人教版高中物理選擇性必修第二冊第五章傳感器

第五章傳感器5.1認識傳感器人教版高中物理選擇性必修第二冊目錄CONTENTS1

學習目標2

新課導入3

新課講解4

課堂小結5

當堂小練1.了解傳感器，知道傳感器在生產(chǎn)生活等實踐活動中有廣泛應用.2.了解傳感器的基本組成部分和應用的一般模式.

學習目標

小盒子A的側面露出一個小燈泡，盒外沒有開關。如果把磁體B放到盒子上面，燈泡就會發(fā)光，把磁體移走，燈泡熄滅。盒子里有什么樣的裝置，才能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象？問題：？新課導入

原來，小盒子中有一種叫作“干簧管”的元件（圖甲），它的結構很簡單，玻璃管內(nèi)封入了兩個軟磁性材料制成的簧片。當磁體靠近干簧管時（圖乙），兩個簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關的作用，操縱開關的是磁場這只看不見的“手”。干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器。那么，到底什么是傳感器？想一想：一、神奇的傳感器1．傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等被測量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為便于傳送和處理的可用信號輸出。2．傳感器是電子控制系統(tǒng)獲取外部信息的唯一途徑。3．傳感器的作用：獲得外界輸入信息，并將非電量信息轉成電信號輸出。新課講解下面我們來看幾個生活中的實例自動門酒精濃度檢測人的感覺器官與傳感器的類比思考與討論

傳感器的使用使我們的生活更加方便、安全和舒適。生活中，你還發(fā)現(xiàn)哪些地方使用了傳感器？

請你根據(jù)需要大膽地設想：在家里、學校和生活的社區(qū)，什么地方應該安裝傳感器？

這些傳感器要起什么作用？二、傳感器的種類各類傳感器傳感器的分類(按工作原理)及特點原理舉例特點物理傳感器利用物質的物理性質和物理效應感知并檢測出待測對象信息電容傳感器、電感傳感器，光電、壓電傳感器等品種多、應用廣、發(fā)展快化學傳感器利用化學反應識別和檢測信息氣敏傳感器、濕敏傳感器廣泛應用于環(huán)保、火災報警、醫(yī)療衛(wèi)生生物傳感器利用生物化學反應識別和檢測信息組織傳感器、細胞傳感器、酶傳感器含有生命物質，專一性好，易操作、快速、準確智能手機中的部分傳感器三、傳感器的組成與應用模式傳感器的一般結構熱電偶溫度計

敏感元件：是指能直接感受或響應外界被測非電學量的部分；轉換元件是指能將敏感元件輸出的信號直接轉換成電信號的部分。它們分別完成檢測和轉換兩個基本功能。并不是所有傳感器都能夠明顯地區(qū)分敏感元件和轉換元件。如果敏感元件直接輸出的是電學量，它就同時兼為轉換元件。這種敏感元件和轉換元件二者合一的傳感器是很多的。如左圖的熱電偶溫度計。如何應用從傳感器獲得的信號呢？可以用指針式電表或數(shù)字屏等顯示測量的數(shù)據(jù)；也可以用來驅動繼電器或其他元件，來執(zhí)行諸如打開管道的閥門、開通或關閉電動機等動作；還可以由計算機對獲得的數(shù)據(jù)進行處理，發(fā)出更復雜的指令。傳感器的一般模式思考與討論

話筒是一種能夠將聲音信號轉換為電信號的傳感器。圖乙是電容式話筒的組成結構示意圖，話筒的振動膜片涂有薄薄的金屬層，膜后相距幾十微米有一個金屬片（固定電極），它們構成電容器的兩個極板。電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關系來工作。你能根據(jù)它的工作過程說說各組成元件的作用嗎？電容式話筒科學漫步機器人

