电子控制技术（通用技术选修一） - 图文

万用表指示的电阻值约为1千欧；用手遮盖光敏电阻的受光表面，观察万用表指示的电阻值为30千欧，即光敏电阻无光照时电阻值增大，有光照时电阻值减小。用电吹风对光敏电阻加热，对着光敏电阻叫喊，光敏电阻的电阻值都不发生变化，说明光敏电阻仅拾取光信息。

置万用表于R×1K档，表笔分别接入热敏电阻的两个引脚，观察万用表指示的电阻值为2千欧姆，用电吹风产生热风吹热敏电阻，热敏电阻温度上升的同时观察万用表指示的电阻值渐渐增大，即热敏电阻随着温度的升高，电阻值增大，用手遮盖热敏电阻，使它不受光，观察万用表热敏电阻的电阻值不发生变化，说明热敏电阻仅拾取温度的信息。

如检测光敏二极管可用光照法，多用电表选R×1K电阻档，用黑表笔（表内电池正极）接光敏二极管负极，红表笔接正极，用手遮住光敏二极管光照窗口，此时电阻接近无穷大；然后，让光线照射光敏二极管，电阻会大幅度减小，可以直观光敏二极管的特性、可以判断光敏二极管的敏感性和好坏。光敏二极管还和普通二极管一样具有单向导电作用，其正向电阻为8～9KΩ，反向电阻大于5MΩ。

老师做实验小结：不同的传感器可以用来收集不同的信息，将信息变化转换为电阻值变化的信号的这类传感器称为电阻类传感器。还有许多传感器也是电阻类传感器，如：湿敏传感器、力敏传感器、声敏传感器、磁敏传感器。对于阻类传感器，在要求不高的场合，它们的好坏可以用多用表测量，它的电阻值随外界信息变化而变化的情况来判断，若它们的阻值随外界信息变化而变化，则是好的，否则为不良的。不良的传感器是不能用的。

老师：如何将电阻类传感器电阻随外界信息变化而变化变换为输出电信号随外界信息变化而变化呢？

观察一个实验如图9.1所示。它由一个电阻R、一个光敏电阻RG和一个3伏电池组组成。V是电压表用来测量输出电压。

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图9.1 电阻性传感器检测电路

用手遮盖光敏传感器输出电压随光敏传感器受光面的光强度而变化。

老师：这个实验电路告诉我们一个事实，电阻性传感器在应用时要并接由E（电源）和R（电阻）相串联组成的转换电路。该转换电路能使电阻类传感器电阻随外界信息变化而变化，变换为传感器输出电信号随外界信息变化而变化。

这样光敏传感器经转换电路变换后就能将光信息变换为电信号。经过后续章节的学习可以了解到如何对该电信号进行处理，然后输出执行电路。如用光敏电阻实现对街上路灯的自动控制。它的控制过程为：天暗了，光敏传感器将光信息变换为电信号，送处理电路处理后，输出控制电压送执行电路。执行电路接通路灯开关，路灯点亮，反之，路灯电源被切断。 4、学生动手实验，加深对传感器的应用了解。

为了使学生能定性认识传感器的功能和作用，加深学生对传感器的了解，在教学设计中，可考虑安排学生一次动手实验，学生可以几个人一组。实验的目的是认识常见的传感器，能用多用表检测传感器，知道传感器的作用及其应用。教师在选择实验电路时要尽可能考虑电路简单、操作容易、突出学生对传感器在应用性方面的认识，使 学生知道传感器的作用在与收集信息；知道不同类别的传感器能够把不同类别的信号转变为电信号；知道生活中常见的自动控制系统需使用什么类别的传感器。

例：

老师：实验教学资源准备。（微调电位器、光敏传感器、湿敏传感器、三极管、发光二极管电阻、多用表、电池组、调光台灯、喷雾器、照度计、湿度计、声强仪等）

实验电路：

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图９.2 传感器试验电路

老师：图９.2是一个信号处理电路（控制器）和执行器组成的一个报警实验电路，报警时，发光二极管V1亮，图中V2主要功能是信号处理，V1是执行器（执行器也可以是继电器或蜂鸣器等），R1是限流电阻，限制V1亮时的最大电流，通常R取200Ω，V1亮时的流过V1的电流约为10mA。R2也为限流电阻，防止因传感器接错，电源直接烧毁三极管的BE结。图中，a、b两点用于连接传感器。当a、b两点接热敏电阻时，该电路的功能为湿度报警器，a、b两点接光敏传感电阻时，该电路的功能为照度报警器；当a、b两点接声传感器时，该电路的功能为噪声报警器……。

下面以a、b两点接光敏传感器为例介绍照度报警器电路工作原理。

光照强度大时，光敏传感器的电阻小，根据分压原理，电源E在RP的上的分压值大，适当调整RP的电阻值，使在b、G两点间的电压为0.7V。三极管V2因Vbe=0.7V饱和而导通。电源经电阻R1，发光二极管V1、三极管V2的C、E极构成了回路，电流流过发光二极管V1，发光二极管被点亮——照度报警，说明当前照度太强了。

老师：当光照度弱时，光敏传感器的等效电阻值变得很大（几十千欧或上百千欧），电源E在RP上几乎没有什么分压值，三极管V2的Vbe值几乎为零，三极管截止，没有电流流过三极管C、E极，发光二极管V1不亮，说明当前光照度没有超过“警戒线”。

老师：同学们想一想，上述电路中，微调电位器Rp的与电源E组成一个转换电路，光敏传感器经转换电路变换后，就能将光信息变换微电信号输出。调整RP的目的是改变在

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确定的照度条件下，转换电路输出的电压，即报警照度为“警戒线”。

老师：同学们讨论一下怎样调整照度报警器? 学生：讨论，回答（略） 老师：小结，实验步骤

１）用照度计将台灯的光强度调到100ＬＸ（报警照度） ２）在实验板上接入光敏传感器， ３）接通电源开关Ｋ

４）调整微调电位器RP，使发光二极管亮。

５）用多用表直流电压档确认，ＶBE之间的电压０.７Ｖ

６）关闭台灯，发光二极管不亮。用多用表直流电压档确认ＶBE之间电压小于０.７Ｖ 老师：实验步骤５和６中用电压表测量ＶBE的电压这个操作可以省略。为什么要求大家做呢？因为RP的端电压值很重要，它是流过光敏传感器的电流流过RP产生的电压降。该电压可以理解为光敏传感器的输出电压，该电压是否０.７Ｖ决定信号处理管是导通还是截止，即发光二极管是亮还是暗。当ＶBE为０.７Ｖ时，三极管时导通，当ＶBE<０.４Ｖ时，三极管时截止的。

老师：下面分小组做实验。一组做一种传感器实验。同学们在做实验的同时要发挥团队精神，同时思考下面二个问题：

１、想一想，在日常生活中，见过什么电子产品用过你做过实验的传感器 ２、报警器的功能有什么地方不满意，提出建设性意见 实验结束前每一个小组派代表回答上述问题 学生：实验开始 （略）

学生：小组代表发言。同学们争论（略）

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