《用传感器制作自控装置用传感器测磁感应强粤教选修学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用传感器制作自控装置用传感器测磁感应强粤教选修学习教案.pptx（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1用传感器制作自控用传感器制作自控(z kn)装置用传感器装置用传感器测磁感应强粤教选修测磁感应强粤教选修第一页，共31页。2022-5-24课标定位课标定位(dngwi)学习目标：学习目标：1.了解与传感器技术相关的物理知识，练习用传感了解与传感器技术相关的物理知识，练习用传感器制作自动装置器制作自动装置2知道什么是磁传感器，了解霍尔元件的工作知道什么是磁传感器，了解霍尔元件的工作(gngzu)原理及如何用霍尔元件测磁感应强度原理及如何用霍尔元件测磁感应强度重点难点：重点难点：1.实验的操作实验的操作2加深对传感器原理的理解加深对传感器原理的理解(lji)3干簧管的作用及霍尔元件的工作
2、原理干簧管的作用及霍尔元件的工作原理第1页/共31页第二页，共31页。2022-5-24第第五五节节核心核心(hxn)(hxn)要点突破要点突破课堂课堂(ktng)(ktng)互动讲练互动讲练知能优化训练知能优化训练(xnlin)(xnlin)课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位第2页/共31页第三页，共31页。2022-5-24课前自主学案课前自主学案一、应用光敏电阻一、应用光敏电阻(dinz)制作光控自动照明灯电路制作光控自动照明灯电路1实验目的实验目的了解与传感器技术相关的物理知识，练习用传感器制了解与传感器技术相关的物理知识，练习用传感器制作自动控制装置作自动控制装置2实验器材实验
3、器材二极管二极管VD、晶闸管、晶闸管VS、光敏电阻、光敏电阻(dinz)RG、定值电、定值电阻阻(dinz)R(7.5 M)、灯泡、灯泡L、万用表、导线、万用表、导线3实验原理实验原理第3页/共31页第四页，共31页。2022-5-24图图341由晶闸管由晶闸管VS与电灯与电灯L构成主回构成主回路路(hul)，控制回路，控制回路(hul)由由R与与RG组成的分压器及二极管组成的分压器及二极管VD构成，如图构成，如图341所示所示(1)白天自然光较强时，光敏电白天自然光较强时，光敏电阻呈低电阻，与阻呈低电阻，与R分压后使晶闸分压后使晶闸管管VS门电极处于低电平，门电极处于低电平，VS关关断断第4
4、页/共31页第五页，共31页。2022-5-24(2)当夜幕降临时，照在当夜幕降临时，照在RG上的自然光减弱，上的自然光减弱，RG呈高电阻，使呈高电阻，使VS的门电极处于高电平，的门电极处于高电平，VS获正向获正向触发电压而导通，灯触发电压而导通，灯L亮亮(3)改变改变R的阻值的阻值(z zh)，即改变其与，即改变其与RG的分压比的分压比，可调整电路的起控点，可调整电路的起控点(4)二极管二极管VD，晶闸管，晶闸管VS的特性的特性二极管：具有单向导电性当给二极管加正向二极管：具有单向导电性当给二极管加正向电压时，它的阻值电压时，它的阻值(z zh)很小；当给二极管加反很小；当给二极管加反向电压
5、时，它的电阻很大向电压时，它的电阻很大晶闸管晶闸管VS：当晶闸管承受反向电压时，不论门：当晶闸管承受反向电压时，不论门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态当晶极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态当晶闸管承受正向电压时，仅在门极承受正向电压情闸管承受正向电压时，仅在门极承受正向电压情况下晶闸管才导通况下晶闸管才导通第5页/共31页第六页，共31页。2022-5-244实验步骤实验步骤(1)将多用电表旋钮拨至将多用电表旋钮拨至R1 k挡，调零后，测量电阻挡，调零后，测量电阻R的阻值，检查的阻值，检查R是否符合要求是否符合要求(2)将多用电表旋钮拨至将多用电表旋钮拨至R1 k挡，调零后，用两表笔挡，
6、调零后，用两表笔分别接二极管两极，然后将两表笔位置对调若两次分别接二极管两极，然后将两表笔位置对调若两次测量结果一次较小，一次很大，则二极管性能良好测量结果一次较小，一次很大，则二极管性能良好(3)将多用电表旋钮拨至将多用电表旋钮拨至R1 k挡，红表笔接晶闸管挡，红表笔接晶闸管K极，黑表笔同时接通极，黑表笔同时接通G、A极，在保持黑表笔不脱离极，在保持黑表笔不脱离(tul)A极状态下断开极状态下断开G极，指针指示几十极，指针指示几十第6页/共31页第七页，共31页。2022-5-24欧至一百欧，然后瞬时断开欧至一百欧，然后瞬时断开A极再接通，若指针指示极再接通，若指针指示位置，则表明晶闸管良好