1920年，捷克斯洛伐克作家卡佩克在一部科幻小說中構思了一個機器人，名字叫Robot。它可以不吃飯，卻能不知疲倦地工作，展現(xiàn)了人類持續(xù)多年的一種愿望。1947年，世界上第一個機器人在美國誕生。這是一臺為反應堆搬運核燃料的簡單機器，代替人來從事危險的工作。此后，由于現(xiàn)代制造業(yè)的需求，有關機器人的研究迅速發(fā)展起來。圖5.1-10是幾個機器人的實例。根據(jù)機器人的結構和功能，可以粗略地把它們分為三代。第一代機器人對外界沒有感覺，只能按照編好的程序，由內(nèi)部的計算機安排它的動作，例如汽車生產(chǎn)線上用于點焊的機器人。第二代機器人有了感覺，它身上安裝的傳感器能起到人的感官的作用。例如，利用光傳感器能讓機器人沿著地面上畫出的白色軌跡運動；利用圖像傳感器能讓機器人產(chǎn)生視覺來識別燒杯和鐵塊，當它的手拿著燒杯時，力傳感器產(chǎn)生觸覺會使它的手指感知壓力和滑動，從而既能拿住又不會捏碎。第三代是智能機器人，是人們夢寐以求的，也是當前正在努力發(fā)展的。它以人工智能理論和現(xiàn)代信息技術為基礎，能夠自主地從經(jīng)驗中學習，不斷完善自身的程序，增強自己的功能。

科學漫步機器人

機器人的種類很多。應用最廣泛的是工業(yè)機器人，它們能把人從繁重的體力勞動和危險的環(huán)境中解放出來，極大地提高了生產(chǎn)率。服務型機器人主要用于清潔、加油、導盲、搶險等方面。它們通常具有一個移動平臺，其上有操作臂，還安裝了觸覺、視覺、聽覺及超聲測距等傳感器，能夠識別周邊的環(huán)境、判斷自己的運動。醫(yī)療機器人是近些年來發(fā)展迅速的一個新領域。醫(yī)療機器人能夠幫助醫(yī)生做復雜的手術，減輕醫(yī)生的疲勞，保證手術的精確和成功?？臻g機器人是最復雜、最昂貴的機器人，用于探測太空，我國探月工程中使用的玉兔號巡視器（章首圖）就是一個典型代表。隨著機器人技術的發(fā)展與進步，機器人變得越來越“聰明”，它們是否有一天會完全取代人類的工作？人類的前途是否堪憂？實際上，科技本身并沒有好壞之分，是人類決定了如何去使用它。面對科技進步，人類應該衡量和思考，該如何運用這些技術才會對社會更有益，使世界變得更加美好。

科學漫步機器人1.傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等被測量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為便于傳送和處理的可用信號輸出。2.傳感器的分類：物理傳感器：包括力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等物理傳感器；化學傳感器：包括離子傳感器、氣體傳感器等化學傳感器；生物傳感器：包括酶傳感器、微生物傳感器，細胞傳感器等生物傳感器。3.傳感器的組成與應用模式：課堂小結例1、(多選)如圖電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導體層內(nèi)形成一個低電壓交流電場，在觸摸屏幕時，由于人體是導體，手指與內(nèi)部導體層間會形成一個特殊電容(耦合電容)，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置。由以上信息可知，下列說法中正確的是(

)ABD當堂小練A．電容式觸摸屏的兩極板分別是導體層和手指B．當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越大C．當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越小D．當用手觸摸屏幕時，手指和屏的接觸面積的大小影響電容的大小【答案】：ABD【解析】：電容式觸摸屏在原理上把人的手指當作一個電容器元件的一個極板，把導體層當作另一極板，故選項A正確；手指和屏的接觸面積大小會影響到電容大小，接觸面積越大，即兩極板的正對面積越大，電容越大，故選項B、D正確，C錯誤。例2（多選）下列說法正確的是()A．傳感器擔負著信息采集的任務B．干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器C．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件D．傳感器是把力、溫度、光、聲、化學成分轉換為電信號的主要工具ABD【答案】：ABD【解析】：傳感器的任務就是采集信息，A對；干簧管是由平行不接觸的兩個極易被磁化的軟鐵片組成的，它靠近磁場時被磁化后相互吸引而接觸，B對；由傳感器的定義知D對．例3、（單選）人類發(fā)射的繞地球運轉的所有航天器，在軌道上工作時都需要電能，所需要的電能都是由太陽能電池把太陽能轉化為電能得到的，要求太陽能電池板總是對準太陽，為達到這一要求應利用下列哪種傳感器來感知太陽方位()A．力傳感器 B．光傳感器C．溫度傳感器 D．生物傳感器B【答案】：B【解析】：太陽帆的有效采光面積不同，所產(chǎn)生的電流不同，當電流最大時正對太陽，所以應用的是光傳感器，選項B正確，選項A、C、D錯誤．例4、（單選）如圖所示是一自動控制電路示意圖，R1為光敏電阻，當照射到R1處的光消失時，電流表A中的電流I及ab間的電壓U的變化情況是()A．I變大，U變大 B．I變小，U變小C．I變小，U變大 D．I變大，U變小A【答案】：A【解析】：光敏電阻無光照射時其阻值變大，閉合回路的干路電流I干變小，U＝E－I干r，所以U增大；由于I干變小，則UR3變小，而U增大，則U并增大；由I＝IR2＝可得，I增大，故A符合題意。第五章傳感器5.2常見傳感器的工作原理及應用目錄CONTENTS1

