人教版22傳感器的應(yīng)用（57張）

傳感器第六章第二節(jié)傳感器的應(yīng)用第六章學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識自主梳理3重點難點突破4考點題型設(shè)計5課時作業(yè)8易錯案例剖析6課堂知識構(gòu)建7學(xué)習(xí)目標(biāo)定位※了解傳感器應(yīng)用的一般模式※知道電子秤、電熨斗的工作原理※知道電飯鍋的結(jié)構(gòu)與原理，加深對溫度傳感器的應(yīng)用認(rèn)識※了解光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報警器※能夠根據(jù)傳感器的工作原理簡單分析傳感器的應(yīng)用課堂情景切入在日常生活中，我們經(jīng)常見到電子秤。例如，在超市里，當(dāng)我們購買水果時，售貨員把水果放在表面平整的電子秤上，電子秤就可顯示出所購水果的質(zhì)量及應(yīng)付的錢數(shù)。你想探究一下它的工作原理嗎？知識自主梳理傳感器應(yīng)用的一般模式

1．力傳感器的應(yīng)用——電子秤(1)組成及敏感元件：由________和_________組成，敏感元件是_________。(2)工作原理：(3)作用：應(yīng)變片將物體_____這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為_____這個電學(xué)量。傳感器應(yīng)用的幾個實例

金屬梁應(yīng)變片應(yīng)變片電阻

形變電壓2．溫度傳感器的應(yīng)用實例敏感元件工作原理電熨斗雙金屬片溫度變化時，由于雙金屬片上層金屬與下層金屬的__________不同，雙金屬片發(fā)生彎曲從而控制電路的通斷電飯鍋感溫鐵氧體(1)居里溫度：感溫鐵氧體常溫下具有鐵磁性，溫度上升到約_____

℃時，失去鐵磁性，這一溫度稱為“居里溫度”(2)自動斷電原理：用手按下開關(guān)通電加熱，開始煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)加熱溫度達到_____

