课件16张PPT。专题·迁移·发散专题一专题二章末复习方案与全优评估检测·发现·闯关 2．常见敏感元件及特性
(1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大。
(2)金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大。
3．传感器电路的分析方法
同电路的动态问题分析一样，先从部分到整体，再到部分。涉及到电路的计算问题时，由于敏感元件变化的特性，所以找准对应时刻、位置等，把握图像的信息非常重要。 [例证1] 如图5－1为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图。 图5－1 (1)为了通过测量得到如图5－1所示I－U关系的完整曲线，在图5－2甲和乙两个电路中应选择的是图______；简要说明理由：___________________________________
________________。(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)图5－2 (2)在如图5－3所示电路中，电源电压
恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻
R1＝250 Ω。由热敏电阻的I－U关系曲线
可知，热敏电阻两端的电压为________V；
电阻R2的阻值为________Ω。图5－3 [答案] (1)甲 因为甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大
(2)5.0 117.6 自控电路的设计考查内容全面，将传感器与力、电磁综合问题相结合，体现一定的设计、创新能力，成为高考命题的热点，自控电路的设计应注意以下几点：
(1)要明确设计意图，弄清控制条件和相应的自动控制原理。
(2)要明确应选用哪种传感器，该传感器怎样感知控制条件及怎样转化为电学量输出。 [例证2] 如图5－4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分别为触头开头，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。图5－4(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)[答案] (1)如图所示 (2)按图接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，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有磁力，拉下衔铁E，使S2断开，电动机M不工作，停止注水，当水位下降使B与S1脱离，电磁铁电路停止工作，F无磁性，弹簧的弹力使D拉动E，使S2接通，M工作。
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课件40张PPT。第5章新知预习·巧设计名师课堂
·一点通要点一要点二第1
、2
节创新演练
·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升1．知道什么是传感器，了解其分类，
理解其工作原理。
2．知道光电传感器的原理，了解它
在生活中的应用。
3．知道温度传感器的原理，了解它
在生活中的应用。[读教材·填要点]
一、传感器的定义及作用
1．定义
能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成
的器件或装置。
2．作用
传感器在自动测量和自动控制系统中担负着信息采集和转化任务，把 量转化为 量。电信号非电学电学物理化学生物 二、光电传感器
1．定义
是一种能够感受 ，并按照一定规律把
转换成 的器件或装置。
2．敏感元件
。光信号光信号电信号光敏电阻 3．特性
光敏电阻器是用金属硫化物等 材料制成的，当光照射到这些半导体物质上时，它的电阻率 ，阻值也随之减小。入射光强，电阻 ；入射光弱，电阻 。
4．作用
用于 和 。半导体减小小大光的测量光的控制 三、温度传感器
1．定义
一种将 转换为 变化的装置。
2．敏感元件
常见的温度传感器有 和 等作为它的敏感元件。温度变化电学量热敏电阻热电偶 3．特性
热敏电阻是用 材料制成的，其电阻值随温度变化明显，NTC热敏电阻(负温度系数)的阻值，随温度升高而 ，PTC热敏电阻的阻值随温度升高而 ，金属热电阻的电阻率一般随温度升高而 。半导体减小增大增大[试身手·夯基础]
1．为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与电
灯控制电路相接。当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为__________传感器，它输入的是____________信号，经传感器转换后，输出的是__________信号。
答案：声音 声音 电2．关于传感器的下列说法正确的是 ( )
A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
B．金属材料也可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确解析：半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以A错，B正确。传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量，所以C错。
答案：B3．关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的下列说法
中，正确的是 ( )
A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能
用于机械加工行业不能用于化工领域
B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能
输出某种化学物质而不能输出电学量
C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作
D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的
环境条件有一定要求解析：不论哪种传感器都可以将非电学量转化成电学量输出，故B错；物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错；生物传感器能够使用的前提是感受器中的生命物质保持生物活性，故C错D对。
答案：D图5－1－14. 如图5－1－1所示，R1、R2为定值电
阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，
当照射光强度增大时，下列说法错
误的是 ( )
A．电压表的示数增大