7、位置，则表明晶闸管良好(4)按照电路图，将各元件焊接，安装好按照电路图，将各元件焊接，安装好(5)检查各元件的连接，确保无误检查各元件的连接，确保无误(6)接通电源，观察强光照射光敏电阻时和用黑纸包接通电源，观察强光照射光敏电阻时和用黑纸包裹光敏电阻时灯泡裹光敏电阻时灯泡L的状态的状态二、磁传感器的原理与应用二、磁传感器的原理与应用1磁传感器是把磁传感器是把_变成变成_，从而实现对，从而实现对磁感应强度进行测量的磁感应强度进行测量的2霍尔元件：能够把霍尔元件：能够把_这个这个(zh ge)磁学磁学量转换成量转换成_这个这个(zh ge)电学量的装置电学量的装置3用传感器测磁感应强度时，通电螺线
8、管产生用传感器测磁感应强度时，通电螺线管产生_，其方向符合，其方向符合_磁 信 号磁 信 号(xnho)电信号电信号磁感应强度磁感应强度(qingd)电压电压磁场磁场右手螺旋定则右手螺旋定则第7页/共31页第八页，共31页。2022-5-24核心要点突破核心要点突破一、怎样理解光控开关的工作一、怎样理解光控开关的工作(gngzu)原理原理图图342图图342所示的光控电路用发光二极管所示的光控电路用发光二极管LED模模仿路灯，仿路灯，RG为光敏电阻为光敏电阻(un mn din z)，R1的最大电阻为的最大电阻为51 k，R2为为330 .第8页/共31页第九页，共31页。2022-5-24当
9、天黑时，光线变弱，当天黑时，光线变弱，RG电阻变大，串联电路中电阻变大，串联电路中RG分得电压增大，二极管分得电压增大，二极管LED两端电压相应增加两端电压相应增加，当电压达到一定值时自动，当电压达到一定值时自动(zdng)发光发光黎明时，光线变强，黎明时，光线变强，RG电阻减小，二极管电阻减小，二极管LED两两端电压相应降低，降低到一定值时自动端电压相应降低，降低到一定值时自动(zdng)熄熄灭，从而使灭，从而使RG电路中起到自动电路中起到自动(zdng)控制电路控制电路的作用的作用第9页/共31页第十页，共31页。2022-5-24即时应用即时应用(yngyng)(即时突破，小试牛刀即时突
10、破，小试牛刀)1如图如图343是红外线遥控接收器，甲图为外形，乙图为是红外线遥控接收器，甲图为外形，乙图为电路，电路中电路，电路中G为红外线接收头为红外线接收头OUT，LED为发光二极管，为发光二极管，R为电阻，阻值约为为电阻，阻值约为510 ，HTD为压电陶瓷喇叭，当接收为压电陶瓷喇叭，当接收头未接收到红外线时，接收器不发声当用遥控器对准接头未接收到红外线时，接收器不发声当用遥控器对准接收头收头(30 m以内以内)发射红外线时：发射红外线时：图图343第10页/共31页第十一页，共31页。2022-5-24(1)会产生什么现象？会产生什么现象？(2)接收头的作用原理是什么？接收头的作用原理是
11、什么？解析：解析：(1)陶瓷陶瓷(toc)喇叭发出响声，同时发光二喇叭发出响声，同时发光二极管被点亮极管被点亮(2)接收头接收头G是接收红外线的当未接收到红外线是接收红外线的当未接收到红外线时，接收头输出端为高电平，喇叭不响，二极管时，接收头输出端为高电平，喇叭不响，二极管不会发光；当接收头接收到红外线时，接收头输不会发光；当接收头接收到红外线时，接收头输入端为高电平，输出端为低电平，喇叭会响，同入端为高电平，输出端为低电平，喇叭会响，同时二极管会发光此实验是演示红外线能够实现时二极管会发光此实验是演示红外线能够实现远距离遥控远距离遥控答案：见解析答案：见解析第11页/共31页第十二页，共31
12、页。2022-5-24二、霍尔元件的工作原理是什么？二、霍尔元件的工作原理是什么？霍尔元件就是利用霍尔效应而设计的一个矩形半导体薄霍尔元件就是利用霍尔效应而设计的一个矩形半导体薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图344所示所示沿沿PQ方向通入电流方向通入电流I，垂直于薄片加匀强磁场，垂直于薄片加匀强磁场B，则在，则在MN间会出现电势差为间会出现电势差为U，设薄片厚度为，设薄片厚度为d，PQ方向长度为方向长度为l1，MN方向为方向为l2.薄片中的带电粒子受到磁场力作用发生偏转，薄片中的带电粒子受到磁场力作用发生偏转，使使N侧电势高于侧电势高于
