人教版22傳感器的應用（57張）

傳感器第六章第二節(jié)傳感器的應用第六章學習目標定位1課堂情景切入2知識自主梳理3重點難點突破4考點題型設計5課時作業(yè)8易錯案例剖析6課堂知識構建7學習目標定位※了解傳感器應用的一般模式※知道電子秤、電熨斗的工作原理※知道電飯鍋的結構與原理，加深對溫度傳感器的應用認識※了解光傳感器的應用——火災報警器※能夠根據傳感器的工作原理簡單分析傳感器的應用課堂情景切入在日常生活中，我們經常見到電子秤。例如，在超市里，當我們購買水果時，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量及應付的錢數。你想探究一下它的工作原理嗎？知識自主梳理傳感器應用的一般模式

1．力傳感器的應用——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：應變片將物體_____這個力學量轉換為_____這個電學量。傳感器應用的幾個實例

金屬梁應變片應變片電阻

形變電壓2．溫度傳感器的應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：用手按下開關通電加熱，開始煮飯，當鍋內加熱溫度達到_____

℃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_____轉換成_______，由指針式儀表或數字式儀表顯示出來膨脹系數103103溫度電信號3．光傳感器的應用——火災報警器(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，呈現高電阻狀態(tài)，煙霧進入罩內后對光有散射作用，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)轉換為便于測量的電學量的器件。我們可以把傳感器的應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)電路結構分析認真分析傳感器所在的電路結構，在熟悉常用電子元件工作特點基礎上，分析電路輸出信號與輸入信號間的規(guī)律。(4)執(zhí)行機構工作分析傳感器的應用，不僅包含非電學量如何向電學量轉化的過程，還包含根據所獲得的信息控制執(zhí)行機構進行工作的過程。二、在生產、生活中常見傳感器的應用1．生活中的傳感器(1)與溫度控制相關的家用電器：電飯煲、電冰箱、微波爐、空調、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．農業(yè)生產中的傳感器(1)濕度傳感器：判斷農田的水分蒸發(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，有效地減少了霉變現象。3．工業(yè)生產中的傳感器(1)生產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。各種傳感器使生產的自動運行保持在最佳狀態(tài)，以確保產品質量，提高效率和產量，節(jié)約原材料等。(2)在數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、航天技術領域，傳感器應用得較早，也應用得較多，在運載火箭、載人飛船中，都應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、收集太空數據等都有重要作用。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，還需要調節(jié)光照的遮陽棚，調整溫度的________裝置與________裝置，調整濕度的通風裝置和________，調整________的自動排氣裝置等設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；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)配套設施有：調節(jié)光照的遮陽棚，調整溫度的加熱裝置與通風裝置，調整濕度的通風裝置和噴淋器，調整二氧化碳濃度的自動排氣裝置。三、傳感器的應用實例1．力傳感器的應用——電子秤(1)常用的一種力傳感器是由金屬梁和應變片組成的，應變片是一種敏感元件，現在多用半導體材料制成。(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，下表面的電阻變小。F越大，彎曲形變越大，應變片的阻值變化就越大。如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上面應變片兩端的電壓變大，下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。外力越大，輸出的電壓差值也就越大。應變片能把物體形變這個力學量，轉換為電壓這個電學量。2．溫度傳感器的應用——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)電熨斗的結構圖如圖為電熨斗的結構圖，圖中雙金屬片上層金屬的膨脹系數大于下層金屬。3．溫度傳感器的應用——電飯鍋(1)電飯鍋中應用了溫度傳感器，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。這個溫度在物理學中稱為該材料的“居里溫度”或“居里點”。(2)電飯鍋的結構4．光傳感器的應用——火災報警器(1)有些火災報警器是利用煙霧對光的散射來工作的。(2)這種火災報警器的工作原理：如圖所示，平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現高電阻狀態(tài)。煙霧進入罩內后對光有散射作用，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，應向上調節(jié)調溫旋鈕，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―→高考點題型設計力傳感器的應用(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零點，其方法是：調節(jié)P2，使P2離A端的距離也為x1，從而使P1、P2間的電壓為零。校準零點后，將物體m放在托盤上，試推導出物體質量m與P1、P2間的電壓U之間的函數關系式。解析：托盤的移動帶動P1移動，使P1、P2間出現電勢差，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，將壓力這個力學量轉換為電容這個電學量，所以計算機鍵盤使用的是壓力傳感器，B正確，A、C、D錯誤。溫度傳感器的應用(1)開始煮飯時為什么要壓下開關按鈕？手松開后這個按鈕是否會恢復到圖示的狀態(tài)？為什么？(2)煮飯時水沸騰后鍋內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，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原狀態(tài)。(2)水沸騰后鍋內的溫度應大致保持在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，開關按鈕恢復初始狀態(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：當溫度低于78°時，線圈中沒有電流，此時燈L1亮，但不報警，當溫度升高到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。光傳感器的應用

解析：由光敏電阻的特性曲線可以看出，當入射光增強時，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大。根據題意設計一個路燈自動控制電路如圖所示?？刂七^程是：當有光照時，光電流經過放大器輸出一個較大的電流，驅動電磁繼電器吸合使兩個常閉觸點斷開，當無光照時，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、光照自動調節(jié)裝置等自控設備，利用某些半導體材料對紅外光敏感的特性，制作遙控設備，廣泛的應用在電視機、錄像機、空調、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，因此它的應用十分廣泛。A．進入罩內的煙霧遮擋了光線，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)生火災時，進入罩內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)生火災時煙霧進入罩內，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，如果電壓表的示數為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數仍為正B．飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數為負C．飛船在圓軌道上運行時，電壓表的示數為零D．飛船在圓軌道上運行時，電壓表示數所對應的加速度大