傳感器的應(yīng)用3

1、高中物理新人教版選修３-２系列課件,第六章《傳感器》,第三節(jié)《傳感器的應(yīng)（二）》,教學(xué)目標(biāo),1．知識(shí)與技能：（1）理解溫度傳感器的應(yīng)用――電飯鍋的工作原理。（2）理解溫度傳感器的應(yīng)用――測溫儀的工作原理。(3) 理解光電傳感器的應(yīng)用――鼠標(biāo)器的工作原理（4）理解光電傳感器的應(yīng)用――火災(zāi)報(bào)警器的工作原理。2．過程與方法：（1）通過對電飯鍋的構(gòu)造和原理的探究以及測溫儀的了解，進(jìn)一步地深入認(rèn)識(shí)溫度傳感器的應(yīng)用（2）通過對鼠標(biāo)器以

2、及火災(zāi)報(bào)警器的原理的探究，認(rèn)識(shí)光傳感器的應(yīng)用。,3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)創(chuàng)造的欲望?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】溫度、光傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】溫度、光傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。【教學(xué)方法】PPT課件，演示實(shí)驗(yàn)，講授【教學(xué)用具】電飯鍋，鼠標(biāo)器，煙霧式火災(zāi)報(bào)警器,復(fù)習(xí):1、傳感器應(yīng)用的一般模式?,非電學(xué)量 電學(xué)量,2、制作傳感器常用的敏感元件:光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件分別能將什么量轉(zhuǎn)化為

3、什么量?,光敏電阻：光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電阻.,熱敏電阻：溫度轉(zhuǎn)化為電阻.,霍爾元件：磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電壓.,復(fù)習(xí):,,轉(zhuǎn)化為,3、力傳感器、聲傳感器、溫度傳感器的作用?,力傳感器:力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào). (形變轉(zhuǎn)化為電壓),聲傳感器:聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào).,溫度傳感器:自動(dòng)控制開關(guān).,復(fù)習(xí):,問題: 電飯鍋燒飯飯熟后會(huì)自動(dòng)斷開?電飯鍋燒水水開后能自動(dòng)斷開?,回顧在家煮飯的過程?,三、溫度傳感器的應(yīng)用 4.電飯鍋,閱讀教材

4、第59頁第1段，回答問題:(1)電飯鍋中使用的溫度傳感器的主要元件是什么？(2)感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？(3)感溫鐵氧體有何特點(diǎn)？(4)什么是“居里點(diǎn)”？,答:(1)感溫鐵氧體.,(2)氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成.,(3)常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引。溫度達(dá)到約103℃時(shí)，失去鐵磁性，不能被磁體吸引。,(4)使感溫鐵氧體失去鐵磁性的溫度，也叫居里溫度.,三、溫度傳感器的應(yīng)用 4.電飯鍋,構(gòu)造,工作原理

5、:,(1)開始煮飯時(shí)為什么要壓下開關(guān)按鈕?手松開后這個(gè)按鈕是否會(huì)恢復(fù)到圖示的狀態(tài)?為什么?(2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會(huì)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(huì)有什么變化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作?(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動(dòng)斷電?,答:(1)開始煮飯時(shí)，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。,4.電飯鍋,(2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會(huì)

6、大致保持一定的溫度?為什么?,答:(2)水沸騰后,由于鍋內(nèi)保持1000C不變,故感溫磁體仍與永磁體相吸,繼續(xù)加熱.故鍋內(nèi)大致保持1000C不變.,工作原理:,4.電飯鍋,(3)飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會(huì)有什么變化？這時(shí)電飯鍋會(huì)自動(dòng)地發(fā)生哪些動(dòng)作？,答:(3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底溫度升高,當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)1030C”時(shí),感溫磁體失去鐵磁性,在彈簧作用下,永磁體被彈開,觸點(diǎn)分離,切斷電源,從而停止加熱．,工作原理:,4.

7、電飯鍋,(4)如果用電飯鍋燒水，能否在水沸騰后自動(dòng)斷電?,答:(4)如果用電飯鍋燒水,水沸騰后,鍋內(nèi)保持1000C不變,溫度低于“居里點(diǎn)1030C” ,電飯鍋不能自動(dòng)斷電.只有水燒干后,溫度升高到1030C才能自動(dòng)斷電.,工作原理:,4.電飯鍋,敘述電飯鍋的工作過程?,開始煮飯時(shí)，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點(diǎn)接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持1000C不變，故感溫磁體仍與永磁

8、體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)1030C”時(shí)，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點(diǎn)分離，切斷電源，從而停止加熱．,練習(xí)1：如圖所示是電飯煲的電路圖,S1是一個(gè)限溫開關(guān),手動(dòng)閉合,當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(1030C)時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開,S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開關(guān),當(dāng)溫度低于約700C時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合,溫度高于800C時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開,紅燈是加熱狀態(tài)時(shí)的指示燈,黃燈是保溫狀態(tài)時(shí)的指示燈,限流電