℃時，鐵氧體失去磁性，與永久磁鐵失去吸引力，被彈簧片彈開，從而推動杠桿使觸點開關(guān)斷開測溫儀熱敏電阻，金屬熱電阻，熱電偶，紅外線敏感元件等敏感元件將_____轉(zhuǎn)換成_______，由指針式儀表或數(shù)字式儀表顯示出來膨脹系數(shù)103103溫度電信號3．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報警器(1)組成：發(fā)光________LED、光電________和不透明的擋板。(2)工作原理：平時光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻_____。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報。二極管三極管變小重點難點突破一、傳感器問題分析1．分析思路物理傳感器是將所感受的物理量(如力、熱、光等)轉(zhuǎn)換為便于測量的電學(xué)量的器件。我們可以把傳感器的應(yīng)用過程分為三個步驟：(1)信息采集；(2)信息加工、放大、傳輸；(3)利用所獲得的信息執(zhí)行某種操作。2．分析傳感器問題要注意四點(1)感受量分析要明確傳感器所感受的物理量，如力、熱、光、磁、聲等。(2)輸出信號分析明確傳感器的敏感元件，分析它的輸入信號及輸出信號，以及輸入信號與輸出信號間的變化規(guī)律。(3)電路結(jié)構(gòu)分析認(rèn)真分析傳感器所在的電路結(jié)構(gòu)，在熟悉常用電子元件工作特點基礎(chǔ)上，分析電路輸出信號與輸入信號間的規(guī)律。(4)執(zhí)行機構(gòu)工作分析傳感器的應(yīng)用，不僅包含非電學(xué)量如何向電學(xué)量轉(zhuǎn)化的過程，還包含根據(jù)所獲得的信息控制執(zhí)行機構(gòu)進行工作的過程。二、在生產(chǎn)、生活中常見傳感器的應(yīng)用1．生活中的傳感器(1)與溫度控制相關(guān)的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調(diào)、消毒碗柜等，都用到溫度傳感器。(2)紅外傳感器：自動門、家電遙控器、生命探測器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報警器等。(3)照相機中的光傳感器和家用便攜式電子秤的壓力傳感器等。2．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)濕度傳感器：判斷農(nóng)田的水分蒸發(fā)情況，自動供水或停水。(2)溫度傳感器和濕度傳感器，可對上百個點進行溫度和濕度監(jiān)測。由于有了十分先進可靠的測試技術(shù)，有效地減少了霉變現(xiàn)象。3．工業(yè)生產(chǎn)中的傳感器(1)生產(chǎn)的自動化和半自動化。用機器人、自動化小車、自動機床、各種自動生產(chǎn)線或者系統(tǒng)，代替人完成加工、裝配、包裝、運輸、存儲等工作。各種傳感器使生產(chǎn)的自動運行保持在最佳狀態(tài)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高效率和產(chǎn)量，節(jié)約原材料等。(2)在數(shù)控機床中的位移測量裝置，就是利用高精度位移傳感器進行位移測量，從而實現(xiàn)對零部件的精密加工。4．飛向太空的傳感器在航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用得較早，也應(yīng)用得較多，在運載火箭、載人飛船中，都應(yīng)用了大量的傳感器供遙測和遙控系統(tǒng)使用。這些傳感器對控制航天器的姿態(tài)、接收和發(fā)送信息、收集太空數(shù)據(jù)等都有重要作用。在載人飛船中還使用一類測量航天員各種生理狀況的生理傳感器，如測量血壓、心電圖、體溫等。(1)在種植蔬菜大棚中要用到________、________、________、________等傳感器。(2)為了控制大棚中的蔬菜的生長條件，還需要調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的________裝置與________裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和________，調(diào)整________的自動排氣裝置等設(shè)施與傳感器配合使用。答案：(1)光敏傳感器；濕度傳感器；溫度傳感器；濃度傳感器(2)加熱；通風(fēng)；噴淋器；二氧化碳濃度解析：(1)在蔬菜大棚中要用到檢測光照的光敏傳感器；檢測溫度的溫度傳感器；檢測空氣濕度和土壤濕度的濕度傳感器；檢測二氧化碳濃度的二氧化碳濃度傳感器等。(2)配套設(shè)施有：調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風(fēng)裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和噴淋器，調(diào)整二氧化碳濃度的自動排氣裝置。三、傳感器的應(yīng)用實例1．力傳感器的應(yīng)用——電子秤(1)常用的一種力傳感器是由金屬梁和應(yīng)變片組成的，應(yīng)變片是一種敏感元件，現(xiàn)在多用半導(dǎo)體材料制成。(2)此種力傳感器的工作原理如圖所示：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(yīng)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(yīng)變片的電阻變大，下表面的電阻變小。F越大，彎曲形變越大，應(yīng)變片的阻值變化就越大。如果讓應(yīng)變片中通過的電流保持恒定，那么上面應(yīng)變片兩端的電壓變大，下面應(yīng)變片兩端的電壓變小。傳感器把這兩個電壓的差值輸出。外力越大，輸出的電壓差值也就越大。應(yīng)變片能把物體形變這個力學(xué)量，轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。2．溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗(1)電熨斗能夠自動控制溫度，裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷。(2)電熨斗的結(jié)構(gòu)圖如圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬。3．溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋(1)電飯鍋中應(yīng)用了溫度傳感器，它的主要元件是感溫鐵氧體。它的特點是常溫下具有鐵磁性，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。這個溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“居里溫度”或“居里點”。(2)電飯鍋的結(jié)構(gòu)4．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報警器(1)有些火災(zāi)報警器是利用煙霧對光的散射來工作的。(2)這種火災(zāi)報警器的工作原理：如圖所示，平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報。A．向下 B．向上C．保持原狀 D．不能確定答案：B解析：由題意知，電熨斗由熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物，就是要求電熨斗在低溫易斷開，因雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，使雙金屬片向下彎曲，上下觸點脫離，電路斷開，因此，應(yīng)向上調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，雙金屬片受熱時，易使觸點分離。所以選B?？椢锊牧夏猃埡铣衫w維絲綢羊毛棉麻熨燙溫度低―→高考點題型設(shè)計力傳感器的應(yīng)用(1)托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1與A端的距離x1；(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時，P1與A端的距離x2；(3)在托盤上未放物體時通常先校準(zhǔn)零點，其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A端的距離也為x1，從而使P1、P2間的電壓為零。校準(zhǔn)零點后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式。解析：托盤的移動帶動P1移動，使P1、P2間出現(xiàn)電勢差，電勢差的大小反映了托盤向下移動距離的大小，由于R為均勻滑線電阻，則其阻值與長度成正比。A．溫度傳感器 B．壓力傳感器C．磁傳感器 D．光傳感器答案：B解析：小金屬片被按下時，將壓力這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個電學(xué)量，所以計算機鍵盤使用的是壓力傳感器，B正確，A、C、D錯誤。溫度傳感器的應(yīng)用(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？(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？(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？(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動斷電？為什么？解析：(1)開始煮飯時壓下手動開關(guān)，使永磁體和感溫磁體吸合，以保持觸點接觸，接通加熱電路；手松開后這個按鈕不會恢復(fù)圖示狀態(tài)，因為永磁體與感溫磁體相互吸引，彈簧的彈力不能使永磁體恢復(fù)原狀態(tài)。(2)水沸騰后鍋內(nèi)的溫度應(yīng)大致保持在100℃，因為水的沸點是100℃，此時水分未被米吸收完，鍋內(nèi)水分較充足，所以能保持一段時間。(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度會由100℃升到103℃，達到居里點，此時開關(guān)按鈕會自動彈起，斷開加熱電路，進入保溫狀態(tài)，因為鍋底溫度達到103℃時，感溫磁體失去磁性，永磁體再不能與它吸合，在彈簧的作用下，開關(guān)按鈕恢復(fù)初始狀態(tài)。(4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后不能自動斷電，因為水沸騰的溫度是100℃，而不能達到103℃(居里點)，水將一直沸騰直到燒干。A．溫度升高至74℃時，L1亮燈報警B．溫度升高至74℃時，L2亮燈報警C．溫度升高至78℃時，L1亮燈報警D．溫度升高至78℃時，L2亮燈報警答案：D解析：當(dāng)溫度低于78°時，線圈中沒有電流，此時燈L1亮，但不報警，當(dāng)溫度升高到78°時，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮且報警，溫度升高至74℃時，線圈中沒有電流，只是燈L1亮，不會報警。光傳感器的應(yīng)用

