高中通用技术选修《电子控制技术传感器》最新教学建议教案设计.docx
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高中通用技术选修《电子控制技术传感器》最新教学建议教案设计
传感器
一、内容构造图:
常有传感器的种类、型号
认识传感器常有传感器的电路图形
常有传感器的检测
传
感
器
常有传感器的作用
传感器应用
常有传感器典型应用
二、知识点列表
学习结果(知识点)
指标(当学生获取这种学习结果时,他们能够:
)
表现水平
常有传感器的种类、型
·能从外形和表记上辨别光敏传感器、热敏传感器、
Ⅱ
号
湿敏传感器、声敏传感器、力敏传感器、气敏传感器
等常有传感器
常有传感器的电路图形
·熟习光敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、声敏
Ⅰ
传感器、力敏传感器、气敏传感器等常有传感器的电
路图形符号
常有传感器的检测
·能用多用电表检测光敏传感器、热敏传感器、湿敏
Ⅱ
传感器、声敏传感器、力敏传感器等常有传感器的特
性并判断利害
常有传感器的作用
·知道光敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、声敏
Ⅰ
传感器、力敏传感器、气敏传感器等常有传感器的物
理信息采集和电信号变换原理和作用
常有传感器典型应用
·举例说明光敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、
Ⅰ
声敏传感器、力敏传感器、气敏传感器等常有传感器
在自动控制系统中的应用
三、重难点剖析
(一)要点剖析
1、常有传感器的作用
传感器象人体的感觉器官同样能感觉到外界物理信息的变化,它能将非电量的物理信息变换成与之有确立关系的电信号,输送给控制电路进行办理。
在电子控制系统中,传感器是能够采集外界物理信息的唯
一元器件,是实现自动检测和自动控制的首要环节。
b5E2RGbCAP
传感器种类众多,常有的电阻式传感器是将被丈量,如光、温度、湿度、力、气体浓度等物理量变换式成电阻值(间接变换成电流、电压信号)这样的一种器件。
主要有光敏、热敏、湿敏、压敏、气敏等电
阻式传感器件。
光敏二极管和光敏三极管对红外线敏感,可在红外遥控电子控制系统中应用。
p1EanqFDPw
2、常有传感器的应用
技术课程的学习要从学生的生活经验出发,认识传感器在平时生活、生产、军事、环境监测方面的应用,能够培育学生学习电子控制技术的兴趣,能够指引学生对电子控制技术的人文要素的感悟和理解。
DXDiTa9E3d
(二)难点剖析
1、从外形和表记上认识传感器
从外形和表记上差别不一样的常有传感器是其应用的基础,而传感器种类众多、外形各异,认识它们,对初学者有较大难度。
RTCrpUDGiT
2、常有传感器的检测
经过用多用电表检测常有传感器的电气特征,使学生加深对传感器原理的感性认识,激发研究欲念,能比较、判断传感器的利害及引脚极性,正确使用传感器,这是一个是试验、研究的过程,是理论和实践
的联合,是学生技术修养的一个察看点。
5PCzVD7HxA
常有传感器的检测波及到对常有传感器构造、原理、特征的认识和相关电子丈量仪器的使用,并且不
同的传感器有不一样的检测方法,所以是传感器教课中的一个难点。
jLBHrnAILg
四、教课建议
教师在教课中不要介绍传感器的工作原理,要点要放在如何让学生定性认识传感器上。
所以,教课中
穿插学生着手实验和教师讲堂实物演示就显的特别重要。
xHAQX74J0X
