5.3 大显身手的传感器 课件 (4)

课件32张PPT。第3节　大显身手的传感器课标定位学习目标：1.了解力传感器在洗衣机上的应用．了解光传感器在自动门上的应用．
2．了解电容传感器在指纹识别器上的应用．了解传感器在机器人上的应用．
3．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．
重点难点：传感器的应用．
? 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第3节课前自主学案课前自主学案一、洗衣机水位控制装置
　全自动洗衣机的水位控制装置使用了_____传感器．当水位达到设定的高度时自动_____进水电磁阀门，______洗涤电动机电源．
二、自动门
1．控制自动门开关的是一种______传感器．
2．自动门工作流程压力关闭接通红外线三、指纹识别器
　指纹识别器是通过_____传感器来识别指纹的．手指皮肤与电容传感器表面构成了_________，由于指纹的凹凸导致不同位置的电容差异．
四、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____传感器和_____传感器．电容电容阵列外部内部2．传感器用途
(1)_____ 传感器用于感知外部________和外界事物对机器人的______，使机器人拥有类似人的_____、_____、触觉、嗅觉、味觉等感觉，从而使机器人具有拟人化的特点．
(2)______ 传感器(如角度传感器、___________等)，用于检测机器人的_______
注意：在自动控制系统中传感器主要用来检测精确数据，检测是自动控制的首要环节．外部工作环境刺激视觉听觉关节传感器内部状态．核心要点突破一、各类传感器由敏感元件到转换电路的分析
1．洗衣机水位控制装置使用的压力传感器是一种开关型的传感器．当向内筒注水时，部分水进入气室，气室内压强增大，使传感器的膜片向上凸起，从而使动触点a与下面的静触点b分离，并与上面的静触点c接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，同时接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物．2．自动门上的红外线传感器，也是一种开关型的传感器．人走近自动门传感器输出电压信号；信号经过处理后，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，自动门电动机反转，门自动关闭．
3．指纹识别器的电容传感器输出电容变化这一电信号，经过电路对电信号的比较，实现对指纹的识别．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．当你走近某些写字楼、机场、宾馆等大厅的入口时，大门会自动打开，进入大厅后，门又会自动关闭，关于这种自动门的下列说法中正确的是(　　)
A．控制这种自动门开关的是一种红外线传感器
B．控制这种自动门开关的是一种普通光电传感器，能使自动门“见光开”
C．大人走近门会自动打开，小孩走近门，门不会自动打开
D．男孩走近门会自动打开，女孩走近门，门可能不会开解析：选A.控制自动门开关的传感器是红外线传感器，A对，B错；尽管不同物体(包括大人、孩子)不同温度发出的红外线波长不同，但在设置这个传感器范围时应当充分考虑到大人、小孩个体的差异及人体体温的变化范围．大人、小孩、男孩、女孩靠近，门都应当会自动打开，C、D错．二、机器人传感器与人的感官
1．机器人的构成
机器人主要包括三个部分：环境信息采集部分(相当于人的感觉器官)、环境识别和动作控制部分(相当于人的大脑)、动作部分(相当于人的手、脚等)．
2．机器人的感觉
传感器是机器人的感觉器官，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，各种传感器与机器人的感觉的对应关系如下表：3．机器人与人执行模拟
机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成，其功能作用与人做如下对比：即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．(2011年南安高二检测)机器人可以通过外部传感器来感知外部工作环境和外界事物，下列说法有误的是(　　)
A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而减小
B．光电传感器可以作为其眼睛，此传感器是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小
C．超声波传感器可以作为其耳朵，让其听到常人听不到的声音
D．压力传感器可以使其有“手感”解析：选A.温度传感器的敏感元件可以用热敏电阻，也可以用金属热电阻，故A错误．光敏电阻的阻值随光照亮度增加而减小．所以，光电传感器作为眼睛，其中传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小，B正确．超声波传感器作为机器人的耳朵，负责感知常人听不到的声音，C正确．压力传感器可以使机器人感知力的大小，类似于人的手感知力一样，D正确．三、传感器与自动控制的设计
　传感器在自动控制系统中有着广泛的应用，小到儿童玩具，大到宇宙飞船，传感器的身影随处可见，如果让我们来设计一个自动控制装置，应如何设计呢？
1．要明确设计意图，弄清控制条件和相应的自动控制原理．
2．要明确应选用哪种传感器，该传感器怎样感知控制条件及怎样转化为电学量输出．
3．选用什么样的执行机构，该执行机构怎样执行自动控制．4．采用什么样的电路来实现自动控制，总之要明确传感器应用的一般流程：即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．有一个自动控制装置电路如图5－3－1所示，其中M是质量较大的一个金属块，将装置固定在一辆汽车上，汽车启动时，________灯亮，原理是________．汽车刹车时，________灯亮．图5－3－1解析：当汽车启动时，由于惯性，金属块M后移，接通电路，点亮绿灯；同理刹车时，金属块前移，点亮红灯．
答案：绿　惯性　红课堂互动讲练 有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图5－3－2中的虚线所示．它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)．其中AO∶BO＝5∶1.已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：压力传感器的应用图5－3－2设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68 V，则：
(1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；
(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的体重是多少？【答案】　(1)R＝300－0.6F　(2)15.6
(3)550 N
【方法总结】　本题涉及的压力传感器是通过压力改变电阻，从而改变电路中的电流，通过电流表示数反映压力的大小．
图5－3－3是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．图5－3－3
(1)分析电饭煲的工作原理；
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；
(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
【思路点拨】　弄懂原理，分清电路结构及各电阻电键的作用是解题的关键．【自主解答】　(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态．加热到80 ℃时，S2自动断开，S1仍闭合，温度升高到103 ℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至70 ℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80 ℃时，S2自动断开，功率为P2，当温度又降低到70 ℃时，S2自动闭合……温度只能在70 ℃～80 ℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．
【答案】　见自主解答
变式训练　电饭锅是应用温度传感器工作的，它的敏感元件是感温铁氧体，由氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧制而成，其特点是常温下具有磁性，能够被磁铁吸引，温度达到103 ℃，失去磁性，这个温度叫居里温度，又称居里点，电饭锅的自动控制结构如图5－3－4所示，根据以上信息回答：
图5－3－4(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？
(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
解析：(1)煮饭时压下开关按钮，感温铁氧体与永磁体相吸结合在一起，触点相接，电路接通，开始加热．手松开后，由于锅内的温度低，感温铁氧体与磁体相互吸引而不能使按钮恢复到图示的状态．
(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点．
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当温度上升到“居里温度”(约103 ℃)时，感温铁氧体失去磁性，磁铁与之分离，开关自动断开，且不能自动复位．
(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后水温保持100 ℃，不会再升高，故不能自动断电．
答案：见解析