传感器的应用（二）学案课件练习.docx

《传感器的应用（二）学案课件练习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器的应用（二）学案课件练习.docx（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、传感器的应用（二）学案课件练习传感器的应用实例学案和课件与练习 第四节：传感器的应用试验学案【学习目标】1、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。2、知道晶体三极管的放大特性。3、驾驭逻辑电路的基本学问和基本应用。【学习重点】：传感器的应用实例。【学习难点】：由门电路限制的传感器的工作原理。【教学过程】一、问题引入上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些详细的温度、光传感器？ 二、学习新课阅读下列学习资料总结二极管的特点和作用：（一）、一般二极管和发光二极管固态电子器件中的半导体两端器件。起源于19世纪末发觉的点接触二极管效应，发展于20世纪30年头

2、，主要特征是具有单向导电性，即整流特性。利用不同的半导体材料、掺杂分布、几何结构，可制成不同类型的二极管，用来产生、限制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。例如稳压二极管可在电源电路中供应固定偏压和进行过压爱护；雪崩二极管作为固体微波功率源，用于小型固体放射机中的放射源；半导体光电二极管能实现光-电能量的转换，可用来探测光辐射信号；半导体发光二极管能实现电-光能量的转换，可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等；肖特基二极管可用于微波电路中的混频、检波、调制、超高速开关、倍频和低噪声参量放大等。按用途分：检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关管、光电管。按结构分：点接触型

3、二极管、面接触型二极管发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与一般二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结旁边数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同

4、。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。特点： 作用： 阅读下列学习资料总结三极管的特点和作用：（二）、晶体三极管晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是放射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图从三个区引出相应的电极，分别为基极b放射极e和集电极c。放射区和基区之间的PN结叫放射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而放射区较厚，杂质浓度大，PNP型三

5、极管放射区放射的是空穴，其移动方向与电流方向一样，故放射极箭头向里；NPN型三极管放射区放射的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故放射极箭头向外。放射极箭头向外。放射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的改变量来限制集电极电流较大的改变量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将Ic/Ib的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的改变也会有肯定的变更。特点： 作用： （三）逻辑电路逻辑电

6、路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。分组合逻辑电路和时序逻辑电路。前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字限制、通信、自动化和仪表等方面。这里我们主要说逻辑门电路。逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门，1与逻辑对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端肯定是，只有当全部输入端输入都同为时，输出才是1.2或逻辑对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出肯定是，反之，只有当全部输入端都为时，输出端才是0.3.非门电路对于非门电路，当输入为0时，输出总是，当输入为1时，输出

7、反而是，非门电路也称反相器。4.斯密特电路：斯密特触发器是特别的电路，当加在它的输入端A的电压渐渐上升到某个值V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候V，Y会从低电平跳到高电平V。斯密特触发器可以将连续改变的模拟信号转换为的信号。而这正是进行光控所须要的。 （四）、应用实例1、光控开关电路组成：触发器，电阻，发光二极管LED仿照路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。工作原理： 留意：要想在天暗时路灯才会亮，应当把R1的阻值调大一些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值1.6V，就须要RG的阻值达到更大，即天色更暗。拓展：假如电路不用发光二极管

8、来模拟，干脆用在电路中，就必需用到电磁继电器。如下图。2温度报警器（热敏电阻式报警器）结构组成：斯密特触发器，电阻，蜂鸣器，变阻器，定值电阻，如图所示。工作原理： 留意：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应当减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。课堂练习1.与门的输入端输入信号为何时，输出端输出“1”（）A.00B.01C.10D.112.或门的输入端输入信号为何时，输出端输出“0”（）A.00B.10C.01D.113.联合国安理睬每个常任理事国都拥有推翻权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输

9、入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（）A.与门B.非门C.或门D.与非门4.图是一个复合门电路，由一个x门电路与一个非门组成.若整个电路成为一个与门，则x电路应是（）A.与门B.或门C.与非门D.或非门5.“第4题”中的整个电路若成为一个或门，则x电路应是（）6.如图是一个三输入端复合门电路，当C端输入“1”时，A、B端输入为何时输出端Y输出“1”（）A.00B.01C.10D.117.如图所示，一个三输入端复合门电路，当输入为101时，输出为_.（填“0”或“1”）8.与非门可以改装成一个非门，方法为只用一个输入端如A端，而另一个输入端B端输入稳定信号

10、，则为把与非门改装成非门，B端应始终输入_.（填“0”或“1”）9、某些非电学量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电学量来测量的，一电容的两个极板放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为C=ES/d（E是常数但未知）.极板1固定不动，与四周绝缘，极板2接地，且可以在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行，极板2的两个侧边与劲度系数为k、自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容垂直，如图（1）所示.图（2）是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以匀称向左的待测压强p，使两极板

