高中物理 第三章 传感器 第三节 第四节 传感器的应用 用传感器制作自控装置学案 粤教版选修3-2-粤教版高中选修3-2物理学案VIP免费

第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置[学科素养与目标要求]物理观念：了解传感器在日常生活和生产中的应用．科学探究：1.通过实验或演示实验，认识传感器在技术或生产中的应用.2.能设计简单的传感器应用电路．科学态度与责任：通过对传感器原理及应用的了解，体会所学知识在实际应用中的价值，增强学习兴趣并培养正确的科学态度．一、传感器的应用1．生活中的传感器电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等，均使用了红外线传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的压力传感器等．2．农业生产中的传感器无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器．3．工业生产中的传感器生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监测大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工．4．飞向太空的传感器在运载火箭、载人飞船中，应用传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员各种生理状况的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．二、用传感器制作自控装置课题：应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路图1实验器材二极管VD、晶闸管VS、光敏电阻RG、电阻R(7.5MΩ)、灯泡L.实验原理由晶闸管VS与电灯L构成主回路，控制回路由R与RG组成的分压器及二极管VD构成，如图1所示．(1)当白天自然光线较强时，光敏电阻呈低电阻，与R分压后使晶闸管VS门电极处于低电平，VS关断．(2)当夜幕降临时，照在RG上的自然光线减弱，RG呈高阻，使VS的门电极处于高电平，VS获正向触发电压而导通，灯L亮．(3)改变R的阻值，即改变其与RG的分压比，可调整电路的起控点．1．判断下列说法的正误．(1)电子秤中的应变片的电阻随形变大小而变化．(√)(2)电熨斗和电饭锅都是利用双金属片控制电路通断的．(×)(3)火灾报警器中的光电三极管的电阻随光照的增强而变小．(√)(4)利用红外线敏感元件可以实现无接触测温．(√)2．电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比．现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图2所示．压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压．若发现电压表示数增大，则电梯加速度一定________(填“向上”或“向下”)，电梯可能________(填“加速”或“减速”)下降．图2答案向上减速一、传感器的应用分析1．传感器的应用步骤(1)信息采集．(2)信息加工、放大、传输．(3)利用所获得的信息执行某种操作．2．分析传感器应注意的四个分析(1)检测量分析：要明确传感器所检测的量，如力、热、光、磁、声等．(2)敏感元件分析：明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析：认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构分析：分析非电学量与电学量之间的转换过程，分析根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．例1如图3甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路并写出控制过程．图3答案见解析解析由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大．根据题意设计的自动光控电路如图所示．控制过程：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，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，控制电路接通，灯开始工作．二、传...