第二章電子控制系統(tǒng)信息的獲取和轉(zhuǎn)換PPT課件

.,1,第二章電子控制系統(tǒng)信息的獲取與轉(zhuǎn)換,認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器及其應(yīng)用,.,2,什么是傳感器,傳感器的作用,認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器類型,傳感器的檢測(cè),認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,傳感器的應(yīng)用,.,3,思考光控?zé)羰窃趺垂ぷ鞯模?思考聲控?zé)羰窃趺垂ぷ鞯模?我國(guó)第一位進(jìn)入太空的宇航員楊利偉遨游在遙遠(yuǎn)的太空時(shí)，地面上的醫(yī)生怎么樣才知道他的身體狀況呢？,.,4,一、什么是傳感器,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,將非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的電量輸出的裝置，稱為傳感器。,.,5,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,傳感器是如何轉(zhuǎn)換信息的?,聲音信息,傳感器,電信號(hào),光信息,傳感器,電信號(hào),.,6,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,二、傳感器的作用,輸入,傳感器,控制（處理）,電子電路,輸出,執(zhí)行器等,.,7,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,討論,為什么一定要通過(guò)傳感器完成信息的檢測(cè)工作呢？,因?yàn)殡娮涌刂葡到y(tǒng)的控制過(guò)程是由電子電路來(lái)完成的，電子電路所能處理的只能是電信號(hào)。如前面所講的聲控?zé)簟⒐饪芈窡舻目刂?，聲音和光都不是電信?hào)，必須把這些非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流、電壓等電信號(hào)后，才能通過(guò)電子電路來(lái)傳輸、處理、存儲(chǔ)和輸出，實(shí)現(xiàn)電子控制。,傳感器能模擬人的感覺(jué)器官，可以更為準(zhǔn)確的獲取外界的輸入信息，以便處理。,.,8,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,三、常見(jiàn)傳感器的類型和作用,傳感器的類型很多，常見(jiàn)的有：光敏傳感器、熱敏傳感器、聲敏傳感器、濕敏傳感器、氣敏傳感器、力敏傳感器、位移傳感器等。由于它們各自的材料不同和結(jié)構(gòu)上的差異，它們所轉(zhuǎn)換的信息也各不相同。,.,9,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,熱敏傳感器,力敏傳感器,濕敏傳感器,力敏傳感器,氣敏傳感器,觀察p25-26頁(yè),.,10,小試驗(yàn),按照以下電路圖連接元器件，觀察光線的變化對(duì)LED的影響。,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,1.光敏傳感器,.,11,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,有光照時(shí)電阻?。◣资甂以下），電路接通；無(wú)光照時(shí)電阻大（10M以上），電路斷開(kāi)，由此把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。,結(jié)果分析,.,12,小試驗(yàn),按照以下電路圖連接元器件，觀察聲音對(duì)聲控?zé)襞萘?、滅的影響?聲控?zé)襞?第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,2.聲敏傳感器,.,13,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,能通過(guò)聲音引起的振動(dòng)產(chǎn)生微弱的電信號(hào)。由此把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。,結(jié)果分析,.,14,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,3.磁敏傳感器（干簧管）（p21頁(yè)）,小試驗(yàn),按照以下電路圖連接元器件，并將磁鐵移近、移出干簧管，觀察燈泡的亮、滅。,.,15,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，兩個(gè)簧片相互分離，干簧管處于“關(guān)斷”狀態(tài)；當(dāng)有磁場(chǎng)時(shí)，鐵合金簧片被磁化，兩個(gè)簧片相互吸引，干簧管處于“接通”狀態(tài)。由此把磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。,結(jié)果分析,.,16,小試驗(yàn),4.熱敏傳感器（熱敏電阻）,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,按照以下電路圖連接元器件，接通電源，再用手握住熱敏電阻，觀察燈泡的亮度的變化。