魯科版（2019）高中物理選修二5.3大顯身手的傳感器課件1

第5章傳感器及其應用第3節(jié)大顯身手的傳感器學習目標1．了解傳感器應用的一般模式．2．了解力傳感器在洗衣機上的應用．了解光傳感器在自動門上的應用．3．了解電容傳感器在指紋識別器上的應用．了解傳感器在機器人上的應用．4．感受傳感器技術(shù)給人類生活帶來的便利，了解傳感器應用的設計思路．二、洗衣機水位控制全自動洗衣機的水位控制裝置使用了______傳感器．當水位達到設定的高度時自動_______進水電磁閥門，_______洗滌電動機電源．壓力關閉接通基礎知識一、自動感應門1．控制自動門開關的是一種__________傳感器．2．自動門工作流程紅外線三、指紋識別器指紋識別器是通過________傳感器來識別指紋的．手指皮膚與電容傳感器表面構(gòu)成了__________，由于指紋的凹凸導致不同位置的電容差異．電容電容陣列四、機器人1．機器人傳感器的分類機器人傳感器分為_______傳感器和_______傳感器．2．傳感器用途(1)_______傳感器用于感知外部__________和外界事物對機器人的_______，使機器人擁有類似人的_______、______、觸覺、嗅覺、味覺等感覺，從而使機器人具有擬人化的特點．(2)_______傳感器(如角度傳感器、____________等)，用于檢測機器人的________．外部內(nèi)部外部工作環(huán)境刺激視覺聽覺內(nèi)部關節(jié)傳感器狀態(tài)重點難點一、紅外線傳感器的工作原理及應用1．紅外線傳感器的工作原理任何物質(zhì)，只要它具有一定的溫度(高于絕對零度)都能輻射紅外線；且溫度不同的物體輻射出的紅外線波長不同，探測器的敏感元件接收到物體發(fā)出的紅外線，并將其轉(zhuǎn)化成電壓信號輸出，便可驅(qū)動各種控制電路工作．3．紅外線傳感器的應用紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析、無損探傷等,在氣象預報、衛(wèi)星遙感、醫(yī)學、軍事等領域都有廣泛應用.4．自動門上的紅外傳感器人體輻射的紅外線波長為9μm～10μm，傳感器探測元件的波長靈敏度在0.2μm～20μm范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變，在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7μm～10μm，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其他物體發(fā)出的紅外線全部吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器．特別提醒(1)紅外線用肉眼看不到．(2)不同物質(zhì)發(fā)出的紅外線不同．(3)一切物體均發(fā)出紅外線．二、傳感器使機器人擁有哪些感覺？分別是哪種傳感器的功勞？1．機器人的構(gòu)成機器人主要包括三個部分：環(huán)境信息采集部分(相當于人的感覺器官)、環(huán)境識別和動作控制部分(相當于人的大腦)、動作部分(相當于人的手、腳等)．2．機器人的感覺傳感器是機器人的感覺器官，外部傳感器用于感知外部工作環(huán)境和外界事物對機器人的刺激，各種傳感器和機器人的感覺的對應關系見下表：感覺所用傳感器效果當前發(fā)展水平視覺視覺傳感器(攝像機)使機器人擁有人眼的視覺功能離自然人的視覺水平相差甚遠聽覺超聲波傳感器語音識別裝置使機器人擁有類似人耳的聽覺功能能理解一些簡單的語句，不能真正實現(xiàn)人機對話嗅覺氣體傳感器使機器人擁有類似人鼻的功能只能識別有限的幾種氣體，一般機器人沒有嗅覺觸覺壓力傳感器溫度傳感器位移傳感器使機器人擁有類似人的皮膚和手的功能發(fā)展水平較高，雖不如人的感覺敏銳，但能完成大部分要求特別提醒機器人的發(fā)展方向是高度擬人的人工智能機器人；但目前的電腦運算能力、傳感器制造技術(shù)等均相距甚遠．已知敏感元件的質(zhì)量為m，兩側(cè)彈簧的勁度系數(shù)均為k，電源電動勢為E，電源內(nèi)阻不計．滑動變阻器的總電阻值為R，有效長度為l.靜態(tài)時，輸出電壓為U0，試推導加速度a與輸出電壓U的關系式．題后反思由于系統(tǒng)整體做加速運動，敏感元件使兩彈簧均發(fā)生形變Δl，同時滑動變阻器上的滑動觸頭也會同步的滑動Δl,因而綜合運用牛頓第二定律和閉合電路歐姆定律即可求解．

題型2、用傳感器設計簡單的自動控制電路光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應用，其中就有可用于街道的路燈自動控制開關．下圖為實驗所用器材，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為電流放大器，D為路燈，請連成正確的電路，達到日出路燈熄、日落路燈亮的效果，并說明此電路的工作原理．解析：連線如圖所示．原理：白天，光照強，光敏電阻A阻值小，控制電路中電流大，電磁鐵磁力強，將銜鐵吸合，兩觸點分離，路燈電路不通，燈不亮；傍晚，日落后光照弱，光敏電阻A阻值大，控制電路中電流小，電磁鐵磁力弱，銜鐵向上移使兩觸點接觸，路燈電路接通，燈亮．如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度，金屬球的質(zhì)量為m，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點，AB是一根長為L的均勻電阻絲，其阻值為R，金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計，電阻絲的中心C焊接一根導線，從O點也引出一根導線，兩線之間接入一個電壓表V，(金屬絲和導線電阻不計)．綜合應用：傳感器與力、電的綜合圖中虛線OC與AB垂直，且OC＝h，電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個裝置固定在列車中并使AB沿車前進的方向．列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài)，當列車加速或減速前進時，金屬絲將偏離豎直方向，從電壓表V的讀數(shù)變化可以測出加速度的大?。斄熊囅蛴易鰟蚣铀僦本€運動時，試導出加速度a與電壓表讀數(shù)U′，的關系式(用U′、U、L、h及重力加速度g等表示)思路點撥