物理：《大显身手的传感器》教案（2）（鲁科版选修3-2）

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第三节 大显身手的传感器
三维教学目标
1、知识与技能[来源:21世纪教育网]
（1）了解两个实验的基本原理；[来源:21世纪教育网]
（2）通过实验，加深对传感器作用的体会，培养自己的动手能力。
2、过程与方法:通过实验培养动手能力，体会传感器在实际中的应用。
3、情感态度与价值观:在实验中通过动手组装和调试，增强理论联系实际的意识，激发学习兴趣，培养良好的科学态度。
教学重点：了解斯密特触发器的工作特点，能够分析光控电路的工作原理。温度报警器的电路工作原理。
教学难点：光控电路和温度报警器电路的工作原理。
教学方法：实验法、观察法、讨论法。
教学手段：实验过程中用到的有关器材、元器件等，由实验室统一准备。
（一）引入新课
随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自动控制、银行门口的自动门等，都用到了传感器．传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大，处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。
这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。
（二）进行新课
实验1、光控开关
1、实验原理及知识准备
（投影）如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为 330 kΩ，试分析其工作原理。
白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值（1.6V），输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光（相当于路灯亮了），这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。
（1）要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？
应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值（如1。6V，就需要RG的阻值达到更大，即天色更暗。
[21世纪教育网
（2）用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？
由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路。
（投影）如图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触点．试分析电磁继电器的工作原理。
当线圈 A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将工作电路接通，当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路。试说明控制电路的工作原理。
天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭。
2、温度报警器
上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的阻值变化，从而达到报警的目的。这种设计其敏感性是否值的怀疑，你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？
（投影）温度报警器的工作电路，如图所示。试分析其工作原理。
常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值（高电平），其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，Rl的阻值不同，则报警温度不同。[来源:21世纪教育网]
怎样使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？
要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
3、光传感器的应用——鼠标器21世纪教育网
在工农业生产中经常用到自动控制装置，而设计自动控制装置很多情况下要用到传感器．如光电传感器，把光信号转化为电信号，然后对电信号进行放大，再将电信号输入到相应的装置，进而完成相应的自动控制。下面我们学习光传感器的应用实例——鼠标器。
4、光传感器的应用——火灾报警器
许多会议室、宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器，火灾报警器是光传感器应用的又一实例。
（1）以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理。
报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
4、实例探究
电磁继电器与自动控制
例1、现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程。
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网