解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增強時，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大。根據(jù)題意設(shè)計一個路燈自動控制電路如圖所示?？刂七^程是：當(dāng)有光照時，光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸合使兩個常閉觸點斷開，當(dāng)無光照時，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個常閉觸點閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作。點評：光傳感器是重要的傳感器之一，人們運用硫化鎘對可見光敏感的特性，制作路燈自動開關(guān)、光照自動調(diào)節(jié)裝置等自控設(shè)備，利用某些半導(dǎo)體材料對紅外光敏感的特性，制作遙控設(shè)備，廣泛的應(yīng)用在電視機、錄像機、空調(diào)、影碟機等家用電器的操作中，由于對紅外光敏感的元件對可見光不敏感，用它制作的裝置不受可見光影響，因此它的應(yīng)用十分廣泛。A．進入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報B．發(fā)生火災(zāi)時，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報C．發(fā)生火災(zāi)時，進入罩內(nèi)的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報D．以上說法均不正確答案：C解析：由報警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時煙霧進入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射，部分光線照在光電三極管上電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化，發(fā)出警報，C對。易錯案例剖析易錯點：對實際問題考慮不全面而出錯A．飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數(shù)仍為正B．飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數(shù)為負(fù)C．飛船在圓軌道上運行時，電壓表的示數(shù)為零D．飛船在圓軌道上運行時，電壓表示數(shù)所對應(yīng)的加速度大