1、3 生活中的传感器4 简单的光控和温控电路(选学)(略)课标解读 1.了解日常生活中常见的一些传感器及其应用.2.知道洗衣机、电冰箱、家用报警器中使用了哪些传感器，并了解它们各自的作用.3.会设计简单的有关传感器应用的控制电路、提出分析解决问题的能力01 课前 自主梳理02 课堂 合作探究03 课后 巩固提升课时作业一、传感器在家用电器中的应用1洗衣机中的传感器全自动洗衣机已经实现利用和电脑技术对洗涤全过程进行检测和控制近年流行的模糊洗衣机中的传感器大致有：传感器、负载量传感器、水温传感器、布质传感器、洗涤粉传感器、脏污程度传感器、(压电)传感器2电冰箱中的传感器电冰箱主要由系统和控制系统两大
2、部分组成控制系统主要包括：控制、除霜温度控制、保护等传感器水位脱水制冷温度自动过热及过电流3家用报警器(1)居家生活中，煤气泄漏，会危及人身安全，需要加以防范我们可以利用气敏元件制作有害气体报警器和可燃气体报警器(2)有一种敲击防盗报警器，它利用式传感器对门窗玻璃损毁产生反应，形成对报警装置的启动还有一种冲击防盗报警器，由传感器和执行电路两部分组成压电冲击判断(1)洗衣机中利用压电传感器控制脱水动作()(2)电冰箱的除霜功能是利用温度传感器()(3)家用报警器都是气敏元件制作()提示：(1)(2)(3)二、传感器与人的感官1传感器和由它制成的录像头和监控探头，可以类比人的眼睛2对有毒有害气体进
3、行监控的和生物传感器，相当于人的鼻和舌等嗅觉、味觉器官3和振动传感器，以及传感器可以认为相当于人类的触觉器官，如手、足、皮肤等4传感器不妨认为是机器的耳朵光化学力学温度声判断(1)传感器可以被认为是机器的感觉器官()(2)有些传感器能承担人的感官所做不到的任务()(3)机器人完全可以取代人的所有任务()提示：(1)(2)(3)要点一 传感器在实际中的应用1传感器技术不仅广泛地应用在各种高科技和工农业生产领域中，而且广泛应用于现代化家庭生活的方方面面，给人们带来越来越多的便利一种家电一般有几种甚至十几种传感器，如全自动洗衣机就有七八种传感器，走廊里的灯至少有两种传感器：声传感器和光传感器2传感器
4、可以被认为是机器的感觉器官好多传感器都能与人的感觉器官对号入座，但有些传感器的测量内容，是人的整体感觉所作出的判断，甚至有些传感器能够承担人的感官所做不到的任务，也有些传感器比人的感觉灵敏度高、测量结果更客观，或者能够代替人去承担危及人的健康的任务但人也有人的优势由于人的感官与大脑紧密联系在一起，所以感知与分析判断是融为一体的，得到的是综合的信息，认识会更全面而且人还可以联想到环境状况及历史情况，再作出去伪存真的判断分析综合与联想是人的优势另外，人脑的学习及记忆对感官能力也有影响机器人要真正达到人类的智能水平并不是容易的事例 1 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
5、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 AOBO51.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/300270240210180150120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？解析(1)由
6、表中数据可归纳得出R(3000.6F).(2)依题意可知，电子秤空载时压力传感器的电阻 R1300，电路中的电流为 IUR14.68300 A15.6 mA，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的 15.6 mA 处(3)当电流表刻度盘的读数为 I220 mA 时，压力传感器的电阻 R2UI24.680.02 234 由 R3000.6F，算得 F2110 N再由 F2AOGBO 得 G550 N.答案(1)R(3000.6F)(2)15.6 mA 处(3)550 N力传感器是一种测量力的大小的工具力传感器感受到力的信息(如大小、方向是否变化等)后将其转化为电压、电流、电阻等电学量，此类题常与牛
7、顿第二定律、运动学的内容综合当只知道加速度的大小和方向，不知道物体的运动方向时，物体的运动情况有两种可能即沿某一方向的匀加速或相反方向的匀减速，不要漏掉其中一种所以这类问题要用到力学知识(牛顿定律、运动学公式等)和电学知识(欧姆定律、电阻定律等)综合解决1如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一钩码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况从图中可知道该钩码的重力约为_N，A、B、C、D 四段图线中钩码处于超重状态的为_，处于失重状态的为_解析：当拉力的大小不变时，力传感器悬挂的钩码在竖直方向是匀速运动，此时力传感器的读数就是钩码的重力，约 10 N当力传感器读数大于重力
8、时，钩码处于超重状态，即 A、D 状态当力传感器读数小于重力时，钩码处于失重状态，即 B、C状态答案：10 A、D B、C2.压敏电阻是力电传感器中很重要的元件之一，其性能是随压力的增大压敏电阻的阻值减小某研究小组为了分析压敏电阻对电路的影响，设计了如图所示的电路，在一绝缘盒内，将一压敏电阻与一定值电阻并联接在一内阻不可忽略的电源两端，在压敏电阻上放置一重物，当装置静止不动时，理想电流表的示数为 I0.则()A如果整个装置竖直向上做匀速直线运动，则电流表的示数大于 I0B如果整个装置竖直向上做匀加速直线运动，则电流表的示数大于 I0C如果整个装置竖直向上做匀减速直线运动，则电流表的示数大于 I
9、0D无论装置做何种运动，电流表的示数恒为 I0解析：当系统静止时，压敏电阻所受的压力等于重物的重力，如果整个装置做匀速直线运动，则压敏电阻所受的压力大小不变，压敏电阻的阻值不变，则电流表的示数恒为 I0，A 错误；当系统竖直向上做匀加速运动时，加速度向上，压敏电阻所受的压力大于重物的重力，压敏电阻的阻值减小，总电阻减小，总电流增大，内电压增大，则路端电压减小，电流表的示数小于 I0，反之大于 I0，B、D 错误，C 正确答案：C要点二 传感器与自动控制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
