传感器新人教版选修

传感器新人教版选修第1页/共122页6.1《传感器及其

工作原理》第2页/共122页教学目标

1.知识与技能：①知道非电学量转换成电学量的技术意义；②通过实验，知道常见传感器的工作原理；③初步探究利用和设计简单的传感器.2.过程与方法：①通过对实验的观察、思考和探究，让学生了解传感器、熟悉传感器工作原理；②让学生自己设计简单的传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力和创新思维能力.3.情感态度与价值观：在理解传感器工作原理的基础上，通过自己设计简单的传感器，体验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣.教学重、难点1.几种常见传感器的工作原理（演示实验）；2.学生自己设计简单的传感器.第3页/共122页第4页/共122页第5页/共122页盒子里面有什么装置?演示实验：小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁放到盒子上面，灯泡就发光，把磁铁移走，灯泡熄灭。第6页/共122页原理：当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用！磁信号

电路的通断第7页/共122页声信号电信号声音的转换第8页/共122页阅读教材第51页2、3段，思考：（1）什么是传感器？（2）传感器的作用是什么？

第9页/共122页一、传感器1、定义：

传感器是把非电学量(如位移、速度、力、磁感应强度、温度、光、声等)按一定的规律转换为电学量(如电压、电流、电阻、电容等)的元器件.

非电学量电学量

传感器第10页/共122页2、工作原理：非电学量敏感元件转换电路电学量传感器3、特点（优点）：易感知、易测量、易控制第11页/共122页各种传感器第12页/共122页温度传感器第13页/共122页火灾报警器第14页/共122页酒精测试仪第15页/共122页阅读教材52页的内容，思考问题：（1）光敏电阻的电阻率与什么有关？（2）光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？（3）光敏电阻能够将什么量转化为什么量？二、敏感元件1、光敏电阻第16页/共122页二、敏感元件1、光敏电阻实物图第17页/共122页光照情况受光表面暴露受光表面遮住电阻阻值电阻小电阻大光学量→电阻第18页/共122页生活中哪些地方用到光敏电阻第19页/共122页例1.如图所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（）

A．电压表的示数增大

B．R2中电流减小

C．小灯泡的功率增大

D．电路的路端电压增大返回ABC第20页/共122页例2.如图6－1－3所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（）A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次AR1R2信号处理系统

BD第21页/共122页阅读教材53页有关内容，思考问题：（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？（2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？（3）热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？

二、敏感元件2、热敏电阻第22页/共122页2、热敏电阻<1>金属热电阻：规律：电阻随温度的升高而增大。<2>热敏电阻：规律：电阻随温度的升高而减小。温度→电阻生活中哪些地方用到热敏电阻?第23页/共122页例3、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（）ABA.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻AC第24页/共122页例4：如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（

）A.

I变大，U变大B.

I变小，U变小C.

I变小，U变大D.

I变大，U变小R1R2R3AabErB第25页/共122页解析：当R2处出现火情时，该处温度升高。R2

为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，由全电路的欧姆定律可知，路端电压减小，该电阻两端电压减小，故R3两端电压减小，所以电流表示数减小。即U减小，I减小。提示：掌握各种元件的特性和闭合电路的动态分析是解题的关键R1R2R3AabEr第26页/共122页3、霍尔元件NMFBEIUH第27页/共122页霍尔电压：一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比。磁感应强度→电压第28页/共122页第29页/共122页4、电容器（1）测定角度θ：

（2）测定液面高度h：

（3）测定压力F：

（4）测定位移x：

定片动片θ电介质金属芯线导电液体待测压力F固定电极可动电极x极板极板电介质力学量→电容第30页/共122页待测压力F固定电极膜片电极例5．传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（）A．当F向上压膜片电极时，电容将减小B．当F向上压膜片电极时，电容将增大C．若电流计有示数，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化