如何上好这部分教课内容,建议掌握好以下4个教课内容。
1、认识常有传感器的型号命名方法:
(1)关于敏感型电阻式传感器,其型号一般由四部分构成,第一部分是字母“M”表示敏感型元件,
第二部分字母表示敏感类型(都是拼音的第一个字母),如:
“Z”表示正温度系数热敏电阻、“F”表示负温
度系数热敏电阻、“Y”表示压敏电阻、“S”表示湿敏电阻、“Q”表示湿敏电阻、“G”表示光敏电阻、“C”
表示磁敏电阻、“L”表示力敏电阻,后边两个部分表示用途和序号。
比如:
MF41是一般旁热式负温度系数
热敏电阻,MG42是可见光敏电阻,MSC-1是陶瓷湿敏电阻,等等。
LDAYtRyKfE
(2)关于非电阻式传感器,就要查阅相关手册,如光敏二极管常用型号是2CUXX,管壳上有一个光照窗
口、一个正极性标记点,使用时注意两个电极的正负极;光敏三极管常用型号是3DUXX,使用时要注意集
电极C和发射极E的差别。
Zzz6ZB2Ltk
2、定性认识常有传感器
教师能够先介绍一两个常有传感器将不一样的物理信息变换成电信号的最简单原理和外形构造,教课中要点是定性介绍常有的传感器如
光敏传感器、热敏传感器、磁敏传感器、声敏传感器、气敏传感器等的功能作用。
dvzfvkwMI1
比方,教师能够先介绍电阻型敏感器,其物理信息直接变换的电信号是电阻值的变化;如热敏电阻,
正温度系数热敏电阻是以钛酸钡为主和微量锶、钛、铝等化合物配制成电阻体资料,其电阻值随温度的高升而高升;负温度系数热敏电阻是以锰、镍、铜等的化合物为原料,按必定比率混淆用陶瓷工艺制成,其
电阻值随温度的高升而降低。
rqyn14ZNXI
关于非电阻型敏感器,如光敏二极管由硅资料构成PN结,拥有单导游电性,工作在反向电压下,管芯
遇到光照时,半导体资料原子构造中最外层的电子被激发出来,形成反向电流,且随光强度增大而增大,
所以光敏二极管是将光信息直接变换为电流信号。
例:
认识常有传感器件
EmxvxOtOco
老师:
给学生看光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器、气敏传感器的实物,同时也展现磁敏传感器、
力传感器和位移传感器的照片,并介绍各个传感器的名称。
SixE2yXPq5
老师举实物自问自答:
为何称光敏传感器。
由于它能采集光的信息,并把它转变成电信号。
老师举实物问:
为何称热敏传感器。
学生回答:
由于它能采集热信息,并把它转变成电信号。
老师:
它能采集温度信息,并把它转变成电信号。
温度是反应物体热度的物理量。
学生:
老师为何气敏传感器引脚这么多,而热敏传感只有两个引脚。
老师:
目前对天然气(液化气)敏感的传感器,技术上还需要4个引脚此中两个引脚需要外接协助电源。
这样气敏传感器才能采集液化气的信息并把它转变成电信号。
跟着技术的发展,会有一天气敏传感器的引
脚与光敏传感器的引脚同样只有两个引脚。
6ewMyirQFL
3、使学生直观认识传感器的作用
传感器获取外界的输入信息并经过它将非电量信息变换成电信号输出,其内部工作原理是复杂的。
课标
只需修业生知道传感器的作用及其应用。
所以教课方案要优选简单易行的实物演示实验,让学生直观地认
识传感器的作用。
经过二三个不一样传感器的演示实验引出一个结论----各样传感器的作用都是同样的,将非
电量信息变换成电信号输出,不一样的是它们敏感的非电量信息不一样,有的是光、有的是声、有的是温度。
kavU42VRUs
例:
传感器的作用
老师实验前准备:
光敏电阻一只、热敏传感器一只、电吹风一把、指针式万用表一架、电池组、电阻一
个.