11、之间的距离发生微小的改变，测得此时电容器两极板间的电压变更量为U.设作用在电容板上的静电力不致引起弹簧可测量的形变，试求：待测压强p.【学习小结】本节课主要学习了以下几个问题：1、二极管的特点和作用：2、三极管的特点和作用：3、斯密特触发器的特点和作用：【课后作业】课本作业 传感器的应用（一）（学案+课件+练习题） 其次节：传感器的应用（一）学案【学习目标】（1）、了解传感器应用的一般模式；（2）、理解电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。（3）、会设计简洁的有关传感器应用的限制电路。（4）、通过试验结合物理学的学问，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解力传感器、声传感器和温度传感器的一般

12、应用，进一步总结出传感器应用的一般模式。（5）、通过试验激发的学习爱好，培育动手实力，提高创新意识，提高物理理论学问与实际相结合的综合实践实力。【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。【学习方法】：探究试验【学习过程】问题1：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？ 1、传感器应用的一般模式阅读教材开头几段，然后合上书，在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。提示：一般状况下，传感器产生的信号特别微弱，要想触发限制电路，此信号必需进一步放大才可以，所以须要放大电路，即放大器。阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图

13、。 2、下面学习几个传感器应用的实例。（1）力传感器的应用电子秤师：阅读教材56页最终一段，思索并回答问题。问题2：电子秤运用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？ 问题3：简述力传感器的工作原理。 问题4：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ （2）声传感器的应用话筒阅读教材56页有关内容，思索并回答问题。问题5：话筒的作用是什么？ 问题6：说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。 问题7：说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？ 问题8：驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？ 阅读教材，思索并回答问题。指出：驻极体话筒利用了电介质的现象：将电介质放入电场中，在前后两个表

14、面上会分别出现与的现象某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍旧会长期保持被极化的状态，这种材料称为演示试验：根据如图所示的连接驻极体话筒的工作电路，话筒的输出端经过隔直电容接到示波器。对着话筒喊话，视察示波器的荧光屏上的波形，再用另外一人同样对话筒喊话，比较两次声音产生的波形有什么不一样。上述过程，就是话筒将声音信号转换为电信号的过程。视察试验现象。结论： （3）温度传感器的应用电熨斗温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的凹凸转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的改变而变更的特性制成的电熨斗就是靠温度传感器来限制温度的。试验：取一个报废的日光灯启辉器，去掉外壳，敲碎

15、氖泡的玻璃，可以看到一个U型的双金属片，双金属片的旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点，常温下触点是分别的，用火焰靠近金属片，可以看到双金属片的形态改变，与金属丝接触，熄灭火焰，双金属片渐渐复原原状，两个触点分别。把这个启动器用到温控开关，可以限制小灯泡的。做试验，视察试验现象。 电熨斗就装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是限制电路的通断。投影：电熨斗结构图（如图所示）思索与探讨：（1）常温下，上、下触点应是接触的还是分别的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物须要设定不同的温度，这是如何运用调温旋钮来实现的？ （4）、拓展：温度传感器的另一应用电冰箱

16、的温控装置如图所示是某种电冰箱内温度限制器的结构，铜质的测温泡1，细管2和弹性金属膜盒3连成密封的系统，里面充有氯甲烷盒它的蒸汽，构成一个温度传感器，膜盒3为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点盒静触点，限制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片4盒连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度的旋钮限制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。自动控温原理：如图所示是某种电冰箱内温度限制器的结构，铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，

17、里面充有氯甲烷和它的蒸汽，构成了一个温度传感器，膜盒为扁圆形，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接，盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀，测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，限制制冷压缩机的工作，拉簧7的两端分别连接到弹簧片和连杆9上，连杆9的下端装在机箱上的轴，凸轮8是由设定温度的旋钮限制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力。当冷藏室里的温度上升时，1、2、3中的氯甲烷受热膨胀，弹性金属膜盒3的左端膨胀，推动弹簧片4向左转动，使5、6接触，限制的压缩机电路起先工作制冷，当温度下降到肯定程度，氯甲烷受冷收缩，5、6又分开，制冷结束，直到下次温

18、度上升再重复上述过程。温度设定原理：将凸轮8逆时针旋转，凸轮将连杆9向右顶，使得弹簧7弹力增大，此时要将5、6触点接通，所须要的力就要大些，温度要高一些，即温控挡应低一些（例如1级），顺时针旋转凸轮8，限制的温度低一些，控温挡要高一些。典型例题例1.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可干脆从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后汽车静止时，传感器a