,.,17,熱敏電阻的阻值隨著溫度的變化而變化，從而控制電路中電流通斷或大小，由此把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,.,18,馬上行動(dòng)（P22）,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,力敏傳感器,接受,信息，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào),接受聲信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào),位移傳感器,接受,并轉(zhuǎn)換為,超聲波傳感器,接受,并轉(zhuǎn)換為,力,聲敏傳感器,位移信息,電信號(hào),超聲波信息,電信號(hào),.,19,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,四、傳感器的檢測(cè),為了確定傳感器的質(zhì)量好壞，必須對(duì)它進(jìn)行檢測(cè)。在精度要求不高的檢測(cè)時(shí)，通?？梢杂枚嘤秒姳怼?.,20,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,分組試驗(yàn)1,按照課本第23頁(yè)的試驗(yàn)要求和步驟分小組進(jìn)行試驗(yàn)，并認(rèn)真記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。,光敏電阻的檢測(cè),.,21,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,分析總結(jié),請(qǐng)三個(gè)小組代表上黑板呈現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果。,通過(guò)以上試驗(yàn)，總結(jié)檢測(cè)傳感器有哪幾種方法。,測(cè)量電阻和測(cè)量電壓,.,22,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,分組試驗(yàn)2,熱敏電阻的檢測(cè),按照課本第24頁(yè)的試驗(yàn)要求和步驟，分小組進(jìn)行試驗(yàn)，并認(rèn)真記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。,.,23,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,試驗(yàn)總結(jié),請(qǐng)三個(gè)小組代表上黑板畫(huà)出在不同溫度下，熱敏電阻的阻值和兩端電壓值變化的曲線。,通過(guò)以上曲線分析熱敏電阻的阻值變化的規(guī)律。,.,24,能力展示,空調(diào)的溫度自動(dòng)控制過(guò)程應(yīng)該選擇什么傳感器？,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,.,25,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,圖為水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，磁環(huán)可以隨著水位沿著傳感器上下移動(dòng)，將水位信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后送給控制箱，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。你認(rèn)為選擇什么傳感器比較合適。,能力展示,.,26,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,參考答案,空調(diào)使用的傳感器是熱敏傳感器。,水位自動(dòng)控制系統(tǒng)可以采用磁敏傳感器（干簧管傳感器）。,.,27,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,小結(jié),自然界中的信息大都是以非電量信息存在，在實(shí)現(xiàn)電子控制時(shí)，就需要通過(guò)傳感器將這些非電量信息轉(zhuǎn)換為電量信息，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)控制。不同的非電量信息在實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)控制時(shí)，就需要通過(guò)不同的傳感器實(shí)現(xiàn)電量信息的轉(zhuǎn)換。,.,28,思考,為什么傳感器比人的感覺(jué)系統(tǒng)精確性、可靠性更好？（28頁(yè)思考）傳感器在生活、生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用？（30頁(yè)馬上行動(dòng)）,第一節(jié)認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的傳感器,.,29,知識(shí)回顧,光敏傳感器,聲敏傳感器,氣敏傳感器,味敏傳感器,壓敏、熱敏、濕敏、傳感器,眼睛,耳朵,鼻子,舌頭,皮膚,傳感器,控制器,執(zhí)行器,五官,大腦,肢體,.,30,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,為什么傳感器比人的感覺(jué)系統(tǒng)精確性、可靠性更好？,思考,3.傳感器轉(zhuǎn)換的信號(hào)與它獲取的信息有嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。,4.傳感器產(chǎn)品都是經(jīng)過(guò)精確測(cè)試、檢驗(yàn)和校正的。,5.傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性好。,1.人的感覺(jué)系統(tǒng)容易受到內(nèi)外各種因素的影響，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定性。,2.同時(shí)感覺(jué)的信息也難以準(zhǔn)確表達(dá)。