10、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：传感器 感受信息转换、放大、传输执行机构例 2 如图所示是电饭煲的电路图，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 R1R2500，加热电阻丝 R350，两灯电阻不计(1)分
11、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思路点拨 关键要判断出加热与保温两种状态下开关的通、断及电路的连接方式解析(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；水烧干后，温度升高到居里点 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(2)加热时电饭煲消耗的电功率 P1U2R并，保温时电饭煲消耗的电功率 P2
12、U2R1R并，两式中 R 并 R2R3R2R35005050050 50011 从而有P1P2R1R并R并5005001150011121.答案(1)见解析(2)1211如图所示，图甲为在温度为 10 左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻 R120 k、R210 k、R340 k，RT为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当 a、b 端电压 Uab0 时，电压鉴别器会令开关 S 接触，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当 a、b 端电压 Uab0 时，电压鉴别器会令开关 S 断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在()A10 B20 C30 D35 解析：由题可知 U
13、ab0 是一个电压的临界点，对应着开关 S 的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降由电路图可知，在 R1、R2、R3 给定的条件下，热敏电阻RT 的阻值决定了 Uab 的正负设电源负极的电势为零，则 aR2R1R2U，bRTR3RTU，其中 U 为电源的路端电压，令 ab，即 Uab0，则可得R2R1RTR3，代入数据得RT20 k，查图乙得对应的温度为 30，故本题选项 C 正确答案：C2如图所示是一种烟雾报警器的控制电路图，其原理简化如下，调节可变电阻 R1使 U230.当有烟雾时，M471 开始触发工作，其中 Rg 是光敏电阻由此可知，要使M471 开始工作，则应满足()A23B23
14、 时，控制电路开始工作，选项 A 正确答案：A分析传感器问题要注意的四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等(2)输出信号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)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程随堂训练 1(多选)模糊洗衣机是“模糊家电”的一种下列关于模糊家电的认识正确的是()A模糊是一种类似于浆糊的高科技产品
15、B模糊是一个数学概念，因模糊集合理论而得名C模糊家电就是不清晰、不标准的准家电D模糊家电是揉入人们对家电使用的经验知识，并据此建立操作模式，可模仿人的思维作出操作判断的家用电器解析：模糊家电是揉入人们对家电使用的经验知识，并据此建立操作模式，可模仿人的思维作出操作判断的家用电器其中操作模式的建立，利用了数学家提出的模糊集合理论，故而得名因此，B、D 正确答案：BD2类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A是力传感器 B是光传感器C是温度传感器D是声音传感器解析：遇到障
16、碍物会绕开，说明它是光传感器，B 正确，A、C、D 错误答案：B3.如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中 L 为含铁芯的线圈，P 为可绕 O 点转动的铁片，K 为弹簧，S 为一对触头，A、B、C、D 为四个接线柱，电磁继电器与传感器配合可完成自动控制的要求其工作方式是()AA 与 B 接信号电压，C 与 D 可跟被控电路串联BA 与 B 接信号电压，C 与 D 可跟被控电路并联CC 与 D 接信号电压，A 与 B 可跟被控电路串联DC 与 D 接信号电压，A 与 B 可跟被控电路并联解析：由图可知 A、B 与电磁继电器线圈相连，所以 A、B 应接信号电压，控制电磁继电器工作，从而使 C、
17、D 接通或断开，进而起到控制作用，所以选项 A 正确答案：A4如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图薄金属片 P 固定有 4个可以形变的电阻 R1、R2、R3、R4，如图乙图甲是它的侧面图，这 4 个电阻连成的电路如图丙所示，试回答下列问题：(1)开始时金属片中央 O 点未加任何压力，欲使电压表无示数，则 4 个电阻应满足怎样的关系？(2)当 O 点加一个压力 F 后发生形变，这时 4 个电阻也随之发生形变，形变后各电阻阻值大小如何变化？解析：(1)本问题是求电路 A、B 两点的电压与 4 个电阻的关系，由于电压表的电阻可以看做无穷大，因此本电路是 R1与 R2 串联，R3 与 R4 串联，然后它们再并联，设上面部分电流为 I 上，下面部分电流为 I 下，要使 A 点电势等于 B 点电势，则应有电阻 R1 上的电压等于 R3 上的电压，电阻 R2 上的电压等于电阻 R4 上的电压，即 I 上R1I 下R3I 上R2I 下R4联立式得到R1R2R3R4.(2)当 O 点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此 R1、R4被拉长，R2、R3 被拉宽，即 R1、R4 增大，R2、R3 减小，这时 A、B 两点电势不再相等答案：(1)R1R2R3R4(2)R1、R4 增大，R2、R3 减小课时作业