BC第31页/共122页1、传感器：2）原理：2、敏感元件：（1）光敏电阻（光电传感器）（2）热敏电阻（温度传感器）（3）霍尔元件（磁传感器）（4）电容器（位移传感器）非电学量敏感元件转换电路电学量非电学量电学量1）概念：转换为光学量电阻温度电阻磁感应强度电压力学量电容6.1传感器及其工作原理小结第32页/共122页设计题：用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、定值电阻、开关、导线。（如有需要可以自行添加所需器材）第33页/共122页ecab220V第34页/共122页6.2《传感器的

应用（一）》第35页/共122页教学目标（一）知识与技能1．了解力传感器在电子秤上的应用。2．了解声传感器在话筒上的应用。3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。（二）过程与方法通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。第36页/共122页（三）情感、态度与价值观在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。★教学重点各种传感器的应用原理及结构。★教学难点各种传感器的应用原理及结构。★教学方法实验法、观察法、讨论法。★教学工具驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）第37页/共122页6.2传感器的应用（一）第38页/共122页传感器应用的一般模式：第39页/共122页一.力电传感器的应用——电子秤阅读教材，思考并回答问题：（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？第40页/共122页

应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？（2）简述力传感器的工作原理。第41页/共122页练习.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 （ ）A.应变片是由多用半导体材料制成B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C.传感器输出的是应变片上的电压D.外力越大，输出的电压差值也越大ABD第42页/共122页二.声传感器的应用——话筒

声电传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器

常见的电容式话筒和动圈式话筒都是声电传感器。第43页/共122页动圈式话筒的工作原理

膜片接收到声波后引起振动，连接在膜片上的线圈随着一起振动，线圈在永磁体的磁场里振动从而产生感应电流（电信号），感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化都由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发出放大的声音。电磁感应现象第44页/共122页

电容式话筒的工作原理

利用电容器充放电形成的充放电电流。薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压．优点：保真度好。第45页/共122页驻极体话筒的工作原理

驻极体话筒的原理同电容式话筒，只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜．优点：体积小，重量轻，价格便宜，灵敏度高，工作电压低。第46页/共122页练习：（2003上海试题）唱卡拉OK用的话筒，内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是()A该传感器是根据电流的磁效应工作的B

该传感器是根据电磁感应原理工作的C膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势B第47页/共122页金属板金属膜振动膜外电路图5练习：如图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，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（）（A）距离变化（B）正对面积变化（C）介质变化（D）电压变化A第48页/共122页三．温度传感器的应用——电熨斗

第49页/共122页电熨斗双金属片温度传感器的作用:控制电路的通断.P63思考与讨论第50页/共122页思考与讨论：（1）常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？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需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？第51页/共122页（1）常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．（2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性钢片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制在不同温度的目的．第52页/共122页课本P64问题与练习1、（1）冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盆体膨胀，膜盒3通过小柱体带动弹簧片4，使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的低温时拉簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作．（2）凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性膜盒3共同控制弹簧片4的运动，故弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度．第53页/共122页课本P64问题与练习2．该同学设计的电路在原理上可行，当滑动片P在滑动变阻器中央时P、Q等势，电压表指针指中央零点．

这个装置可以同时测出加速度大小和方向，大小可通过电压表示数大小表示，方向可通过偏转方向判定．

当物体具有图示方向的加速度a时，滑块向左移，则变阻器右端电阻大，故电流流过滑动变阻器时电势降落大，则Q点电势高于P点，则指针应向零点左侧偏转．第54页/共122页课本P64问题与练习（1）A、B端（2）由图甲知，t=100℃时R=50Ω，则继电器电路中电流在100℃时，，其中为继电器的电阻。代入数据解得，第55页/共122页练习、

如图所示是一种热敏电阻（PTC元件）的电阻R随温度t变化的关系图线，这种元件具有发热、控温双重功能．常见的电热灭蚊器中就使用这种元件来加温并控制温度．如果将该元件接到220V恒定电压下，则A．通电后，其电功率先增大后减小B．通电后，其电功率先减小后增大C．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1不变D．当其发热功率等于散热功率时，温度保持在t1