,.,31,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,車輛駕駛?cè)藛T血液中的酒精含量大于或等于20毫克/100毫升、小于80毫克/100毫升為飲酒駕車；血液中的酒精含量大于或者等于80毫克/100毫升為醉酒駕車。,中華人民共和國(guó)道路交通安全法規(guī)定：嚴(yán)禁酒后駕車。為了防止酒后駕車，交通警察使用酒精濃度測(cè)試儀檢測(cè)可疑駕駛員是否酒后駕駛。酒精濃度測(cè)試儀中就使用了對(duì)酒精敏感的氣敏傳感器。,.,32,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,氣敏傳感器可以將獲取的氣體信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。利用不同的半導(dǎo)體材料對(duì)不同氣體敏感的特性，可以制造出檢測(cè)不同氣體的氣敏傳感器。氣敏傳感器的電阻值隨被檢測(cè)氣體的濃度和成分而變化。氣敏傳感器的靈敏度很高即使空氣中待測(cè)氣體的含量不到千分之一，氣敏傳感器的電阻值也會(huì)產(chǎn)生很大變化。,一、氣敏傳感器的應(yīng)用,.,33,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,思考,這樣稱重準(zhǔn)確嗎？什么秤能夠提高準(zhǔn)確性呢？,.,34,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,二、力敏傳感器的應(yīng)用,當(dāng)電阻應(yīng)變片（力敏傳感器）受到力的作用時(shí)，它的電阻值就會(huì)發(fā)生變。電子秤就是貨物重量的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化、電壓的變化，再經(jīng)過(guò)電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器后把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，最后送到液晶顯示器顯示出被稱物體重量，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確稱重目的。,.,35,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,馬上行動(dòng)(P29),在學(xué)習(xí)曹沖稱象的故事時(shí)，你一定很佩服他的睿智?，F(xiàn)在，你能不能用一種更方便、更快捷、更準(zhǔn)確的方法來(lái)稱象呢？并簡(jiǎn)要說(shuō)明原理。,.,36,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,軌道衡是稱量大宗貨物的計(jì)量器具，能夠準(zhǔn)確而高效地稱量鐵路車輛裝載的貨物重量。它的工作原理就是通過(guò)力敏傳感器把車和貨物的重量信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器后把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量最后送到液晶顯示器顯示出被稱物體重量，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確稱重目的。,舉例,還有哪些通過(guò)力敏傳感器稱量大宗貨物的計(jì)量器具？,.,37,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,思考,如何對(duì)生產(chǎn)線上高速流動(dòng)的啤酒進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地計(jì)數(shù)呢？,.,38,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,三、光敏傳感器的應(yīng)用,在傳送帶的兩側(cè)分別安裝光源和光敏傳感器，當(dāng)被測(cè)瓶子位于光源和傳感器之間時(shí)，傳感器無(wú)光照；被測(cè)瓶子不在光源和傳感器之間時(shí)，傳感器有光照，這樣，通過(guò)它輸出的電信號(hào)發(fā)生的變化便可以計(jì)數(shù)。,.,39,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,在自動(dòng)檢測(cè)的傳送帶上，若利用光的反射原理檢測(cè)瓶子上是否有瓶蓋，應(yīng)如何安裝傳感器？,.,40,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,對(duì)于一些簡(jiǎn)單的重復(fù)性工作，時(shí)間一長(zhǎng)，人們?nèi)菀灼?，甚至?dǎo)致工作失誤。傳感器可以在減輕工作強(qiáng)度的同時(shí)，做出更精確、快捷的判斷。,就你的經(jīng)驗(yàn)而言，日常生活和工作中哪些重復(fù)性工作可以采用光敏傳感器做幫手？,1.,2.,3.,進(jìn)入場(chǎng)、館人數(shù)的統(tǒng)計(jì)。,對(duì)生產(chǎn)和工作環(huán)境的安全監(jiān)控和報(bào)警。,對(duì)軋制鋼板或紙張厚度的檢驗(yàn)。,.,41,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,觀察思考,人走近自動(dòng)門(mén)時(shí)，門(mén)為什么能自動(dòng)打開(kāi)？,.,42,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,以上探討的光敏傳感器，是對(duì)可見(jiàn)光敏感的普通光敏傳感器。