高中物理 第5章 传感器及其应用 第3节 大显身手的传感器学案 鲁科版选修3-2-鲁科版高二选修3-2物理学案VIP专享VIP免费

第3节大显身手的传感器1.了解传感器应用的一般模式．2.感受传感器技术给人类生活带来的便利，了解传感器应用的设计思路．3．理解传感器在洗衣机水温控制装置、自动门、指纹识别器、机器人中的工作原理．[学生用书P62])一、洗衣机水位控制装置1．全自动洗衣机的水位控制装置中使用了压力传感器．2．组成：外筒和内筒、气室、传感器的膜盒．3．工作原理：当洗衣机筒内的水位达到设定标准时，气体压强增大到使传感器的膜片向上凸起，凸起的膜片使动触点与静触点脱离，并与另外一个静触点接触，从而控制电路的通断．1．压力传感器是将什么信号转变为电信号的？能否举另外一例？提示：将压力信号转变为电信号，常见的还有电子秤．二、自动门、指纹识别器1．自动门(1)组成：红外线传感器．(2)工作原理：当有人接近自动门时，传感器接收到人体发出的红外线，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钟后，定时器又使继电器断电，自动门电动机反转，门自动关闭．(3)自动门工作流程→→→↑2．指纹识别器(1)组成：电容传感器．(2)工作原理：当用户的手指放在绝缘表面上时，皮肤就组成了电容阵列极板的另一面．由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同，使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同．通过读取这些电容的差异，就能够获取指纹信息．3．电容式传感器的工作原理：依据平行板电容器的公式C＝，改变S或d或ε，都可以改变电容器的电容C.2．在机场、车站、码头等人员集散地都设有体温检测点，为什么测体温时一般不用水银温度计，而用红外线测温仪？提示：用水银温度计，测温时间长，同时又容易引起交叉感染，用红外线测温仪测温速度快，也不需要与人体直接接触，又避免了交叉感染，因此用红外线测温较好．三、传感器与机器人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(1)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，从而使机器人具有拟人化的特点．(2)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．3．机器人上安装的传感器和人类感官有怎样的相对应关系？提示：光电传感器——视觉；声电传感器——听觉；气敏传感器——嗅觉；化学传感器——味觉；压敏、温敏、流体传感器——触觉．压力传感器的应用[学生用书P63]1．应变式力传感器(1)组成：由金属架和应变片组成．(2)工作原理：如图甲所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各帖一个应变片，在梁的自由端施加力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．2．全自动洗衣机水位控制装置的工作原理全自动洗衣机的水位控制装置中使用了压力传感器．图乙中，1和2分别是洗衣机的外筒和内筒，3是气室，4是传感器的膜盒．气室下部与外筒连通，上部与软管、传感器的膜盒连通．向内筒中注水时，水通过内筒壁上的小孔流入外筒，部分水进入气室，气室内被密封的空气压强增大，使传感器的膜片向上凸起，如图丙所示，当筒中水位到达设定的高度时，凸起的膜片使动触点a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，开始洗涤衣物．命题视角1全自动洗衣机的工作原理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[解析]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，故选项C符合题意．[答案]C命题视角2压力传感器的综合应用有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中...