到t2之间的某一值不变t/℃Rt2t1AD第56页/共122页

练习、（2003上海考题）演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是()A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化C.物体M不动时，电路中没有电流D.物体M不动时，电压表没有示数B第57页/共122页练习：惯性制导系统已广泛应用于导弹工程中，这个系统的重要元件是加速度计。加速度计的构造和原理的示意图如图示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一个质量为m的滑块，滑块的两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度。滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为S，则这段时间内导弹的加速度（）

A.方向向左，大小为kS/mB．方向向右，大小为kS/mC．方向向左，大小为2kS/mD.方向向右，大小为2kS/m01010UPD第58页/共122页(2)若电位器（可变电阻）总长度为L，其电阻均匀，两端接在稳压电源U0上，当导弹以加速度a沿水平方向运动时，与滑块连接的滑动片P产生位移，此时可输出一个电信号U，作为导弹惯性制导系统的信息源，为控制导弹运动状态输入信息，试写出U与a的函数关系式。01010UPU0解：a=2kx/m∴x=ma/2kU=U0Rx/R=U0x/L=maU0/2kL=mU0a/2kL∝a第59页/共122页练习:可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示。当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l

，电阻分布均匀，系统静止时P在B点，当系统以角速度ω转动时，试写出输出电压U与ω的函数式。ASPCBωOO′输出电压U解：设弹簧伸长x,则

kx=mω2(l+x)∴x=mω2l／(k-m

ω2)设滑动变阻器单位长度的电阻为r1

U=IRx=Exr1/

lr1=Ex/l∴U=Emω2

／(k-m

ω2)第60页/共122页

练习、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，其压力大小可直接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、b在的示数均为10N（取g=10m／s2）．（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．第61页/共122页解：（1）如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F1=14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力

F2=6.0N．滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有得a=4m/s2a1与F1同方向，即向前（向右）．（2）a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F1/=0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F2/=20N。滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得，a2=10m/s2，方向向左．第62页/共122页

练习：将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为6.0N，下底板的传感器显示的压力为10.0N。(取g=10m/s2)(1)若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况。(2)要使上顶板传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？m第63页/共122页原来（1）（2）解：m向上做匀减速运动a向下a=2m/s2F=10NF1=6Nmgamg+F1-F=mam=0.5kg上顶板示数是下底板示数的1/2弹簧长度不变F=10NF2=5NFmgF2a2mg+F2-F=ma2a2=0静止或匀速运动上顶板示数为零，则弹簧变短，F≥10NF3=0Fmga3F–mg=ma3a3≥10m/s2向上加速或向下减速，加速度a≥10m/s2。第64页/共122页03年上海高考18、

图1为某一热敏电阻R(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。⑴为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线，在图2和图3两个电路中应选择的是图

；简要说明理由：

。（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0-100Ω）⑵在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1=250Ω。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为

Ω。⑶举出一个可以应用热敏电阻的例子：_____________。2电压可从0V调到所需电压，调节范围较大解:⑵I1=9/250=0.036A=36mAI2=34mA由图1得UR=5.2V5.2R2=(9-5.2)/0.034=111.8Ω111.6—112.0热敏温度计

VA图2VA图3I/mAU/V1234567500图110203040AR1R2热敏电阻图4R9V第65页/共122页

用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、小灯泡、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。ecab解：光敏电阻受到光照射时电阻变小，将光敏电阻、小灯泡、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端，如图示：将交流电源与路灯接入c、e之间。220V

光暗时光敏电阻值大，ab间电流小，磁性弱，ce处于闭合，灯亮。光亮时，光敏电阻值小，ab间电流大，磁性强，吸住衔铁，电路ce处断开，灯灭。第66页/共122页6.3《传感器的

