第三节 传感器的应用 第四节 用传感器制作自控装置
[学习目标]1.了解传感器在生活和生产中的应用，尝试运用传感器的知识解释一些生活中的问题.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路．
一、传感器的应用
[导学探究] 日常生活中的传感器是一个大家族，也是我们的好朋友，假如没有这些传感器，将会给我们的生活带来诸多不便，请观察和思考一下，在生活中有哪些传感器？
答案 电冰箱、电熨斗、空调机中要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、防盗报警器中要用到红外线传感器． [知识梳理] 1．生活中的传感器
电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要用到温度传感器；自动门、家电摇控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等，均使用了红外线传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、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
无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器． 3．工业生产中的传感器
生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监测大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)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
在运载火箭、载人飞船中，应用传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员各种生理状况的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．
[即学即用] 判断下列说法的正误． (1)电子秤使用了压力传感器．( )
(2)在电梯门口放置障碍物，电梯门会不停地开关，这是由于电梯门上有红外线传感器．( )
(3)酒精浓度检测器，使用了温度传感器．( ) 答案 (1)√ (2)× (3)× 二、用传感器制作自控装置
[导学探究] 城市里的路灯，能够在天暗时自动开启，而在天亮时，自动熄灭，你知道该自动控制电路中有什么传感器吗？ 答案 光电传感器
[知识梳理] 课题：应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路
图1
实验器材
二极管VD、晶闸管VS、光敏电阻RG、电阻R(7.5MΩ)、灯泡L. 实验原理
由晶闸管VS与电灯L构成主回路，控制回路由R与RG组成的分压器及二极管VD构成，如图1所示．
(1)当白天自然光线较强时，光敏电阻呈低电阻，与R分压后使晶闸管VS门电极处于低电平，VS关断．
(2)当夜幕降临时，照在RG上的自然光线减弱，RG呈高阻，使VS的门电极处于高电平，VS获正向触发电压而导通，灯L亮．
(3)改变R的阻值，即改变其与RG的分压比，可调整电路的起控点． [即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)随着科技的发展，传感器会应用在各行各业，生活的方方面面，可以完全取代人的作用．( )
(2)当路灯自动控制电路做好后，不能随意调整路灯点亮熄灭的起控点．( ) (3)路灯自动控制电路中的敏感元件是光敏电阻．( ) 答案 (1)× (2)× (3)√
传感器的应用实例
分析传感器应注意的四个分析：
(1)检测量分析：要清楚传感器所检测的非电学量，如温度、光、声、力等． (2)敏感元件分析：分析敏感元件的输入与输出信号，及输入与输出信号间的联系． (3)电路分析：分析传感器所在的电路结构，分析输入信号变化对电路电流、电压等产生的影响．
(4)执行机构分析：分析非电学量与电学量之间的转换过程，分析根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．
例1 (多选)为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图2所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100N/cm.定值电阻R0＝5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25Ω，电源输出电压恒为U＝3V，理想电流表的量程为0～0.6A．当拉环不受力时，滑片P处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )
图2
A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1A C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处 D．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处 答案 ABC
解析 若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出
现短路，因此A正确；当拉环不受力时，滑片P在a端，由闭合电路欧姆定律得，I＝
UR0＋R1
＝0.1A，故B正确；拉力为400N时，由F＝kΔx，则Δx＝4cm，对应的电阻为RaP＝20Ω，
UR1接入电路的电阻RPb＝5Ω，由闭合电路欧姆定律得，I′＝＝0.3A，故D错，C正确．
R0＋RPb例2 (多选)电饭锅的结构图如图3所示，如果感温磁体的“居里温度”为103℃时，下列说法中正确的是( )
图3
A．常温下感温磁体具有较强的磁性
B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103℃，这时开关按钮会跳起 D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起 答案 ACD
1．(多选)如图4所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )
图4
A．严重污染时，LDR是高电阻 B．轻度污染时，LDR是高电阻
C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定 D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响 答案 AD
解析 严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光的强弱不同，或多
或少会影响LDR的电阻，D对．
图5
2．小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照图5，下列对故障判断正确的是( ) A．只可能是热敏电阻出现故障 B．只可能是温度设定装置出现故障 C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障 D．可能是加热器出现故障 答案 C
解析 由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误．若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误．
一、选择题(1～8题全为单选题)
1．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( ) A．生物传感器 C．温度传感器 答案 C
2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( ) A．光传感器 C．声传感器 答案 A
B．红外传感器 D．压力传感器
B．温度传感器 D．压力传感器
2017-2018高中物理粤教选修3-2学案：第三章 传感器 第三～四节 含答案 精品