老师上课演示,同学察看。
置万用表于
R×1K档,表笔分别接入光敏电阻的两个引脚,察万用表指示的
电阻值约为1千欧;用手掩盖光敏电阻的受光表面,察看万用表指示的电阻值为
30千欧,即光敏电阻无光
照时电阻值增大,有光照时电阻值减小。
用电吹风对光敏电阻加热,对着光敏电阻叫唤,光敏电阻的电阻
值都不发生变化,说明光敏电阻仅拾取光信息。
y6v3ALoS89
置万用表于R×1K档,表笔分别接入热敏电阻的两个引脚,察看万用表指示的电阻值为
2千欧姆,用电
吹风产生热风吹热敏电阻,热敏电阻温度上涨的同时察看万用表指示的电阻值逐渐增大,即热敏电阻跟着
温度的高升,电阻值增大,用手掩盖热敏电阻,使它不受光,察看万用表热敏电阻的电阻值不发生变化,
说明热敏电阻仅拾取温度的信息。
M2ub6vSTnP
如检测光敏二极管可用光照法,多用电表选
R×1K电阻档,用黑表笔(表内电池正极)接光敏二极管
负极,红表笔接正极,用手遮住光敏二极管光照窗口,此时电阻靠近无量大;而后,让光芒照耀光敏二极
管,电阻会大幅度减小,能够直参观敏二极管的特征、能够判断光敏二极管的敏感性和利害。
光敏二极管
还和一般二极管同样拥有单导游电作用,其正向电阻为
8~9KΩ,反向电阻大于
5MΩ。
0YujCfmUCw
老师做实验小结:
不一样的传感器能够用来采集不一样的信息,
将信息变化变换为电阻值变化的信号的这种
传感器称为电阻类传感器。
还有很多传感器也是电阻类传感器,如:
湿敏传感器、力敏传感器、声敏传感器、磁敏传感器。
关于阻类传感器,在要求不高的场合,它们的利害能够用多用表丈量,它的电阻值随外界信息变化而变化的状况来判断,若它们的阻值随外界信息变化而变化,则是好的,不然为不良的。
不良的传感器是不可以用的。
eUts8ZQVRd
老师:
如何将电阻类传感器电阻随外界信息变化而变化变换为输出电信号随外界信息变化而变化呢?
察看一个实验如图9.1所示。
它由一个电阻R、一个光敏电阻RG和一个3伏电池组构成。
V是电压表用
来丈量输出电压。
sQsAEJkW5T
图9.1电阻性传感器检测电路
用手掩盖光敏传感器输出电压随光敏传感器受光面的光强度而变化。
老师:
这个实验电路告诉我们一个事实,电阻性传感器在应用时要并接由E(电源)和R(电阻)相串
联构成的变换电路。
该变换电路能使电阻类传感器电阻随外界信息变化而变化,变换为传感器输出电信号
随外界信息变化而变化。
GMsIasNXkA
这样光敏传感器经变换电路变换后就能将光信息变换为电信号。
经事后续章节的学习能够认识到如何对
该电信号进行办理,而后输出履行电路。
如用光敏电阻实现对街上路灯的自动控制。
它的控制过程为:
天暗了,光敏传感器将光信息变换为电信号,送办理电路办理后,输出控制电压送履行电路。
履行电路接通
路灯开关,路灯点亮,反之,路灯电源被切断。
TIrRGchYzg
4、学生着手实验,加深对传感器的应用认识。
为了使学生能定性认识传感器的功能和作用,加深学生对传感器的认识,在教课方案中,可考虑安排学
生一次着手实验,学生能够几个人一组。
实验的目的是认识常有的传感器,能用多用表检测传感器,知道
传感器的作用及其应用。
教师在选择实验电路时要尽可能考虑电路简单、操作简单、突出学生对传感器在
应用性方面的认识,使学生知道传感器的作用在与采集信息;知道不一样类其他传感器能够把不一样类其他信
号转变成电信号;知道生活中常有的自动控制系统需使用什么类其他传感器。
7EqZcWLZNX例:
老师:
实验教课资源准备。
(微调电位器、光敏传感器、湿敏传感器、三极管、发光二极管电
阻、多用表、电池组、调光台灯、喷雾器、照度计、湿度计、声强仪等)lzq7IGf02E
实验电路:
图9.2传感器试验电路
老师:
图9.2是一个信号办理电路(控制器)和履行器构成的一个报警实验电路,报警时,发光二极
管V1亮,图中V2主要功能是信号办理,V1是履行器(履行器也能够是继电器或蜂鸣器等),R1是限流电阻,限制V1亮时的最大电流,往常R取200Ω,V1亮时的流过V1的电流约为10mA。
R2也为限流电阻,防备因传感器接错,电源直接烧毁三极管的BE结。
图中,a、b两点用于连结传感器。
当a、b两点接热敏电阻时,
该电路的功能为湿度报警器,
a、b两点接光敏传感电阻时,该电路的功能为照度报警器;当
a、b两点接声
传感器时,该电路的功能为噪声报警器。
zvpgeqJ1hk
下边以a、b两点接光敏传感器为例介绍照度报警器电路工作原理。
光照强度大时,光敏传感器的电阻小,依据分压原理,电源
P
P
的电
E在R的上的分压值大,适合调整
R
阻值,使在b、G两点间的电压为
0.7V。
三极管V2因Vbe=0.7V饱和而导通。
电源经电阻
R1,发光二极管
V1、
三极管V2的C、E极构成了回路,电流流过发光二极管
V1,发光二极管被点亮——照度报警,说明目前照度
太强了。
NrpoJac3v1
老师:
当光照度弱时,光敏传感器的等效电阻值变得很大(几十千欧或上百千欧)
P
上几
,电源E在R
乎没有什么分压值,三极管
V2的Vbe值几乎为零,三极管截止,没有电流流过三极管
C、E极,发光二极管
1
。
1nowfTG4KI
V不亮,说明目前光照度没有超出“戒备线”
老师:
同学们想想,上述电路中,微调电位器
Rp的与电源E构成一个变换电路,光敏传感器经变换
电路变换后,就能将光信息变换微电信号输出。
调整
RP的目的是改变在确立的照度条件下,变换电路输出
的电压,即报警照度为“戒备线”
。
fjnFLDa5Zo
老师:
同学们议论一下如何调整照度报警器
?