应用（二）》第67页/共122页教学目标

1．知识与技能：（1）理解温度传感器的应用――电饭锅的工作原理。（2）理解温度传感器的应用――测温仪的工作原理。(3)理解光电传感器的应用――鼠标器的工作原理（4）理解光电传感器的应用――火灾报警器的工作原理。2．过程与方法：（1）通过对电饭锅的构造和原理的探究以及测温仪的了解，进一步地深入认识温度传感器的应用（2）通过对鼠标器以及火灾报警器的原理的探究，认识光传感器的应用。第68页/共122页3．情感、态度与价值观培养学生的学习兴趣，激发创造的欲望。【教学重点】温度、光传感器的应用原理及结构。【教学难点】温度、光传感器的应用原理及结构。【教学方法】PPT课件，演示实验，讲授【教学用具】电饭锅，鼠标器，烟雾式火灾报警器第69页/共122页6.3传感器的应用（二）第70页/共122页一、温度传感器的应用-------电饭锅1、感温铁氧体的特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约1030C时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。注意：这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。思考：

温度升高到一定数值时，感温铁氧体的磁性消失，感温铁氧体与磁铁分离。第71页/共122页2、电饭锅的原理第72页/共122页（1）开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。（2）水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．（4）如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”，电饭锅不能自动断电。只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。第73页/共122页二、温度传感器的应用-------测温仪阅读教材，思考并回答下列问题：（1）温度传感器测温仪有何优点？

可以远距离读取温度的数值．因为温度信号变成电信号后可以远距离传输．（2）常见的测温元件有哪些？

热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等．热电偶：将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个焊接点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。第74页/共122页第75页/共122页三、光传感器的应用——鼠标器1、机械鼠标器的主要构造图2、工作原理：当鼠标在桌面上滚动时，滚球的运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号。计算机分别统计X、y两个方向的脉冲信号，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管第76页/共122页三、光传感器的应用——火灾报警器1、结构图2、工作原理：在没有发生火灾时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。第77页/共122页小结1、温度传感器的应用（1）电饭锅（2）测温仪2、光传感器的应用（1）鼠标器（2）火灾报警器第78页/共122页温度传感器的应用【例1】如图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________℃．

35第79页/共122页解：设电路两端电压为为U，当Uab=0时，有解得Rt=20kΩ由图乙可知，当Rt=20kΩ时，t=35℃．第80页/共122页光传感器的应用【例2】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图。A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮。车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是

，小车速度的表达式为v=

；行程的表达式为=

。车轮的半径R和齿轮P第81页/共122页

光束原来是连续的，是转动的齿轮使光束变为脉冲，因此脉冲情况必定与齿轮（或车轮）的转动有关，也就与速度和行程有关。根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v=2πRf，其中R为车轮的半径，f为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为P，则转一圈应有P个脉冲被B接收到，因此有代入上式，有

同样，根据行程的意义，应有，其中f为整个行程中车轮转过的圈数；而，所以

可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数P，速度和行程的表达式如上面两式所示。第82页/共122页6.4《传感器的

应用实例》第83页/共122页教学目标（一）知识与技能1．了解两个实验的基本原理。2．通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。（二）过程与方法通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。（三）情感、态度与价值观在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。第84页/共122页★教学重点1．了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。2．温度报警器的电路工作原理。★教学难点光控电路和温度报警器电路的工作原理。★教学方法实验法、观察法、讨论法。★教学工具实验过程中用到的有关器材、元器件等，由实验室统一准备第85页/共122页一、二极管的特点和作用

1、二极管具有单向导电性

2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。第86页/共122页二、三极管的特点和作用1、三极管具有电流放大作用。2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。

第87页/共122页三、斯密特触发器斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。第88页/共122页实验1、光控开关工作原理白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的．第89页/共122页思考与讨论1、要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1.6V），就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。2、用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路．如下图所示。

第90页/共122页电磁继电器的工作原理当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路．第91页/共122页控制电路的工作原理天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．第92页/共122页实验2.温度报警器工作原理常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，Rl的阻值不同，则报警温度不同．第93页/共122页怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高．思考与讨论第94页/共122页【例1】现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程．热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路