學習目標2

新課導入3

新課講解4

拓展與延伸5

課堂小結6

當堂小練1.了解光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻和電阻應變片等材料的物理特性.2.利用電容器的結構改變影響電容的性質，設計電容式位移傳感器.

學習目標

我們知道，傳感器可以感受光強、溫度、力、磁等非電學量，并把它們轉換為與之有確定對應關系的電學量輸出。那么，常見的傳感器是怎樣感知非電學量，并將其轉換為電學量的呢？利用不同的敏感元件制成的各種傳感器又有哪些應用呢？問題：？新課導入

比如說：光強、溫度、力、位移、速度、磁場等那么什么是非電學量呢？什么又是電學量呢？

比如說：電阻、電流、電壓。1、什么是光敏電阻：隨著光照強度的變化，電阻率在發(fā)生相應變化的物質。一、光敏電阻—光學傳感器把硫化鎘涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的梳狀電極，就形成一個簡單的光敏電阻。光敏電阻新課講解1．實驗原理光敏電阻的阻值會隨著光照強度的增加而不斷減小，用歐姆表連接電阻，用不同強度的光照射電阻，通過觀察歐姆表的示數(shù)變化，來研究光敏電阻與光強的關系。2．實驗器材光敏電阻、多用電表、導線、電源。2、實驗一、觀察光敏電阻特性3．實驗步驟（1)將光敏電阻、多用電表、按圖甲的方式連接好，其中多用電表置于“×100”擋；（2)先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)；（3)用手掌(或黑紙)遮光時，觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄。（4）用強光照射（如太陽光直接照射或拿亮度較大的手電筒、小燈泡等）觀察多用電表表盤指針顯示電阻阻值的情況，并記錄。4．數(shù)據(jù)處理根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。5．實驗結論(1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，隨著光強的變化阻值不斷減小，強光照射下電阻值很??；(2)光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。環(huán)境1234567阻值（）

硫化鎘是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能差；隨著光照的增強，載流子增多，導電性變好。思考：為什么光敏電阻的阻值會隨光強的變化而變化呢？

其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是由光敏電阻組成的光電傳感器。當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較小，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變低；當傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變高。這種高低交替變化的信號經(jīng)過處理，就會轉化為相應的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能3、光敏電阻在生產(chǎn)中的應用—光電計數(shù)器光電計數(shù)的基本原理

金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。常用的一種熱電阻是用鉑制作的，可用來做電阻溫度計。二、金屬熱電阻和熱敏電阻—溫度傳感器4、金屬熱電阻與熱敏電阻的區(qū)別電阻隨溫度的變化關系4、金屬熱電阻與熱敏電阻的區(qū)別電阻隨溫度的變化關系熱敏電阻：有些半導體在溫度上升時導電能力增強，因此可以用半導體材料制作熱敏電阻。有一種熱敏電阻是用氧化錳等金屬氧化物燒結而成的，它的電阻隨溫度的變化非常明顯。說明：與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差。方案1：（簡易實驗）將多用電表的選擇開關調到電阻擋（注意選擇適當?shù)谋堵剩?，將一只熱敏電阻連接到多用電表表筆的兩端。分別用手和冷水改變熱敏電阻的溫度，觀察電阻的變化情況。5、實驗二、觀察熱敏電阻特性實驗結果：隨著溫度的變化，熱敏電阻的阻值在減小。方案21．實驗原理熱敏電阻的電阻率會隨著溫度的升高而變化，2．實驗器材半導體熱敏電阻、多用電表、溫度計、鐵架臺、燒杯、涼水和熱水。5、實驗二、觀察熱敏電阻特性3．實驗步驟(1)按實驗原理圖甲連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理；當燒杯中水溫發(fā)生變化時，熱敏電阻的阻值將發(fā)生相應變化。(2)把多用電表置于歐姆擋，并選擇適當?shù)牧砍虦y出燒杯中沒有水時熱敏電阻的阻值，并記下溫度計的示數(shù)；5、實驗二、觀察熱敏電阻特性甲(3)向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒在冷水中，記下溫度計的示數(shù)和多用電表測量的熱敏電阻的阻值；(4)將熱水分幾次注入燒杯中，測出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄。4．數(shù)據(jù)處理在如圖坐標系中，粗略畫出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線。5、實驗二、觀察熱敏電阻特性5．實驗結論熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大。6．注意事項實驗時，加熱水后要等一會兒再測熱敏電阻阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時讀出水溫。5、實驗二、觀察熱敏電阻特性