19、、b在的示数均为10N（取g=10ms2） （1）若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零 例2、如图5是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生改变，导致话筒所在电路中的其它量发生改变，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容改变的缘由可能是容器两板间的（）（A）距离改变（B）正对面积改变（C）介质改变（D）电压改变 例3.如图

20、9所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4（如图10所示），左边是它的侧面图这四个电阻连接成电路如图11所示，试回答下列问题：（1）起先时金属片中心O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满意怎样的关系？（2）当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何改变？（3）电阻改变后，电阻的A、B两点哪点电压高？它为什么能测量电压？ (提示：当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的（由上图），因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽。)【学习小节】本节课主要学习了以下几个问题：

21、力传感器的应用传感器的应用声传感器的应用温度传感器的应用力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电信号，而温度传感器往往是用来进行自动限制【学习心得】 传感器及其工作原理学案课件练习 1(对应要点一)如图617所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照耀光敏电阻时，表针自左向右的偏转角度为；现用手掌拦住部分光线，表针自左向右的偏角为，则可推断()ABCD不能确定图617解析：光敏电阻受光照耀阻值变小，且电阻值随光照强度的增大而减小，当用手拦住部分光线，光照强度变小，电阻值会变大，指针偏角变小，所以B项正确。答案：B2(对应要点一)金属铂的电

22、阻值对温度凹凸特别敏感，图618中可能表示金属铂电阻的UI图线是()图618解析：金属铂导体的电阻对温度的改变很敏感，电阻随温度的上升而增大，在肯定温度下其UI图线是非线性的且图线的斜率越来越大，故B正确。答案：B3(对应要点二)如图619所示是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当电容值增大引起外电路的电流改变时，说明导电液体的深度h()A增大B减小图619C不变D无法确定解析：由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极。当导电液体深度h增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，

23、电容器的电容值变大。答案：A4(对应要点三)如图6110所示，截面为矩形的金属导体放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上、下表面的电势有什么关系(上板为M，下板为N)()AMNBMN图6110CMND无法推断解析：霍尔效应是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，做定向移动形成的。依据左手定则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向N板运动，则M板剩下正电荷，所以MN。故正确答案为A。 传感器的应用学案 6.3试验：传感器的应用学案（人教版选修3-2） 1斯密特触发器的特点：当输入端电压渐渐上升到某一个值(1.6V)时，输出端会突然从_跳到_，当输入端电压下降到另一个值(0.8V)时，输出端会从_跳到_2

24、下列说法中正确的是()A电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B测温仪中测温元件可以是热敏电阻C机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态3某市为了节约能源，合理适时地运用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动限制这是利用半导体的()A压敏性B光敏性C热敏性D三种特性都利用了【概念规律练】学问点传感器的应用试验1如图1所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮下列说法正确的是()图1A天黑时，Y处于高电

25、平B天黑时，Y处于低电平C当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮2如图2是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是()图2A当RT的温度上升时，RT减小，A端电势降低，Y端电势上升，蜂鸣器会发出报警声B当RT的温度上升时，RT减小，A端电势上升，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C当增大R1时，A端电势上升，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D当增大R1时，A端电势降低，Y端电势上升，蜂鸣器会发出报警声【方法技巧练】自动限制电路的分析及设计技巧3自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或响铃报警所用的试

26、验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关4已知光敏电阻随入射光的增加，其电阻值减小，请利用图3所示器材设计一个路灯自动限制电路 参考答案课前预习练1高电平低电平(0.25V)低电平高电平(3.4V)2B电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误3B题目中半导体应能感知光照强度改变，并输出电信号，限制电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B正确课堂探究练1BC天黑时，RG阻值增大到肯定值，斯密特触发器输入端A的电压上

27、升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，RG电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确2BC当RT温度上升时，电阻减小，A点电势上升到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错，B对当增大R1时，A端电势上升到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发生报警声，C对，D错点评斯密特触发器是具有特别功能的非门，用符号表示当输入端电压上升到某一个值(1.6V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4V)3试验电路如下图所示当温度上升时，热敏电阻的阻值减小，通过电

28、磁继电器螺线管的电流增大，磁性增加，吸下金属片，触点接通，灯泡亮或电铃响，起到报警作用通过调整滑动变阻器的阻值，可以达到调整报警温度的目的4见解析解析电路如图所示限制过程是：当有光照耀时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，限制路灯电路接通，路灯起先工作方法总结在分析和设计自动限制电路时，要透彻理解各个元件的特性，如光敏电阻、热敏电阻、电磁继电器、斯密特触发器等；在涉及门电路的电路图时，电流的通路并不能完整地呈现出来，所以不能用原来的电路学问来理解，而是要正确理清电路中的逻辑关系 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页