B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压增大解析：当光照强度增大时，光敏电阻R3阻值变小，回路中电流变大。A：定值电阻R1两端的电压等于IR1增大；B：由于R1与r的电压增大，故并联电路两端的电压减小，则R2的电流减小；C：总电流变大，R2的电流变小，所以小灯泡的电流增大，则其功率增大；D：电流增大，电源内阻r两端的电压增大，所以路端电压减小。
答案：D 1．核心元件的组成
(1)敏感元件是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏)制成的。
(2)转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。图5－1－2 1. 全面了解汽车的运行状态(速度、水
箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶
员安全的举措之一，为模仿汽车油表原
理，自制一种测定油箱油量多少或变化
多少的装置。如图5－1－2所示，其中
电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。小阳同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(填“增大”或“减小”)。
[思路点拨] [解析] 由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′?R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c之间，当油量减少时，电压表示数将增大。
[答案] b、c 增大 电学量具有便于控制、放大、衰减、波形整理、显示、可储存、远距离传输等技术方面的优点，尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以现代信息技术与自动控制中常将非电学量转化成电学量进行信息收集。 1．光电传感器的原理
光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。光敏电阻的电阻随光照的增强而减小。光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。 2．热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，有温度系数大、灵敏度极高、反应迅速、体积小、寿命长等优点。
3．热敏电阻的两种类型
热敏电阻的电阻率随温度变化而明显变化，常见的有两种类型。
(1)正温度系数热敏电阻(PTC热敏电阻)：
这种热敏电阻的电阻率随温度升高而增大，其特性与金属热电阻相似，其电阻随温度的变化图像如图5－1－3所示。 (2)负温度系数热敏电阻(NTC热敏电阻)：
这种热敏电阻的电阻率随温度升高而明显减小，其电阻随温度的变化图像如图5－1－4所示。图5－1－3 图5－1－4 4．热敏电阻的用途
热敏电阻是一种灵敏度极高的温度传感器，在测温过程中反应非常快。电子体温计及家用电器(电脑、空调、冰箱等)的温度传感器，主要使用热敏电阻。
[名师点睛] 有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为金属热电阻。金属热电阻的化学稳定性好，测量范围大，但灵敏度不如热敏电阻。 2．如图5－1－5所示是一火警报
警器的一部分电路示意图，其中R2为
用NTC半导体热敏材料制成的传感器，
电流表为值班室的显示器，a、b之间接
报警器，当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是 ( )
A．I变大，U变大 B．I变小，U变小
C．I变小，U变大 D．I变大，U变小图5－1－5[审题指导] 解决此题关键有两点：
(1)NTC半导体热敏材料制成的R2其电阻随温度如何变化。
(2)R2在电路中的位置及电路结构。 [解析] 当R2处出现火情时，NTC热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，电路中的总电流增大，所以R1上的电压增大，显示器两端的电压将减小，电流减小。故正确选项为B。
[答案] B1．(对应要点一)下列说法正确的是 ( )
A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B．湿敏传感器只能是物理传感器
C．物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应解析：各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿敏传感器为化学传感器，故B错；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故C错；由物理传感器定义知D正确。
答案：D2．(对应要点二)用多用电表的欧姆挡测量NTC热敏电阻和
光敏电阻的阻值时，下列说法中正确的是 ( )
①测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大
②测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小
③测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大
④测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④解析：NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而变小；光敏电阻的阻值，光照越强，电阻越小。另外还要注意多用电表使用欧姆挡时的指针偏转特性，故①、④正确。
答案：B (1)传感器能将被测的非电学量转换成为各种易于测量的电学量。一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。
(2)光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。
(3)热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小，正温度系数的热敏电阻其阻值随温度的升高而增大，而负温度系数的热敏电阻其阻值随温度的升高而减小。
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课件38张PPT。第5章新知预习·巧设计名师课堂
·一点通要点一要点二第3
节创新演练
·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升1．进一步了解传感器在日常生活、
生产中的作用。
2．理解传感器在洗衣机水位控制装
置、自动门、指纹识别器、机器
人中的应用原理。[读教材·填要点]
一、洗衣机水位控制系统