一些汽車的低油位報警裝置采用熱敏電阻來檢測油箱的警戒液位。若給熱敏電阻通以一定的電流，熱敏電阻會發(fā)熱。當液面高于熱敏電阻的高度時，熱敏電阻發(fā)出的熱量會被液體帶走，溫度基本不變，阻值較大，指示燈不亮（圖甲）。當液體減少、熱敏電阻露出液面時，發(fā)熱導致它的溫度上升、阻值較小，指示燈亮（圖乙）。通過判斷熱敏電阻的阻值變化，就可以知道液面是否低于設定值。6、熱敏電阻的應用液位報警示意圖

電阻應變片是一種使用非常廣泛的力敏元件，電阻與導體的材料、長度和橫截面積有關。當金屬絲受到拉力時，長度變長、橫截面積變小，導致電阻變大；當金屬絲受到壓力時，長度變短、橫截面積變大，導致電阻變小。金屬導體在外力作用下發(fā)生機械形變（伸長或縮短）時，其電阻隨著它所受機械形變的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應變效應。金屬電阻應變片就是利用這一原理制成的。三、電阻應變片—力傳感器7、電阻應變片的工作原理電阻應變片電阻應變片的功能：能夠把物體形變這個力學量轉換為電阻這個電學量。8、力傳感器的應用及工作原理

彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各貼一個應變片。在梁的自由端施力F，則梁發(fā)生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應變片的電阻變大，下表面應變片的電阻變小。力F越大，彎曲形變越大，應變片的電阻變化就越大。如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上表面應變片兩端的電壓變大，下表面應變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。力F越大，輸出的電壓差值也就越大。應變片測力原理應變式傳感器汽車稱重的地磅四、電容式傳感器9、電容式傳感器定義及特點

1、定義：電容傳感器是指將被測量(如尺寸、壓力等)的變化轉換成電容量變化的一種傳感器。電容器是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質構成。當在兩金屬電極間加上電壓時,電極上就會存儲電荷,所以電容器是儲能元件。2.特點：結構簡單;動作時需要能量低,由于帶電極板間靜電吸引力很小因此電容傳感器特別適宜用來解決輸入能量低的測量問題。10、電容式傳感器的工作原理

電容器的電容C決定于極板的正對面積S、極板間的距離d以及極板間的電介質這三個因素。如果某個物理量的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確定這個物理量的變化，由此可以制成電容式傳感器。11、電容式傳感器的應用及優(yōu)缺點應用：面積型可用來測量位移（較大位移），極距型傳感器可用來測量微小位移，介質型傳感器可用來鑒別材質。優(yōu)點：電容位移傳感器能實現(xiàn)無接觸測量。它采用合適的檢測電路，做到靈敏度高、分辨力強、能分辨微小的位移。還有信噪比大，靈敏度高，零漂小，頻響寬，非線性小，精度穩(wěn)定性好，抗電磁干擾能力強和使用操作方便。缺點：電容位移傳感器的量程比較小，一般只有幾十個毫米，容易受外界干擾和分布參數(shù)的影響電容傳感器五、拓展學習12、霍爾元件霍爾元件的應用及原理1—測量磁場的大小霍爾效應霍爾原件的工作原理

