1、选修选修3-2 第六章第六章传感器传感器 教学分析教学分析n第六章第六章 传感器传感器n一、课程标准内容一、课程标准内容 n1、知道非电学量转换成电学量的技术意义。、知道非电学量转换成电学量的技术意义。n2、通过实验，知道常见传感器的工作原理。、通过实验，知道常见传感器的工作原理。n3、列举传感器在生活和生产中的应用。、列举传感器在生活和生产中的应用。这章讲的只是简单原理，没有难以理解的东这章讲的只是简单原理，没有难以理解的东西，更没有定量的计算。搞好这章教学的关键是西，更没有定量的计算。搞好这章教学的关键是多做实验。很多初看起来不易弄清的原理，动手多做实验。很多初看起来不易弄清的原理，动手一
2、做就明白了。一做就明白了。教学设计思路教学设计思路1、注意理性分析与感性认识相结合；、注意理性分析与感性认识相结合；2、增加学生探究活动，了解和体验利用敏感、增加学生探究活动，了解和体验利用敏感元件实现传感器功能的一般过程；元件实现传感器功能的一般过程；3、注意内容与要求的层次性；、注意内容与要求的层次性；4、尝试教学模式的转变。、尝试教学模式的转变。一、一、理解概念规律理解概念规律1什么是传感器？什么是传感器？传感器是指这样一类元件或装置：它传感器是指这样一类元件或装置：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规分等非电学量
3、，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。电路的通断。2 2我们主要认识那几种传感器？我们主要认识那几种传感器？n光传感器：光敏电阻、光电池、光电三极管光传感器：光敏电阻、光电池、光电三极管n温度传感器：热敏电阻、金属热电阻、双金属片、温度传感器：热敏电阻、金属热电阻、双金属片、感温铁氧体感温铁氧体n磁传感器：干簧管、霍尔元件磁传感器：干簧管、霍尔元件n力传感器力传感器n声传感器：动圈式话筒、电容式话筒、驻极体话筒声传感器：动圈式话筒、电容式话筒、驻极体话筒n其它如：湿敏电阻、压强、热电偶等一般性了解即可。其它如：湿敏电阻、压强
4、、热电偶等一般性了解即可。3 3认识几种元件（附加）认识几种元件（附加）n二极管、发光二极管二极管、发光二极管n三极管三极管n74LS14集成斯密特触发器（六个非门）集成斯密特触发器（六个非门）n74LS00集成电路块（四个集成电路块（四个2输入端的与非门）输入端的与非门）（二）几种传感器的工作原理（二）几种传感器的工作原理1光传感器（1）光敏电阻 图6.2-1硫化镉硫化镉CdS，无光照时，载，无光照时，载流子极少，电阻较大，随着光的流子极少，电阻较大，随着光的照度增大，照度增大，CdS材料中载流子浓材料中载流子浓度增加，电阻值变小。度增加，电阻值变小。n实验实验1：使用电压表欧姆挡，：使用电
5、压表欧姆挡，置于倍率为置于倍率为100或或1K挡。挡。室内自然光照射下电阻大室内自然光照射下电阻大约约1K，用黑色遮光罩罩，用黑色遮光罩罩住时的电阻大约住时的电阻大约40K。n常用工作电路：分压电路。常用工作电路：分压电路。图6.2-3例：光控开关：光敏电阻，黑暗时电阻值很大光敏电阻，黑暗时电阻值很大（50K），光照时电阻值较小光照时电阻值较小（K），R1是一个是一个50K的可的可变电阻，变电阻，R2是一个是一个100的保护电阻。的保护电阻。（2）光电池n用半导体制成的把光能转换为电能的装置，用半导体制成的把光能转换为电能的装置，常用的半导体材料有硒光电池、硅光电池、常用的半导体材料有硒光电池
6、、硅光电池、砷化镓太阳电池。砷化镓太阳电池。（3）光电三极管*(光电二极管*)n光电三极管也是一种光电三极管也是一种光敏器件，虽然有三光敏器件，虽然有三个电极，但是只从发个电极，但是只从发射极射极e、集电极、集电极c两极两极接出引脚。接出引脚。图6.2-42温度传感器（1）热敏电阻：NTC负温度系数热敏电阻负温度系数热敏电阻PTC正温度系数热敏电阻正温度系数热敏电阻n实验：将一只常温下（室温约实验：将一只常温下（室温约25）电）电阻约阻约180190，负温度系数的热敏电阻，负温度系数的热敏电阻接到多用表的两端，选择欧姆挡接到多用表的两端，选择欧姆挡10倍率，倍率，用手指捂住热敏电阻时可以见到电
