2019_2020学年高中物理第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.docx

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1、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

2、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：

3、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

4、，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

5、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

6、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(　　

7、)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

8、.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F/N050100150200250300…电阻R/Ω300270240210180150120…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4.68V，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