学生:
议论,回答(略)
老师:
小结,实验步骤
1)用照度计将台灯的光强度调到
100LX(报警照度)
2)在实验板上接入光敏传感器,
3)接通电源开关K
4)调整微调电位器
P
R,使发光二极管亮。
5)用多用表直流电压档确认,V
BE之间的电压0.7V
6)封闭台灯,发光二极管不亮。
用多用表直流电压档确认V
BE之间电压小于0.7V
老师:
实验步骤5和6顶用电压表丈量V
BE的电压这个操作能够省略。
为何要求大家做呢?
由于
RP
的端电压值很重要,它是流过光敏传感器的电流流过
P
R产生的电压降。
该电压能够理解为光敏传感器的
输出电压,该电压能否0
.7V决定信号办理管是导通仍是截止,即发光二极管是亮仍是暗。
当V
BE为0.
7V时,三极管时导通,当V
BE<0.4V时,三极管时截止的。
tfnNhnE6e5
老师:
下边分小组做实验。
一组做一种传感器实验。
同学们在做实验的同时要发挥团队精神,同时思
考下边二个问题:
HbmVN777sL
1、想想,在平时生活中,见过什么电子产品用过你做过实验的传感器
2、报警器的功能有什么地方不满意,提出建设性建议
实验结束前每一个小组派代表回答上述问题
学生:
实验开始
(略)
学生:
小组代表讲话。
同学们争辩(略)
老师:
最后作实验小结(略)
《常有传感器的检测》教课方案
一、教课内容剖析:
本节课主要经过对磁敏、声敏的定性检测和对光敏、热敏传感器的定量检测,使同学们对传感器有一个感性认识,初步掌握传感器的检测方法,认识传感器将物理量变换为电量的特征,为使用传感器进行电子控制系统的设计确立基础。
依据平时生活中常有电器使用传感器的状况,采用光敏、声敏
(用于夜晚楼道声响照明灯的开关)、热敏(自动开水壶)、磁敏(门开防盗报警)这4种传感器,检
测方法设计为2种:
V7l4jRB8Hs
1、使用多用电表的欧姆档,经过丈量传感器在外界物理量变化时的电阻值变化规律,并作好数据记录;
2、使用QXD-2型传感器性能实验仪,进行传感器功能的演示实验,该仪器在感觉到传感器输入
信号时,可控制发出四种音乐声,以及进行灯光闪耀和继电器控制。
二、教课对象剖析:
83lcPA59W9
固然传感器在平时生活中应用宽泛,但学生缺少自己着手搭接传感器电路的实质技术体验,所以
对传感器对物理量感觉和变换作用其实不理解,所以使用多用电表和演示仪器进行实验,可增添实验的兴趣性,调换学生的研究欲念。
mZkklkzaaP
本课教课要修业生学会使用多用电表丈量传感器的电阻随环境物理量的变化状况。
学生对多用电
表的使用娴熟程度不一,可分组合作、相互学习,达成检测任务。
AVktR43bpw
三、教课目的及剖析
1、认识常有传感器的检测方法;能够依据检测信息对几种传感器进行特征剖析。
学会使用多用电
表检测光敏电阻、正、负温度系数热敏电阻、磁敏传感器;ORjBnOwcEd
2、经历传感器检测的一般过程,从系统、信息、控制的角度剖析传感器的作用,从传感器检测仪
的控制功能意会“黑箱”原理;2MiJTy0dTT
3、培育学生养成谨慎仔细的技术学习习惯(如不要将温度计折断、不要被开水烫了等);建立安
全用电意识和恪守安全操作规程的习惯。
着重学生察看能力、运用知识解决问题能力的培育,意会技术试验的一般思想方法。
