工业、农业、商业、医学、军事、环境保护、日常生活等。
传感器用途
——提高了检测的精确性和可靠性。
为什么传感器比人的感觉系统的精确性和可靠性更好？
因为传感器转换的电信号与它获取的信息有严格的一一对应关系，而且用它来测量准确性较高，多次重复测量结果之间误差很小。
使用传感器测量的优点
案例一：
温、湿度传感器检测棉花的温度和湿度
1、温、湿度传感器
还可用来检测粮食仓库\布料仓库\蔬菜大棚温度和湿度
案例二：电子秤是怎样工作的？
电子秤由电阻应变片、电压放大器、模数转换器和数字显示器等组成。
1、怎样称重？
电阻应变片由康铜丝做成，当受到力的作用时，它的电阻就会发生变化。把应变片接在合适的电子电路中，电阻的变化量就能转换为电压的变化量，经过电压放大器放大和处理后又成为相应的数字量，送到液晶显示器显示出被称物体的质量。
2、压敏传感器
电子秤是怎样工作的？
2、怎样计价？
称出货物质量后，通过键盘输入货物的单价，装在电子秤里具有计算功能的处理器开始工作，显示器上就能显示出总价钱。如果把电子秤与打印机相连，则被被秤货物的质量、价格、总价钱就能在纸带上打印出来。
马上行动
你能不能想到一种更方便、更快捷、更准确的方法来称“大象”
可用力敏传感器制成的测量汽车质量的地秤．
压敏传感器还可用于: 电脑键盘、手机键盘等
案例 自动计数器
原理：在自动传送带的两侧分别安装光源和光敏传感器，当被测瓶子位于光源和传感器之间时，传感器无光照，否则便有光照，这样通过它输出的电信号发生变化便可计数。若瓶子是透明的，同同时可检测液位或液体的混浊度。
3、光敏传感器
光敏传感器用途还有：光电鼠标、数码相机等
B超的探头是超声波传感器（声敏传感器）
超声波有两个重要特性：
（1）方向性好。
频率比音频高，遇到物体后超声波会反射，物体的密度不同，反射程度不同，通过接收和处理反射波，就可以知道物体的方位和距离。
（2）在水里的传播距离远，约是在空气中传播距离的1800倍。
适于探测水中物体的优选载体。因为人体内部有水分，因此很适于检测人体内部的病变。
案例 B超的奥秘
4、超声波传感器
超声波是怎样工作的？它是怎么既能发射超声波又能接收超声波的？
在传感器的两条引脚上输入40kHz的脉冲信号，其内部的压电陶瓷片（或压电石英晶片）将电能转换为同频率的机械振动能，经锥形辐射口将振动信号向外发射出去，这就是超声波的发射。
当超声波遇到被测物体或障碍物时，超声波便反射回来，当传感器接收到40kHz的超声波信号后，压电陶瓷片产生谐振，将机械振动信号转换成同频率的电信号。
超声波传感器的用途
（1）B超
（2）探测大海的深度（声呐）
（3）计数器
（4）汽车倒车防撞装置
——利用半导体材料制成的一种电阻值随温度变化的特殊电阻。其电阻值随温度升高而增大的叫正温度系数热敏电阻；随温度升高而降低的叫负温度系数的热敏电阻。
5、热敏传感器
讨论：炼钢炉中，钢水的温度可达10000C。能否使用热敏传感器直接测量？
热敏电阻温度计测量的温度范围为0~4000C，故不能。
可用铂锗-铂热电偶测量，其测量温度范围可达14000C；
也可以用光学高温系统与标准温度相比较来测定温度。因为任何物质都辐射出其波长与所处温度相对应的电磁波，当温度超过7000C时物体将辐射可见光，用肉眼即可观察到发光。
热敏传感器
热敏传感器还可用于:电饭煲、冰箱、空调机等
红外线测温仪
“非典”时期在公共场所，人们使用什么工具来测体温？
答：红外线测温仪。
原理：当物体的温度高于绝对零度时，都有与温度有关的红外线向外辐射，把它转换成电信号就是红外线测温仪。
还可用于: 红外线报警器、红外线摄影、红外线夜视镜、自动门等
6、红外线传感器
7、位移传感器
位移传感器用于检测位移(线位移、角位移)长度、厚度等，并把它们转换为相应的电信号输出。
种类很多，电容式位移传感器是其中之一。
电容式位移传感器的电容量随被测位移的变化而变化。如收音机中的选台旋纽用的就是可变电容器。
干手器
干手器的出风口处安装了电容感应电路，因为人体是导体，当湿手靠近干手器的出风口时，感应电路的电容量发生变化，导致控制电路输出电压变化，接着电磁继电器常开触点闭合，接通风扇与加热器的电源，手上的水很快被吹干。当手移开后便又恢复原来状态。
输入电容传感器
被控对象
风扇、加热器
输出
继电器
控制(处理)
电路中有电压输出
手接近
位移变化
练 习
超市收银台是怎么利用条形码识别商品价格的。
答：条形码中包含商品的数码信息，当用光发射器照射后，条形码的光反射信号由光敏传感器接收并解读后，就能计算出商品的价格。
在现代农业的温室里，电子控制系统要对那些环境参数进行控制？需要哪些传感器，并画出相应的方框图。
答：温度、湿度、光照。需要温敏、湿敏、光敏传感器。
输入
温室
执行
控制(处理)
检测
反馈
比较器
3、你能举出一些在科学测量、简单重复的工作和在对人体有害或人无法到达的环境中使用传感器的例子吗
在核电站的辐射区测温度、湿度、质量采用热敏、湿敏、力敏传感器测量；
测量煤矿中的瓦斯含量，用气敏传感器；在低温（-2000C）或高温（2000C以上）环境中测量温度，用热敏传感器；
测量质量用力敏传感器；
测量位移用位移传感器。
综合实践(共14张PPT)
一、开环电子控制系统
1、什么是开环电子控制系统
——如果电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会引起控制量的改变，即没有反馈。
2、开环控制系统的组成方框图
输入
被控对象
输出
控制(处理)
信息
例: 电子门铃的开环电子控制系统
用手按动按钮开关,输入一个触发信号
音乐集成电路经过触发后工作,产生一组载有”音乐”的电信号.
