鲁科版选择性必修二5.3大显身手的传感器学案.docx

第3节 大显身手的传感器学案学习目标：了解生活中传感器的简单应用及给人类生产、生活带来的便利。基础知识：大显身手的传感器1 .自动感应门(1)控制自动门的开关装有一种红外线传感器(2)自动门系统三环节：检测门前是否有人，判断结果发出指令,执行指令2 .洗衣机的水位控制装置全自动洗衣机的水位控制装置中使用压力传感器,当筒内水位到达设定高度 时，凸起的膜片使动触点接触控制电路的静触点，使控制电路接通，关闭进水电 磁阀门，同时接通洗涤电动机电源。3 .指纹识别器指纹识别器是通过电容传感器来识别指纹的。手指皮肤与电容传感器表面构 成了电容阵列,指纹的脊和谷相对于另一极板的距离不同，使电容阵列中不同位 置的电容器电容不同。4.机器人(1)机器人传感器的分类：机器人传感器分为外部传感器和内部传感器。(2)传感器用途外部传感器用于感知外部工作环境和外界事物对机器人的刺激。使机器人 拥有类似人的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等感觉。内部传感器(如角度传感器、关节传感器等)用于检测机器人自身的状态。重难点理解：1 .洗衣机水位控制装置压力传感器工作原理图及结构：(a)(b)自动洗衣MzK位控制IMS(1)结构：1是洗衣机的外筒，2是洗衣机的内筒，3是气室，4是传感器的膜盒。(2)工作原理：如图(a)所示，气室下部与外筒连通，上部与软管、传感器的膜盒连通。当向 桶内注水后，有一部分水进入气室，气室内被密封的空气压强增大，使传感器的 膜盒中的膜片受力向上凸起，如图(b)所示，当筒中水位达到设定的高度时，凸 起的膜片使动触点。与静触点b脱离，并与静触点c接触，从而接通控制电路， 关闭进水电磁阀门，接通洗涤电动机电源，洗衣机开始工作。2 .自动门红外线传感器(1)工作原理当有人接近自动门时，人体发出的红外线被传感器接收到，就会产生电压输 出信号，信号经过电路处理后，使定时器工作，由定时器构成的电路使继电器通 电，自动门电动机转动，门自动打开；当人通过自动门几秒后，定时器又使继电 器断电，自动门电动机反转，门自动关闭。(2)工作流程图3 .指纹识别器电容传感器工作原理：指纹识别器是通过电容器来识别指纹的。传感器表面集合了很多 个电容器的极板，其外面是绝缘表面，当用户的手指放在绝缘表面上时，手指的 皮肤就成了电容器的另一个极板，由于指纹的脊和谷相对于另一个极板的距离不 同，使电容阵列不同位置的电容器的电容值也不同。通过读取这些电容的差异， 就能够获取指纹信息。这样就把指纹的信息转化成了电信号，再经过电路对电信 号的比较，就可以实现对指纹的识别。4 .机器人与传感器（1）机器人定义：是一种拟人化的电子机械装置，具有一定的运动、感觉和判断功能。组成：机械系统、传感器系统、信息处理和控制系统。（2）传感器系统作用：机器人的感觉器官。分类：外部传感器和内部传感器。典例：当你走近某些写字楼、机场、宾馆等大厅的入口时，大门会自动打 开，进入大厅后，门又会自动关闭，关于这种自动门的下列说法中正确的是（）A.控制这种自动门开关的是一种红外线传感器B.控制这种自动门开关的是一种普通光电传感器，能使自动门“见光开”C.大人走近门会自动打开，小孩走近门，门不会自动打开D.男孩走近门会自动打开，女孩走近门，门可能不会开A 控制自动门开关的传感器是红外线传感器，A对，B错；尽管不同物体 （包括大人、孩子）不同温度发出的红外线波长不同，但在设置这个传感器范围时 应当充分考虑到大人、小孩个体的差异及人体体温的变化范围。大人、小孩、 男孩、女孩靠近，门都会自动打开，C、D错。练习:1 .机器人通过哪种传感器感知周围环境，从而避开障碍物（）A.温度传感器B.压力传感器C.味觉传感器D.视觉传感器2 .下列情况不可能是由于水位控制装置损坏引起的是（）A.洗衣机不加水B.洗衣机加水不能自动停止C.洗衣机不排水D.洗衣机不洗衣3 .某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈。为可绕O点转动的铁片,K为弹簧，S为一对触头，/、B、C、。为四个接线柱。电磁继电器与传感器配 合，可完成自动控制的要求如图所示。其工作方式是（）A. /与5接信号电压,。与。跟被控电路串联B.力与3接信号电压，。与。跟被控电路并联C.。与。接信号电压，4与5跟被控电路串联D.。与。接信号电压，Z与3跟被控电路并联4 .传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随 所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示体重大小的仪表（实质是理想电流 表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为IX 107Pa,且已知压力传感器的 电阻R与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V, g取lOm"。请作答:踏板压杆感器R压力F/N02505007501 0001 2501 500 电阻火/Q300270240210180150120 该秤零点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘处。如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA,这个人的质量是 kg o参考答案：1 . D 机器人通过“眼睛"（摄像机）即视觉传感器感知周围景物，从而避开 障碍物。2 .C 洗衣机水位控制装置正常，才能正常加水，且加到合适的水位，若 损坏可能导致一直不加水或一直不停地加水，所以A、B可能，而这两种情况都 会导致洗衣机洗衣程序不工作，所以D可能，故选C。3 . A A.4接电磁继电器线圈，所以4、万应接信号电压，线圈随信号电 压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、。接通或断开，进而起到控制作用， 故正确答案为Ao 4 .解析（1）由题表格知，踏板空载时，压力传感器的电阻K=300。，此时电流表中电流/="=43 A=1.6X102 Ao R300(2)当电流/' =20mA=2X10 -2 A 时，压力传感器的电阻A' =U= 48。=240。，I2X10"由表格可知，这个人受到的重力为500 N,此人质量为50kg。答案(1)1.6 X10"2(2)50