高二物理課件人教版選修三 傳感器及其應(yīng)用

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歡迎進入物理課堂 第二節(jié)傳感器及其應(yīng)用 1 感溫鐵氧體的特點 常溫下具有鐵磁性 能夠被磁體吸引 但是溫度上升到約103 時 就失去了鐵磁性 不能被磁體吸引了 注意 這個溫度在物理學中稱為該材料的 居里溫度 或 居里點 思考 取一塊電飯鍋用的感溫鐵氧體 使它與一小塊的永磁體吸在一起 用功率較大的電烙鐵給鐵氧體加熱 經(jīng)過一段時間后會發(fā)生什么現(xiàn)象 現(xiàn)象 當用電烙鐵給鐵氧體加熱時 經(jīng)過一段時間 鐵氧體就會失去磁性 一 溫度傳感器的應(yīng)用 電飯鍋 2 電飯鍋的原理 開始煮飯時 用手壓下開關(guān)按鈕 永磁體與感溫磁體相吸 手松開后 按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài) 2 煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度 為什么 水沸騰后 鍋內(nèi)大致保持100 不變 3 飯熟后 水分被大米吸收 鍋底的溫度會有什么變化 這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作 飯熟后 水分被大米吸收 鍋底溫度升高 當溫度升至 居里點103 時 感溫磁體失去鐵磁性 在彈簧作用下 永磁體被彈開 觸點分離 切斷電源 從而停止加熱 思考與討論 1 開始煮飯時為什么要壓下開關(guān)按鈕 手松開后這個按鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài) 為什么 4 如果用電飯鍋燒水 能否在水沸騰后自動斷電 如果用電飯鍋燒水 水沸騰后 鍋內(nèi)保持100 不變 溫度低于 居里點103 電飯鍋不能自動斷電 只有水燒干后 溫度升高到103 才能自動斷電 二 光傳感器的應(yīng)用 光電鼠標 1 光電鼠標的工作原理光電鼠標的工作原理是 在光電鼠標內(nèi)部有一個發(fā)光二極管 通過該發(fā)光二極管發(fā)出的光線 照亮光電鼠標底部表面 這就是為什么鼠標底部總會發(fā)光的原因 然后將光電鼠標底部表面反射回的一部分光線 經(jīng)過一組光學透鏡 傳輸?shù)揭粋€光感應(yīng)器件 微成像器 內(nèi)成像 這樣 當光電鼠標移動時 其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像 最后利用光電鼠標內(nèi)部的一塊專用圖像分析芯片 DSP 即數(shù)字微處理器 對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析處理 通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析 來判斷鼠標的移動方向和移動距離 從而完成光標的定位 2 光電鼠標的核心 光學感應(yīng)器光學感應(yīng)器是光電鼠標的核心 它是將光信號轉(zhuǎn)換成電信號 來完成光標的定位 3 光電鼠標的控制芯片控制芯片負責協(xié)調(diào)光電鼠標中各元器件的工作 并與外部電路進行溝通 橋接 及各種信號的傳送和收取 我們可以將其理解成是光電鼠標中的 管家婆 4 光學透鏡組件光學透鏡組件被放在光電鼠標的底部位置 從下圖中可以清楚地看到 光學透鏡組件由一個棱光鏡和一個圓形透鏡組成 其中 棱光鏡負責將發(fā)光二極管發(fā)出的光線傳送至鼠標的底部 并予以照亮 圓形透鏡則相當于一臺攝像機的鏡頭 這個鏡頭負責將已經(jīng)被照亮的鼠標底部圖像傳送至光學感應(yīng)器底部的小孔中 通過觀看光電鼠標的背面外殼 我們可以看出圓形透鏡很像一個攝像頭 5 發(fā)光二極管光學感應(yīng)器要對缺少光線的鼠標底部進行連續(xù)的 攝像 自然少不了 攝影燈 的支援 否則 從鼠標底部攝到的圖像將是一片黑暗 黑暗的圖像無法進行比較 當然更無法進行光學定位了 6 輕觸式按鍵沒有按鍵的鼠標是不敢想象的 因而再普通的光電鼠標上至少也會有兩個輕觸式按鍵 下圖中鼠標的PCB上共焊有三個輕觸式按鍵 除了左鍵 右鍵之外 中鍵被賦給了翻頁滾輪 動圈式話筒 音圈 三 聲音傳感器的應(yīng)用 話筒 金屬膜片 永久磁鐵 工作原理 電磁感應(yīng) 1 話筒的作用是什么 2 動圈式話筒的工作原理和工作過程 聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號 膜片接收到聲波后引起振動 連接在膜片上的線圈隨著一起振動 線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流 電信號 感應(yīng)電流的大小和方向都變化 振幅和頻率的變化都由聲波決定 這個信號電流經(jīng)擴音器放大后傳給揚聲器 從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音 1 電子秤使用的測力裝置是什么 它是由什么器件組成的 2 簡述力傳感器的工作原理 3 應(yīng)變片能夠把什么力學量轉(zhuǎn)化為什么電學量 四 力的傳感器的應(yīng)用 電子秤 力 電阻變化 電壓 原理分析 3 應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量 1 電子秤的測力裝置是力傳感器 它是由一個金屬梁和兩個應(yīng)變片一起組成了測力部分 2 在金屬梁沒有力的情況下 金屬梁處于水平狀態(tài) 梁的上下應(yīng)變片的長度沒變且相等 兩應(yīng)變片的電阻大小也相等 當給金屬梁施加豎直向下的力時 金屬梁會向下彎曲 使得金屬梁上面的應(yīng)變片被拉長 電阻變大 兩端電壓也變大 而下邊的應(yīng)變片被擠壓收縮 電阻變小 兩端的電壓也減小 使得兩應(yīng)變片兩端電壓值不相等 存在差值 控制電路就通過這個差值 經(jīng)過放大電路將差值信號放大 再在顯示器上顯示出數(shù)字 即力F的大小 各種傳感器廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ?生產(chǎn)中 如空調(diào) 電冰箱 電飯堡 火災(zāi)報警器 路燈自動控制等 傳感器把所感受到的物理量 如力 熱 磁 光 聲等 轉(zhuǎn)換成便于測量的電壓 電流等 與電路相結(jié)合達到自動控制的目的 課堂小結(jié) 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全