13、M侧，造成半导体内部出现电场带电粒子侧，造成半导体内部出现电场带电粒子同时同时(tngsh)受到电场力作用当磁场力与电场力平衡时受到电场力作用当磁场力与电场力平衡时，MN间电势差达到恒定间电势差达到恒定第12页/共31页第十三页，共31页。2022-5-24图图344第13页/共31页第十四页，共31页。2022-5-24第14页/共31页第十五页，共31页。2022-5-24即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2磁强计是利用霍尔效应磁强计是利用霍尔效应测量磁感应强度的仪器测量磁感应强度的仪器(yq)其原理如图其原理如图345所示，一块导体高为所示，一块导体高为l，厚为，厚
14、为d，分别接有，分别接有a、b、c、d四个电极，将导体放在如右图所示的匀强磁场四个电极，将导体放在如右图所示的匀强磁场中，当中，当a、b间通过电流间通过电流I时，在电极时，在电极c、d接上灵敏接上灵敏度极高的电压表，测得两极间的电势差为度极高的电压表，测得两极间的电势差为U，匀强，匀强磁场的磁感应强度磁场的磁感应强度B为多少？为多少？图图345第15页/共31页第十六页，共31页。2022-5-24第16页/共31页第十七页，共31页。2022-5-24三、干簧管是怎样起开关作用的？三、干簧管是怎样起开关作用的？探究：干簧管内部的两个探究：干簧管内部的两个(lin )簧片是软磁性簧片是软磁性材
15、料做成的当它附近有磁场存在时，两个材料做成的当它附近有磁场存在时，两个(lin )簧片被磁化而吸引在一起，接通了电路；当磁场簧片被磁化而吸引在一起，接通了电路；当磁场消失后，簧片又失去磁性而断开，所以干簧管是可消失后，簧片又失去磁性而断开，所以干簧管是可以用磁场来控制开关的以用磁场来控制开关的第17页/共31页第十八页，共31页。2022-5-24课堂互动讲练课堂互动讲练自动控制电路自动控制电路 图图346是一个简单的磁控防盗报警装置门的是一个简单的磁控防盗报警装置门的上沿嵌入一小块永磁体上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与，门框内与M相对的位置嵌入干相对的位置嵌入干簧管簧管H，并且将干簧管接入图
16、示的电路，并且将干簧管接入图示的电路(dinl)睡觉前睡觉前连接好电路连接好电路(dinl)，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路(dinl)的工作的工作图图346第18页/共31页第十九页，共31页。2022-5-24【精讲精析】当门闭着时，永磁体使干簧管接通，【精讲精析】当门闭着时，永磁体使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极斯密特触发器输入端与电源负极(fj)相连，处于低电相连，处于低电平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时平，则输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当
17、开门时，没有永磁体作用，干簧管不通，斯密特触发器输入，没有永磁体作用，干簧管不通，斯密特触发器输入端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发端为高电平，则输出端为低电平，则蜂鸣器通电，发声报警声报警【答案】见精讲精析【答案】见精讲精析第19页/共31页第二十页，共31页。2022-5-24传感器的创新与设计传感器的创新与设计 车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动制动安件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动制动安全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转，
18、请简述其工作原理转，请简述其工作原理(图图347中的中的A为车床上为车床上的电动机；的电动机；B为随电动机高速转动的工件；为随电动机高速转动的工件；C为光源为光源(gungyun)，它发出的光照到光敏电阻，它发出的光照到光敏电阻D上；上；E为电为电磁铁；磁铁；F为衔铁；为衔铁；G为电源；为电源；H为弹簧为弹簧)图图347第20页/共31页第二十一页，共31页。2022-5-24【精讲精析】当手在【精讲精析】当手在C、D间靠近工件间靠近工件(gngjin)时，时，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电阻的阻值迅速变大，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电阻的阻值迅速变大，电路中的电流减小，使电磁铁磁性减弱从而