9、阻R1＝R2＝500Ω,加熱電阻絲R3＝50Ω,兩燈電阻不計(jì)． (1)根據(jù)電路分析,敘述電飯煲煮飯的全過程(包括加熱和保溫過程)． (2)簡要回答,如果不閉合開 關(guān)S1,電飯煲能將飯煮熟嗎? (3)計(jì)算加熱和保溫兩種狀 態(tài)下,電飯煲的消耗功率之比.,12:1,2003年的那個(gè)春天，一頭惡魔沖進(jìn)中華大地，一夜之間，國人無不談SARS色變．但在全國人民的共同努力下，終于將這頭惡魔

10、降服，并徹底消滅，在抗擊SARS的過程中，許多公共場合都使用了非接觸式紅外測溫儀．,湖南師大附中在防治“非典”工作中對學(xué)校實(shí)施嚴(yán)格的防控管理，每天早上6點(diǎn)至7點(diǎn)對進(jìn)校師生進(jìn)行身體檢查，確保師生人身安全和健康.圖為校醫(yī)為學(xué)生測量體溫。,三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀,閱讀教材第60頁，思考并回答問題:(1)溫度傳感器測溫儀有何優(yōu)點(diǎn)?(2)常見的測溫元件有哪些?,答:(1)可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值.因?yàn)闇囟刃盘?hào)變成電信號(hào)后可

11、以遠(yuǎn)距離傳輸.,(2)熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等．,三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀,非接觸式紅外測溫儀,由于物體的溫度不同，發(fā)射紅外線的情況也不同，因此利用紅外線敏感元件可以實(shí)現(xiàn)無接觸測溫．,三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀,熱電偶:,T1≠T2,將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢,因而在回路中形成電流

12、,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。,三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀,將微機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所配的溫度傳感器與計(jì)算機(jī)連接,可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、畫圖的智能化功能.,三、溫度傳感器的應(yīng)用 5. 測溫儀,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動(dòng)控制裝置，而設(shè)計(jì)自動(dòng)控制裝置很多情況下要用到傳感器．如光電傳感器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后對電信號(hào)進(jìn)行放大，再將電信號(hào)輸入到相應(yīng)的裝置，進(jìn)而完成相應(yīng)的自動(dòng)控制。,例：光控門

13、 光控門原理 光控開關(guān)電路,練習(xí)2：計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部件是激光頭,它可以發(fā)射脈沖激光信號(hào),激光掃描光盤信息時(shí),激光頭利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)將反射回來的脈沖信號(hào)傳輸給信號(hào)處理系統(tǒng),再通過計(jì)算機(jī)顯示出來相應(yīng)的信息.光敏電阻的自動(dòng)計(jì)數(shù)示意圖如圖所示,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是 ( ) A、當(dāng)有激光照射R1時(shí),處理系統(tǒng)獲得高電壓; B、當(dāng)有激光照射R1時(shí),處理系統(tǒng)獲得低電

14、壓; C、信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次; D、信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次.,BD,四、光傳感器的應(yīng)用 1、機(jī)械式鼠標(biāo)器,(1)機(jī)械式鼠標(biāo)器的組成? 哪個(gè)元件是光傳感器? (2)機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理?,閱讀教材第61頁，思考并回答問題:,四、光傳感器的應(yīng)用 1、機(jī)械式鼠標(biāo)器,(1)機(jī)械式鼠標(biāo)器的組成,滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管(光傳感器),(2)機(jī)械式鼠

15、標(biāo)器的工作原理,鼠標(biāo)器移動(dòng)時(shí)，滾球運(yùn)動(dòng)通過滾軸帶動(dòng)兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào). 計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)x、y兩個(gè)方向的脈沖信號(hào)，處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。,許多會(huì)議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報(bào)警器，火災(zāi)報(bào)警器是光傳感器應(yīng)用的又一實(shí)例。,四、光傳感器的應(yīng)用 2、煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器,四、光傳感器的應(yīng)用 2、煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器,閱讀教材第6

16、1頁，思考并回答問題:,(1)煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器的組成?,(2)煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器的工作原理?,四、光傳感器的應(yīng)用 2、煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器,光電三極管是煙霧火警報(bào)警器中的光傳感器,工作原理:報(bào)警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板.平時(shí),光電三極管收不到LED發(fā)出的光,呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．煙霧進(jìn)入罩內(nèi)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?。c傳感器連接的電路檢

17、測出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)．,四、光傳感器的應(yīng)用 2、煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器,,來自BBC的報(bào)道，日本大阪大學(xué)科學(xué)家日前發(fā)明出一種完全具有人類女性外貌的機(jī)器人 “ Repliee Q1”.“她”能眨眼,說話,做手勢,甚至呼吸！皮膚則由類似人類皮膚的硅化物覆蓋。,常見的熱傳感器有:,熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等．,小結(jié): 6.3傳感器的應(yīng)用(二),常見的光傳感器有： 光敏電阻、光電管、

18、光電二極管及光電三極管,【例1】如圖甲為在溫度為100C左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示.當(dāng) a、b端電壓 Uab0時(shí)，電壓鑒別器使 S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________0C．,【例2】圖示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖。A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車