gIiSpiue7A
教课要点:
学会认识、检测几种常有的传感器。
教课难点:
对丈量数据的剖析概括。
四、教课策略及媒体的运用
1、教师先采集各样生活中传感器应用和各样传感器比较的图片资料,扩大学生的知识面;
2、将检测流程简单、现象显然的光敏电阻的检测安排在开始,集中察看,而后由学生应用近似方
法设计其余几种传感器的检测;uEh0U1Yfmh
3、各小组依据丈量数据进行议论、选举代表讲话概括。
五、教课准备
多种传感器1袋/组,多用电表1块/组、传感器功能演示仪
1台/组
温度传感器特征测试一试验仪器:
小电热棒
1个、温度计
1根、大玻璃杯1个
光敏传感器特征测试一试验仪器:
调光台灯
1盏、照度计
1台
六、教课过程
过程
教师活动
学生活动及预期目标
设计思路
多媒体
用图片展现各样生活中传感器应用
学生辨别、举例生活中接触到的
培育学生对传
展现
案例和各样传感器
传感器,辨别传感器的名称、符
感器的兴趣
号和作用
多用电
1、演示用多用电表丈量传感器的电
1、分组议论、确立检测方法、分
运用基本方法
表检测
阻或通断状况,并记录数据;
组操作;
解决问题,概括
2、提示学生改变传感器接收物理信
2、加热水杯,将热敏传感器置水
检测步骤
息的强度;注意特别注意温度传感器
中,丈量并记录其阻值随温度变
在常平和100C0时的阻值,注意丈量
化状况;
光敏电阻的暗电阻;
3、将调台灯照耀光敏传感器,
观
3、概括举例。
察记录其阻值变化随照度变化的
状况;
3、沟通、议论、概括传感器的特
性
仪器演
1、介绍传感器功能演示仪器的使用;
1、在演示仪上接插不一样的传感
按“黑箱”理论
示
2、介绍“黑箱”理论。
器,察看现象;
设计的路
3、组织学生演示说明结论。
2、意会“黑箱”理论;
3、剖析试验现象,概括
总结整
1、总结几种传感器的特征和检测方
画出电阻值随环境物理量变化的
培育学生技术
理
法;
规律曲线,查对检测报告并概括
学习的优秀
2、介绍检测传感器的特征和检测方
整理
法
1、温度传感器检测实验:
多用电表置R×100电阻档,两个表笔分别接热敏电阻的两个引脚,将热敏电阻放入水杯,温度计测得
开端加热时的水温为25C,此时多用电表测得热敏电阻(型号:
TTC103)的阻值是5KΩ;用电热棒加温,
0
跟着水温不停上涨,热敏电阻随之降落(负温度系数),当水温达到100C时,热敏电阻的阻值是500Ω。
IAg9qLsgBX
学生可选择10个不一样温度作为观察点,测出热敏电阻的10个不一样电阻值,列出表格并画出电阻值随温
度变化的曲线。
WwghWvVhPE
2、光敏传感器检测实验:
多用电表置R×100电阻档,两个表笔分别接光敏电阻的两个引脚,用调光台灯照耀光敏电阻的感光窗
口;调理灯光照度为100LUX,测得光敏电阻值为3KΩ,跟着光照度不停上涨,光敏电阻随之降落,当光照
度达到672LUX时,测得光敏电阻值约为1.1KΩ。
asfpsfpi4k
学生可选择10不一样光照度作为观察点,测出光敏电阻的10个不一样电阻值,列出表格并画出电阻值随光
照度变化的曲线。
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