7、阻下降用手指捂住热敏电阻时可以见到电阻下降至至150160，用棉花沾酒精涂在热敏电，用棉花沾酒精涂在热敏电阻的两个表面上，电阻上升到约阻的两个表面上，电阻上升到约220。n热敏电阻的常用工作电路：热敏电阻的常用工作电路：图6.2-11（2）金属热电阻)1(0ttn（3）双金属片：图6.2-12n（4）感温铁氧体：n 实验：对感温铁氧体加热，温度达到实验：对感温铁氧体加热，温度达到“居里点居里点”以上时，铁氧体失去铁磁性。以上时，铁氧体失去铁磁性。感温铁氧体的感温铁氧体的“居里点居里点”：感温铁氧体在常温下具有铁磁性，但温度升高到感温铁氧体在常温下具有铁磁性，但温度升高到103时便失去了铁磁性，
8、这个温度称为这种材料的时便失去了铁磁性，这个温度称为这种材料的“居里温度居里温度”或或“居里点居里点”。电饭锅的构造电饭锅的构造思考与讨论：思考与讨论：开始做饭时为什么要开始做饭时为什么要压下开关按钮？压下开关按钮？若用电饭锅烧水，水若用电饭锅烧水，水在沸腾以后是否会自动断电？在沸腾以后是否会自动断电？3磁传感器（1 1）干簧管）干簧管（2）霍尔元件n实验电路如图，实验电路如图，R取取300可调电阻，调节电流约为可调电阻，调节电流约为10mA，在在M、N之间连接数字电压表，将磁铁的一个磁极从远处之间连接数字电压表，将磁铁的一个磁极从远处逐渐靠近霍尔元件有字符（点）的一面，观测霍尔电压逐渐靠近霍
9、尔元件有字符（点）的一面，观测霍尔电压（即电压表）的变化。（即电压表）的变化。HIBUkd4力传感器力传感器力传感器由金属弹性梁和应变片组成。弹性梁的右端固力传感器由金属弹性梁和应变片组成。弹性梁的右端固定，左端加力时，弹性梁发生弯曲，上面的两个电阻被拉长定，左端加力时，弹性梁发生弯曲，上面的两个电阻被拉长截面积变小，电阻变大，下面两个电阻被压缩长度变小截面截面积变小，电阻变大，下面两个电阻被压缩长度变小截面积变大，电阻减小，使得电路中的电压发生变化，输出端积变大，电阻减小，使得电路中的电压发生变化，输出端AB之间电压发生相应的变化，它表示了力的变化。之间电压发生相应的变化，它表示了力的变化。
10、5声传感器（1）动圈式话筒（2）电容式话筒图6.2-21（3）驻极体话筒声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片（电介质），在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然塑料膜片（电介质），在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后将电介质放入高压电场中，在前后两个表面上分别出现正后将电介质放入高压电场中，在前后两个表面上分别出现正电荷与负电荷，这个现象称为极化。电荷与负电荷，这个现象称为极化。图6.2-22图6.2-23实验：用驻极体话筒观察声音信号实验：用驻极体话筒观察声音信号图6.3-1观察音叉发声的波形观察音叉发声的波形对着话筒说话比较两对着话
11、筒说话比较两者的波形有何区别。者的波形有何区别。（三）认识几种元件1 1、晶体管、晶体管（1）普通二极管：）普通二极管：（2）发光二极管：）发光二极管：电阻小的，黑表笔相连的电阻小的，黑表笔相连的引脚是发光二极管的正极。引脚是发光二极管的正极。（3 3）晶体三极管：）晶体三极管：在电子电路中三极管一般有两种作用：在电子电路中三极管一般有两种作用：n放大微弱信号电流或电压；放大微弱信号电流或电压；n开关作用，常用来实现逻辑功能。开关作用，常用来实现逻辑功能。2.集成斯密特触发器集成斯密特触发器74LS14型，有型，有6个非门，实验时只用其中的一个个非门，实验时只用其中的一个3.与门集成电路：谢谢！