全自动洗衣机的水位控制装置使用了 传感器。当水位达到设定的高度时自动 进水电磁阀门，
洗涤电动机电源。
二、自动门
(1)控制自动门开关的是一种 传感器。压力关闭接通红外线(2)自动门工作流程： 三、指纹识别器
指纹识别器是通过 传感器来识别指纹的。手指皮肤与电容传感器表面构成了 ，由于指纹的凹凸导致不同位置的电容差异。
四、传感器与机器人
1．机器人中传感器的分类
机器人中传感器分为外部传感器和 传感器。电容电容器内部 2．传感器用途
(1)外部传感器用于感知外部 和外界事物对机器人的刺激，使机器人拥有类似人的 、 、触觉、嗅觉、味觉等感觉，从而使机器人具有拟人化的特点。
(2)内部传感器(如角度传感器、 传感器等)用于检测机器人的自身状态。工作环境视觉听觉关节 [关键一点] 传感器的本质是把非电学量转化为电学量，灵活处理传感器问题的关键是彻底搞清如压力传感器、温度传感器、电容传感器等转换元件的物理本质及原理。[试身手·夯基础]
1．为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白
天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮熄灭的装置，实现了自动控制。这是利用半导体的 ( )
A．压敏性 B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用了解析：由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选B。虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此不能选C。灯亮熄与压力更无关系，A、D错。
答案：B2．将启动器与灯泡、电源、开关连在
一起，如图5－3－1所示，闭合开
关时，灯泡将 ( )
A．不亮 B．一直亮
C．亮、灭交替 D．以上都有可能图5－3－1解析：启动器中有一个U形的双金属片，与旁边的直立金属丝构成一对触点，常温下是分离的。闭合开关后，电源电压通过灯泡加到启动器上，启动器发出辉光，同时加热双金属片，达到设定温度时，双金属片膨胀而与金属丝接触，接通电路，灯泡亮。因接通时启动器电压为零，启动器停止发光，温度降低到一定值时，触点分开，断开电路，灯泡熄灭，将重复以上过程。
答案：C图5－3－23．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5－3－2，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。
答案：C (1)洗衣机水位控制装置使用的压力传感器是一种开关型的传感器。当向内筒注水时，部分水进入气室，气室内压强增大，使传感器的膜片向上凸起，从而使动触点a与下面的静触点b分离，并与上面的静触点c接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，同时接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物。 (2)自动门上的红外线传感器，也是一种开关型的传感器。人走近自动门传感器输出电压信号；信号经过处理后，使定时器工作；由定时器构成的电路使继电器通电，自动门电动机转动，门自动打开；当人通过自动门几秒钟后，自动门电动机反转，门自动关闭。
(3)指纹识别器的电容传感器输出电容变化这一电信号，经过电路对电信号的比较，实现对指纹的识别。 1．电饭锅是应用温度传感器工作的，它的敏感元件是感温铁氧体，由氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧制而成，其特点是常温下具有磁性，能够被磁铁吸引，温度达到103℃，失去磁性，这个温度叫居里温度，又称居里点。电饭锅的自动控制结构如图5－3－3所示，根据以上信息回答：图5－3－3 (1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
[审题指导] 解决此题关键有两点：
(1)自动控制的结构图中各部分的功能。
(2)传感器中敏感元件的特点及居里温度。 [解析] (1)煮饭时压下开关按钮，感温铁氧体与永磁体相吸结合在一起，触点相接，电路接通，开始加热。手松开后，由于锅内的温度低，感温铁氧体与永磁体相互吸引而不能使按钮恢复到图示的状态。
(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点。 (3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当温度上升到“居里温度”(约103℃)时，感温铁氧体失去磁性，永磁铁与之分离，开关自动断开，且不能自动复位。
(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后水温保持100℃，不会再升高，故不能自动断电。
[答案] 见解析 自动控制电路设计是理论联系实际的能力型题目，也是高考的趋向，设计时要认真分析传感器发挥的作用以及电路中各元件的位置及用途。 1．机器人的构成
机器人主要包括三个部分：环境信息采集部分(相当于人的感觉器官)、环境识别和动作控制部分(相当于人的大脑)、动作部分(相当于人的手、脚等)。2．传感器与机器人感觉对应表 2．类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是 ( )
A．是力传感器 B．是光传感器
C．是温度传感器 D．是声音传感器 [思路点拨] 要准确选择传感器的类型，须认清传感器发挥的作用。
[解析] 遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C、D错。
[答案] B 不同的敏感元件，敏感效应不同，能感知的外界信息不同。传感器所发挥的功能由敏感元件的特性决定。1．(对应要点一)下列情况不可能是由于水位控制装置损坏
引起的是 ( )
A．洗衣机不加水
B．洗衣机加水不能自动停止
C．洗衣机不排水
D．洗衣机不洗衣解析：洗衣机水位控制装置正常，才能正常加水，且加到合适的水位，若损坏可能导致一直不加水，或一直不停地加水或加足水后洗衣机仍然不洗衣，故A、B、D可能，C不可能。
答案：C2．(对应要点二)机器人技术发展迅速，以下哪方面是现
有的机器人不能很好地完成的 ( )
A．汽车工业中自动焊接领域
B．深水探险
C．艺术体操和与人对话
D．机械加工解析：现有的机器人技术限于制造工艺、计算机技术和传感器技术，还很难达到类似人对肢体的控制能力，其动作精确但较僵硬，语音识别能力还很差，在其他几个方面机器人都有上佳表现。
答案：C (1)洗衣机的水位控制装置中使用了压力传感器，压力传感器将水位高低转化为电路的通断。
(2)自动门中安装了红外线传感器，传感器接收到人体发出的红外线，产生电压输出信号。
(3)有一种指纹识别器是通过电容式传感器来识别指纹的。
(4)机器人的传感器系统是机器人的感觉器官，分为外部传感器和内部传感器。
点击下图进入“课下作业综合提升”
