1.知道什么是傳感器。
3.通過實(shí)物認(rèn)識光敏電阻，了解光傳感器的工作原理。了解光傳感器的用途。
4.利用傳感器制作簡單的自動控制裝置，通過實(shí)驗認(rèn)識傳感器，體會非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的好處。
2.知道傳感器的種類及其一般結(jié)構(gòu)。
人體對外界的感覺可分為哪幾種？分別由什么器官承擔(dān)？
如果把人體看做一個信息系統(tǒng)的話，那么，眼、耳、鼻、舌、皮膚等感覺器官就是這個信息系統(tǒng)的傳感器
人們購買瓷器和西瓜時，是通過敲擊聽它們所發(fā)出的聲音的音調(diào)來判斷其質(zhì)量的好壞的。但僅依靠聽覺判斷是難以把握的。能否用儀器來代替人聽，準(zhǔn)確地判斷西瓜的成熟程度呢？
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會的發(fā)展，單憑人們的感覺器官來獲得信息已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需要，于是人們研制出了各種傳感器，使人們獲取信息的領(lǐng)域更寬廣、更深入。
傳感器是把非電學(xué)物理量（如位移、速度、壓力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、光照強(qiáng)度等）轉(zhuǎn)換成易于測量、傳輸、處理的電學(xué)量（如電壓、電流、電容等）的一種裝置，起自動控制作用。一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個部分組成，如：
能感受外界信息，并將其按一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號的器件或裝置，叫做傳感器
敏感元件是傳感器的核心，是利用材料的某種敏感效應(yīng)制成的，它可以利用各種物理、化學(xué)、生物效應(yīng)，將非電學(xué)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)參數(shù)的變化。
轉(zhuǎn)換器件將敏感元件采集的信息進(jìn)行處理，以電壓或電流的形式輸出。轉(zhuǎn)換電路的作用是將此電信號轉(zhuǎn)換成易于傳輸或測量的電學(xué)量輸出
當(dāng)轉(zhuǎn)換電路采用計算機(jī)進(jìn)行信息處理，并輸出數(shù)字信息時，這種傳感器就叫做智能傳感器，如機(jī)器人中使用的各種傳感器大都是智能傳感器
日常生活中傳感器幾乎處處可見。夜晚樓梯上漆黑一片。但隨著我們的腳步聲響，樓梯燈亮了。我們登上一層樓，燈光照亮一層樓，而身后的燈則依次熄滅。這種樓梯燈控制裝置好像能“聽到”我們的到來，開燈迎接；又好像能“看到”我們的離去，關(guān)燈節(jié)能。它之所以能這樣做，是因為在電路中安裝了一種能將聲、光信息轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的傳感器——聲光控延時開關(guān)
用聲光控延時開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當(dāng)有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其他聲音時，樓道燈會自動點(diǎn)亮，提供照明，當(dāng)人們進(jìn)入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達(dá)到節(jié)能的目的。聲光控延時開關(guān)不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學(xué)樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合廣大電子愛好者自制。
聲光控延時開關(guān)電路的工作原理
顧名思義，聲光控延時開關(guān)就是用聲音來控制開關(guān)的“開啟"，若干分鐘后延時開關(guān)“自動關(guān)閉"。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動作。
聲光控延時開關(guān)電路原理圖
光電傳感器: 光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。光電傳感器如果是由光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的變化而變化的原理制成的。如自動沖水機(jī)、路燈的控制、光電計數(shù)器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。
(1)單向?qū)щ娦? (2) 發(fā)光
當(dāng)輸入端電壓上升到某值(1.6V),輸出端突然由高電平跳到低電平(0.25V)
當(dāng)輸入端電壓下降到某值(0.8V),輸出端突然由低電平跳到高電平(3.4V)
白天，光強(qiáng)度較大，光敏電阻RG電阻值較小，加在斯密特觸發(fā)器A端的電壓較低，則輸出端Y輸出高電平，發(fā)光二極管LED不導(dǎo)通；當(dāng)天色暗到一定程度時，RG的阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器的輸入端 A的電壓上升到某個值（1.6V），輸出端Y突然從高電平跳到低電平，則發(fā)光二極管LED導(dǎo)通發(fā)光（相當(dāng)于路燈亮了），這樣就達(dá)到了使路燈天明熄滅，天暗自動開啟的目的．
思考:要想在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些還是調(diào)小些？
電磁繼電器的工作原理
當(dāng)線圈 A中通電時，鐵芯中產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵B向下運(yùn)動，從而帶動觸點(diǎn)D向下與E接觸，將工作電路接通，當(dāng)線圈A中電流為零時，電磁鐵失去磁性，銜鐵B在彈簧作用下拉起，帶動觸點(diǎn)D與E分離，自動切斷工作電路．
實(shí)驗2.如圖是天花板上裝的火災(zāi)報警器，平時，發(fā)光二極管LED發(fā)出的光被擋板擋住，光電三極管收不到光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)；當(dāng)有煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后，使光線向各個方向散射，使部分光線照射到光電三極管上，其阻值變小，與傳感器連接的電路檢測到這種變化，就會警報．
傳感器的分類（1）物理型傳感器：得用物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng)感知并檢測出待測物信息的傳感器，如電容傳感器，電感傳感器，光電傳感器，壓電傳感器等。（2）化學(xué)型傳感器：利用化學(xué)反應(yīng)識別和檢測信息的傳感器，如氣敏傳感器，濕敏傳感器等。（3）生物型傳感器：利用生物化學(xué)反應(yīng)識別和檢測信息的傳感器，如組織傳感器，細(xì)胞傳感器等。
常見傳感器中的敏感元件：（1）光敏電阻 （光電傳感器）（2）熱敏電阻和熱電阻 （ 溫度傳感器）（3）電容式傳感器 （位移傳感器）（4）霍爾元件 （磁傳感器）
例1.如圖所示，R1、R2為定值電阻，L是小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時，（ ）A.電壓表的示數(shù)增大 B.R2中電流減小C.小燈泡的功率增大 D.電路的路端電壓增大
練習(xí)：如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數(shù)器的基本工作原理是（ ）A.當(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次
一、傳感器的結(jié)構(gòu) 敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路二、傳感器的分類 （1）物理型傳感器 （2）化學(xué)型傳感器 （3）生物型傳感器

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高中物理人教版 (新課標(biāo))選修3電子課本

1 傳感器及其工作原理

版本： 人教版 (新課標(biāo))

年級： 選修3

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