扬声器将电信号转变为音乐声.
输出的音乐声的变化对系统的控制状态并不产生影响,即不存在反馈.
输入:
控制(处理):
输出:
特点:
分析下列电子控制系统中的被控对象、被控量、控制器和它们的工作过程的共同点:
扬声器
音乐声
音乐集成电路
路灯
光的变化
电子电路
锁舌
锁舌的运动
集成电路
电子音乐门系统 路灯自动控制系统 电子锁 自动门
被控对象
被控量
控制器
集成电路
电动机
门的开关
二、闭环电子控制系统
1、什么是闭环电子控制系统
——能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，从而对系统的控制产生影响。
2、闭环电子控制系统方框图
输入
被控对象
输出
控制(处理)
检测
反馈
比较器
家用电冰箱的结构和制冷原理图
组成：压缩机、冷却器和散热器，它们之间用一根管道相连。
管道里装有一种沸点很低的制冷剂。压缩机在管道的底部，它使制冷剂不断地在管道里循环。制冷剂流动到狭窄的毛细管时，受到强大压力，由气态变成液态，通过散热器对外放出热量。当制冷剂通过较粗的管道组成的冷却器时，由于压力突然降低，制冷剂由液态立即变为气态，从而吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度降低，达到制冷的效果。
家用电冰箱的闭环电子控制系统
输入
被控对象
输出
控制(处理)
检测
反馈
预置温度调节装置
(电子电路)
(继电器)
(冷藏室)
温度传感器
(微型电脑）
比较器
动画
根据冰箱内放置食物的保存要求，预先设置一个恰当的冷藏温度。
由电子电路组成,核心部件是一个微处理器——微型电脑。能对预置设定的温度和输出中检测到的电信号进行比较、分析和判断，并发出命令。
由电磁继电器组成。当它接到“接通”压缩机指令时，便接通压缩机工作电路。当它接到“停止”的指令时，继电器便断开压缩机的工作电路。
主要由温度传感器组成。温度传感器装在冷藏室内，它将检测到的冰箱冷藏温度转变为电信号并反馈到电子控制系统的控制（处理）部分。
输入：
控制(处理)：
输出：
检测与反馈：
——当接通电源后，控制电路命令执行器接通压缩机工作电路，制冷剂不断地在管道中循环，并吸收电冰箱内的热量，使电冰箱内的温度下降。同时，冷藏室内的温度传感器不断地检测箱内温度，并把温度变化的电信号反馈到控制（处理）部分，控制部分对预置的温度和反馈的温度进行比较、分析、处理。当电冰箱内的温度达到设定的温度时，控制部分发出指令给电磁继电器，继电器立即切断压缩机工作电路，制冷工作停止。
——当电冰箱内温度回升并超过设定温度时，电子控制电路又发出指令，使电磁继电器接通压缩机工作电路，压缩机重新工作并进行制冷。
马上行动
（1）找出身边开环电子控制系统和闭环电子控制系统的例子。
开环电子控制系统：
闭环电子控制系统：
（2）闭环电子控制系统与开环电子控制系统相比有什么优点？
闭环电子控制系统具有监测和反馈功能，可以提高控制的精度，而且实现控制的自动化。
电熨斗、电子门铃、电子调光台灯、电子手表、程序控制洗衣机、带遥控电视机
空调机、电冰箱、智能电饭煲、现代化农业温室
这是闭环系统吗？
同学们几乎每天听着扩音机里播放的音乐做广播体操，但扩音机从未引起大家的注意。学习了上面的内容后，“扩音机是一个什么电子控制系统”引起了全班同学的热烈讨论。
正方：扩音机是一个开环电子控制系统。
反方：扩音机是一个闭环电子控制系统。
这是闭环系统吗？
分析评判：
闭环电子控制系统必须符合两个条件：
（一）它的核心是电子技术；
（二）有反馈。反方把人划入控制系统，这个控制系统的核心就不单单是电子技术，故不能称为闭环电子控制系统。但因为存在反馈，可称为闭环控制系统。
练习
根据开环电子控制系统和闭环控制系统的区别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打
开环电子控制系统 闭环电子控制系统
电子表
电取暖系统
空调
程序控制洗衣机
可调亮度的台灯
智能洗衣机
电热水器

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