半導體的霍爾效應要強于導體。在一個很小的矩形半導體（如砷化銦）薄片上，制作四個電極E、F、M、N，它就成了一個霍爾元件（右圖下）。在E、F間通入恒定的電流I，同時外加與薄片垂直的磁感應強度為B的磁場，則在M、N間可出現(xiàn)霍爾電壓UH。通過分析可知，霍爾電壓UH與磁感應強度B有線性關系，因此利用霍爾元件可以測量磁感應強度的大小和方向?；魻栐軌虬汛鸥袘獜姸冗@個磁學量轉換為電壓這個電學量?；魻栐膽眉霸?—測量微小位移利用霍爾元件測量微小位移

在兩塊磁感應強度相同、同極相對放置的磁體縫隙中放入霍爾元件，當霍爾元件處于中間位置時，磁感應強度B為0，霍爾電壓UH為0，可將該點作為位移的零點。當霍爾元件沿著±z方向移動時，則有霍爾電壓輸出，且電壓大小與位移大小成正比，從而能夠實現(xiàn)微小位移的測量。1.什么是光敏電阻；2.實驗一、觀察光敏電阻特性；3.光敏電阻在生產(chǎn)中的應用—光電計數(shù)器；光學傳感器溫度傳感器4.金屬熱電阻與熱敏電阻的區(qū)別；5.實驗二、觀察熱敏電阻特性;6、熱敏電阻的應用;力傳感器7.電阻應變片的工作原理8.力傳感器的應用及工作原理9.電容式傳感器定義及特點10.電容式傳感器的工作原理11.電容式傳感器的應用及優(yōu)缺點電容感器課堂小結例1、(多選)利用光敏電阻制作的光傳感器,記錄了傳送帶上工件的輸送情況。如圖甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器,光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光,每當工件擋住A發(fā)出的光時,光傳感器就輸出一個電信號,并在屏幕上顯示出電信號與時間的關系,如圖乙所示。若傳送帶始終勻速運動,每兩個工件間的距離為0.2m,則下述說法正確的是()當堂小練A.傳送帶運動的速度是0.1m/sB.傳送帶運動的速度是0.2m/sC.該傳送帶每小時輸送3600個工件D.該傳送帶每小時輸送7200個工件【答案】：BC【解析】：根據(jù)題意并結合題圖可知,工件1s內(nèi)的位移為0.2m,則傳送帶運動的速度v=0.2/1=0.2m/s,選項A錯誤,B正確。傳送帶每小時輸送的工件個數(shù)=

3600(個),選項C正確,D錯誤。．例2、傳感器是把非電學量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉換成電學量的變化的一種元件，在自動控制中有著相當廣泛的應用。有一種測量人的體重的電子秤，其測量部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)和顯示體重大小的儀表(實質是理想電流表)組成。壓力傳感器表面能承受的最大壓強為1×107Pa，且已知壓力傳感器的電阻R與所受壓力的關系如表所示。設踏板和壓桿的質量可以忽略不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V，g取10m/s2。請作答：(1)該秤零點(即踏板空載時)的刻度線應標在電流表刻度盤

A處。(2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20mA，這個人的質量是

kg。【答案】：(1)1.6×10－2(2)50例3、(多選)電動自行車是一種使用廣泛的交通工具,其速度控制是通過轉動右把手實現(xiàn)的,這種轉動把手稱為“霍爾轉把”,屬于傳感器非接觸控制。轉把內(nèi)部有永久磁鐵和霍爾器件等,截面如圖甲。永久磁鐵的左、右兩側分別為N、S極,開啟電源時,在霍爾器件的上、下面之間加一定的電壓,形成電流,如圖乙。隨著轉把的轉動,其內(nèi)部的永久磁鐵也跟著轉動,霍爾器件能輸出控制車速的霍爾電壓,已知電壓與車速的關系如圖丙。下列關于“霍爾轉把”的說法正確的是（