19、放开衔铁，电路中的电流减小，使电磁铁磁性减弱从而放开衔铁，造成电动机断路，使工件造成电动机断路，使工件(gngjin)停转以保证安全停转以保证安全【答案】见精讲精析【答案】见精讲精析第21页/共31页第二十二页，共31页。2022-5-24【方法总结】光传感器是重要的传感器之一，人们【方法总结】光传感器是重要的传感器之一，人们利用硫化镉对可见光敏感的特性，制作路灯自动开关利用硫化镉对可见光敏感的特性，制作路灯自动开关、光照自动调节装置等自控设备；利用某些半导体材、光照自动调节装置等自控设备；利用某些半导体材料对红外光敏感的特性，制作遥控设备，广泛应用料对红外光敏感的特性，制作遥控设备，广泛应用
20、(yngyng)在电视机、录像机、空调、影碟机等家用电在电视机、录像机、空调、影碟机等家用电器的操作中，由于对红外光敏感的元件对可见光不敏器的操作中，由于对红外光敏感的元件对可见光不敏感，用它制作的装置不受可见光影响，因此它的应用感，用它制作的装置不受可见光影响，因此它的应用(yngyng)十分广泛十分广泛第22页/共31页第二十三页，共31页。2022-5-24 霍尔效应霍尔效应 如图如图348所示，厚度为所示，厚度为h，宽度为，宽度为d的导体板的导体板放在垂直于它的磁感应强度为放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面通过导体板时，在
21、导体板的上侧面A和下侧面和下侧面A之间会之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁产生电势差，这种现象称为霍尔效应，实验表明，当磁场不太强时，电势差场不太强时，电势差U、电流、电流I和和B的关系的关系(gun x)为为 ，式中的比例系数，式中的比例系数k称为霍尔系数称为霍尔系数霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一第23页/共31页第二十四页，共31页。2022-5-24侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场横向侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场横向
22、电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力当电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体(dot)板上下两板上下两侧面之间会形成稳定的电势差侧面之间会形成稳定的电势差设电流设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为向速度为v，电荷量为，电荷量为e.回答下列问题：回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体达到稳定状态时，导体(dot)板上侧面板上侧面A的电势的电势_下侧面下侧面A的电势的电势(填填“高于高于”“”“低于低于”或或“等于等于”)第24页/共31页第二十五页，共31页。2022
23、-5-24第25页/共31页第二十六页，共31页。2022-5-24第26页/共31页第二十七页，共31页。2022-5-24【答案】见自主解答【答案】见自主解答【方法总结】本题是讨论霍尔效应的题目，霍【方法总结】本题是讨论霍尔效应的题目，霍尔元件可以制成多种传感器，由于霍尔元件很小尔元件可以制成多种传感器，由于霍尔元件很小，它可以用来制作探测磁场的探头，还可以应用，它可以用来制作探测磁场的探头，还可以应用在其他与磁场有关在其他与磁场有关(yugun)的自动控制系统中，的自动控制系统中，因而霍尔元件也叫磁敏元件因而霍尔元件也叫磁敏元件第27页/共31页第二十八页，共31页。2022-5-24变式训练变式训练 (单选单选)如图如图349所示，截面为矩形的金属所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通导体，放在磁场中，当导体中通(zhn tn)有图示电有图示电流时，导体上下表面的电势有什么关系流时，导体上下表面的电势有什么关系()AUMUN BUMUNCUMUN.第29页/共31页第三十页，共31页。2022-5-24本部分内容本部分内容(nirng)(nirng)讲解结束讲解结束按按ESC键退出键退出(tuch)全屏全屏播放播放谢谢谢谢(xi xie)使用使用第30页/共31页第三十一页，共31页。