還有一種傳感器是對(duì)紅外線敏感的，稱為紅外光傳感器。當(dāng)紅外光傳感器接受到紅外光（線）時(shí)，電阻值產(chǎn)生變化，如果接在電路則會(huì)產(chǎn)生電壓或電流的變化，從而將紅外光信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，自動(dòng)門(mén)就是利用紅外光傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的。,紅外光傳感器還有哪些應(yīng)用？,四、紅外光傳感器的應(yīng)用,.,43,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,應(yīng)用夜視儀能夠幫助人們?cè)谄岷诘囊估锟吹街車木拔铩?.,44,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,五、超聲波傳感器的應(yīng)用,超聲波有兩個(gè)重要特性。一是它的方向性好，它的頻率比音頻高，遇到物體后超聲波會(huì)反射，物體的密度不同，反射程度也不同，通過(guò)接收和處理反射波就可以知道物體的方位和距離。二是它在水里可以傳播很遠(yuǎn)的距離，因此可用超聲波檢測(cè)人體內(nèi)部的病變。,.,45,你知道超聲波傳感器還有哪些應(yīng)用？,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,舉例,聲吶的應(yīng)用,超聲波測(cè)距,超聲波清洗,超聲波檢測(cè)焊縫,超聲波測(cè)海底,超聲波測(cè)魚(yú)群,.,46,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,思考（P32）,1.閱讀以下材料，分析聲吶的工作原理：,第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，法國(guó)科學(xué)家朗之萬(wàn)發(fā)明了能探測(cè)水下目標(biāo)的儀器，叫聲吶。它不僅能夠確定目標(biāo)的方位、距離，甚至還能分析潛水艇的許多性能。另外，它也可用于港口導(dǎo)航、探測(cè)暗礁和魚(yú)群等。,2.火星探測(cè)器已登上了火星，并對(duì)火星進(jìn)行了探測(cè)。你認(rèn)為火星探測(cè)器上需要使用哪些傳感器？請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表。,.,47,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,參考答案,第1題答：聲吶根據(jù)超聲波在水下發(fā)射至目標(biāo)物和反射回來(lái)所用的時(shí)間及在超聲波水中的傳播速度，就可以計(jì)算目標(biāo)的距離。,第2題答：,.,48,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,想一想,在這里，熱敏電阻隨著室內(nèi)溫度的變化而變化，并把溫度信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而控制空調(diào)的自動(dòng)調(diào)溫過(guò)程。,六、熱敏傳感器的應(yīng)用,熱敏傳感器還有哪些應(yīng)用,熱敏電阻,.,49,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,討論（P33）,煉鋼爐中，鋼水的溫度可達(dá)1000以上。要檢測(cè)灼熱的鋼水的溫度，能否使用熱敏傳感器直接測(cè)量？,.,50,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,熱敏電阻的溫度計(jì)測(cè)量的溫度范圍為0400，故不能用熱敏電阻測(cè)量?？捎勉K鍺-鉑熱電偶，其使用溫度可達(dá)1400；也可使用光學(xué)高溫系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)溫度想比較，測(cè)定溫度。因?yàn)槿魏挝镔|(zhì)都輻射出其波長(zhǎng)與所處溫度相對(duì)應(yīng)的電磁波，當(dāng)溫度超過(guò)700時(shí)，物體將輻射可見(jiàn)光，用肉眼即可觀察到發(fā)光。,參考答案,.,51,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,聲音放大的原理是聲敏傳感器（話筒）的膜片在聲波下產(chǎn)生振動(dòng)使得處于磁場(chǎng)中的與膜片相連的線圈中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流。從而把聲音信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)功率放大器，把聲音放大。,七、聲敏傳感器的應(yīng)用,.,52,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,綜合實(shí)踐,1.在下面的電路中有四個(gè)輸入端，在和之間連接一只自制的濕敏傳感器上滴幾滴水，調(diào)節(jié)可變電阻RP，使發(fā)光二極管發(fā)光。那么，這個(gè)工作系統(tǒng)有哪些用途？如果不滴水而是干燥的，電路處于什么狀態(tài)？,2.在下圖中，若用導(dǎo)線連接和，用一根細(xì)裸導(dǎo)線接在和之間，當(dāng)裸導(dǎo)線斷裂時(shí)，發(fā)光管發(fā)光。想一想，這個(gè)控制系統(tǒng)有什么用途？,.,53,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用,電路圖,.,54,第二節(jié)傳感器的應(yīng)用