）A.為提高控制的靈敏度,應使永久磁鐵的上、下端分別為N、S極。B.按圖甲順時針轉動電動車的右把手(手柄轉套),車速將變快。C.圖乙中從霍爾器件的前、后面輸出控制車速的霍爾電壓。D.若霍爾器件的上、下面之間所加電壓正、負極性對調,將影響車速控制。甲丙乙【答案】BC【解析】若使永久磁鐵的上、下端分別為N、S極,那么磁場方向與霍爾器件中電流方向基本平行,很難形成霍爾電壓,所以會降低控制的靈敏度,選項A錯誤;按題圖甲順時針轉動電動車的右把手(手柄轉套),永久磁鐵靠近霍爾器件,磁場增強,霍爾電壓增大,車速變快,選項B正確;由題圖乙可知,磁感線從霍爾器件左、右側面穿過,霍爾器件上、下面之間加有一定電壓,則在霍爾器件的前、后面產(chǎn)生霍爾電壓,選項C正確;若霍爾器件的上、下面之間所加電壓正、負極性對調,則霍爾電壓的極性也將對調,由題圖丙可知,霍爾電壓極性對調不影響車速控制,選項D錯誤。第五章傳感器5.3利用傳感器制作簡單的自動控制裝置目錄CONTENTS1

學習目標2

新課導入3

新課講解4

課堂小結5

當堂小練1.會利用干簧管制作簡單的自動控制裝置.2.會利用光敏電阻制作簡單的自動控制裝置.

學習目標生活中的傳感器光感傳感器水質PH傳感器紫外線傳感器仿生傳感器磁光效應傳感器新課導入

傳感器是構成自動控制系統(tǒng)的必要環(huán)節(jié)。如果沒有傳感器對原始信息進行準確、可靠地捕捉和轉換，那么一切控制將無法實現(xiàn)。本節(jié)提供了兩個利用傳感器實現(xiàn)簡單自動控制的實驗，同學們可以根據(jù)興趣和器材條件從中選擇一個。只有自己動手進行組裝和調試，才會對傳感器的作用有更深切的體會。

下面我們來看幾個生活中的實例怎樣才能實現(xiàn)上述功能呢？利用干簧管在磁場中的特性是不錯的選擇。如圖是一個簡單的門窗磁控防盜報警裝置示意圖。門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與M相對的位置嵌入干簧管SA，并將干簧管接入報警電路。干簧管可將門與門框的相對位置這一非電學量轉換為電路的通斷。一、實驗1門窗防盜報警裝置門窗防盜報警裝置新課講解電磁繼電器一、實驗目的：了解門窗報警裝置的原理二、實驗原理閉合電路開關S,系統(tǒng)處于防盜狀態(tài)。當門窗緊閉時,磁體M靠近干簧管SA,干簧管兩個簧片被磁化相吸而接通繼電器線圈K,使繼電器工作。繼電器的動觸點c與常開觸點a接通,發(fā)光二極管LED發(fā)光,顯示電路處于正常工作狀態(tài)。當門窗開啟時,磁體離開干簧管,干簧管失磁斷開,繼電器被斷電。繼電器的動觸點c與常閉觸點b接通,蜂鳴器H發(fā)聲報警。干簧管在電路中起傳感器和控制開關的作用,繼電器則相當于一個自動的雙向開關。門窗防盜報警裝置電路圖發(fā)光二極管三、實驗器材電源、導線、開關、干簧管、繼電器、蜂鳴器、發(fā)光二極管、電阻、小磁體。四、實驗步驟(1)連接電路前,要先判斷一下干簧管是否可以正常工作。用磁體直接靠近干簧管,觀察簧片能否正常動作。(2)確定各元件可以正常工作后,連接電路。(3)接通電源后,將磁體先后靠近和離開干簧管,分別觀察實驗現(xiàn)象。表1基本元件及參數(shù)二、實驗2光控開關

光控路燈可以根據(jù)光照的變化自動開啟或關閉。怎樣能夠在天色暗到一定程度時讓路燈自動開啟，而在天明時自動熄滅？我們可以利用光敏電阻來完成這一任務。下面提供兩種模擬的光控開關電路，用發(fā)光二極管或小燈泡代表路燈。一、實驗目的了解光控開關的原理。二、實驗原理當環(huán)境的光比較強時,光敏電阻RG的阻值很小,三極管不導通,發(fā)光二極管或繼電器所在的回路相當于斷路,即發(fā)光二極管不工作;繼電器處于常開狀態(tài),小燈泡L不亮。當環(huán)境的光比較弱時,光敏電阻RG的阻值變大,三極管導通,且獲得足夠的基極電流,產(chǎn)生較大的集電極電流,點亮發(fā)光二極管或驅動繼電器吸合而點亮小燈泡L。三極管電路符號及實