用传感器制作自控装置35用传感器测磁感应强度课件

第四第四节用用传感器制作自控装置感器制作自控装置第五第五节用用传感器感器测磁感磁感应强强度度6/16/2024第四节用传感器制作自控装置8/9/20231课标定位定位学学习目目标：1.了了解解与与传感感器器技技术相相关关的的物物理理知知识，练习用用传感感器制作自器制作自动装置装置2知知道道什什么么是是磁磁传感感器器，了了解解霍霍尔尔元元件件的的工工作作原原理及如何用霍理及如何用霍尔尔元件元件测磁感磁感应强强度度重点重点难点：点：1.实验的操作的操作2加深加深对传感器原理的理解感器原理的理解3干簧管的作用及霍干簧管的作用及霍尔尔元件的工作原理元件的工作原理6/16/2024课标定位学习目标：重点难点：8/9/20232 第第五五节节核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位6/16/2024第五节核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练课前自主学案课标3课前自主学案课前自主学案一、一、应用光敏用光敏电阻制作光控自阻制作光控自动照明灯照明灯电路路1实验目的目的了了解解与与传感感器器技技术相相关关的的物物理理知知识，练习用用传感感器制作自器制作自动控制装置控制装置2实验器材器材二二极极管管VD、晶晶闸管管VS、光光敏敏电阻阻RG、定定值电阻阻R(7.5 M)、灯泡、灯泡L、万用表、万用表、导线3实验原理原理6/16/2024课前自主学案一、应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路8/9/24图341由由晶晶闸管管VS与与电灯灯L构构成成主主回回路路，控控制制回回路路由由R与与RG组成成的的分分压器器及及二二极极管管VD构构成，如成，如图341所示所示(1)白白天天自自然然光光较强强时，光光敏敏电阻阻呈呈低低电阻阻，与与R分分压后后使使晶晶闸管管VS门电极极处于于低低电平，平，VS关断关断6/16/2024图341由晶闸管VS与电灯L构成主回路，控制回路由R与R5(2)当当夜夜幕幕降降临时，照照在在RG上上的的自自然然光光减减弱弱，RG呈呈高高电阻阻，使使VS的的门电极极处于于高高电平平，VS获正向触正向触发电压而而导通，灯通，灯L亮亮(3)改改变R的的阻阻值，即即改改变其其与与RG的的分分压比比，可可调整整电路的起控点路的起控点(4)二极管二极管VD，晶，晶闸管管VS的特性的特性二二极极管管：具具有有单向向导电性性当当给二二极极管管加加正正向向电压时，它它的的阻阻值很很小小；当当给二二极极管管加加反反向向电压时，它的，它的电阻很大阻很大晶晶闸管管VS：当当晶晶闸管管承承受受反反向向电压时，不不论门极极承承受受何何种种电压，晶晶闸管管都都处于于关关断断状状态当当晶晶闸管管承承受受正正向向电压时，仅在在门极极承承受受正正向向电压情况下晶情况下晶闸管才管才导通通6/16/2024(2)当夜幕降临时，照在RG上的自然光减弱，RG呈高电阻，使64实验步步骤(1)将将多多用用电表表旋旋钮拨至至R1 k挡，调零零后后，测量量电阻阻R的阻的阻值，检查R是否符合要求是否符合要求(2)将将多多用用电表表旋旋钮拨至至R1 k挡，调零零后后，用用两两表表笔笔分分别接接二二极极管管两两极极，然然后后将将两两表表笔笔位位置置对调若若两两次次测量量结果果一一次次较小小，一一次次很很大大，则二二极极管性能良好管性能良好(3)将将多多用用电表表旋旋钮拨至至R1 k挡，红表表笔笔接接晶晶闸管管K极极，黑黑表表笔笔同同时接接通通G、A极极，在在保保持持黑黑表表笔笔不脱离不脱离A极状极状态下断开下断开G极，指极，指针指示几十指示几十6/16/20244实验步骤8/9/20237欧欧至至一一百百欧欧，然然后后瞬瞬时断断开开A极极再再接接通通，若若指指针指指示示位置，位置，则表明晶表明晶闸管良好管良好(4)按照按照电路路图，将各元件，将各元件焊接，安装好接，安装好(5)检查各元件的各元件的连接，确保无接，确保无误(6)接接通通电源源，观察察强强光光照照射射光光敏敏电阻阻时和和用用黑黑纸包裹光敏包裹光敏电阻阻时灯泡灯泡L的状的状态二、磁二、磁传感器的原理与感器的原理与应用用1磁磁传感感器器是是把把_变成成_，从从而而实现对磁感磁感应强强度度进行行测量的量的2霍霍尔尔元元件件：能能够把把_这个个磁磁学学量量转换成成_这个个电学量的装置学量的装置3用用传感器感器测磁感磁感应强强度度时，通，通电螺螺线管管产生生_，其方向符合，其方向符合_磁信号磁信号电信号信号磁感磁感应强强度度电压磁磁场右手螺旋定右手螺旋定则6/16/2024欧至一百欧，然后瞬时断开A极再接通，若指针指示位置，则表明8核心要点突破核心要点突破一、怎一、怎样理解光控开关的工作原理理解光控开关的工作原理图342图342所所示示的的光光控控电路路用用发光光二二极极管管LED模模仿仿路路灯灯，RG为光光敏敏电阻阻，R1的的最最大大电阻阻为51 k，R2为330.6/16/2024核心要点突破一、怎样理解光控开关的工作原理图3428/99当当天天黑黑时，光光线变弱弱，RG电阻阻变大大，串串联电路路中中RG分分得得电压增增大大，二二极极管管LED两两端端电压相相应增增加加，当当电压达到一定达到一定值时自自动发光光黎黎明明时，光光线变强强，RG电阻阻减减小小，二二极极管管LED两两端端电压相相应降降低低，降降低低到到一一定定值时自自动熄熄灭，从从而使而使RG电路中起到自路中起到自动控制控制电路的作用路的作用6/16/2024当天黑时，光线变弱，RG电阻变大，串联电路中RG分得电压增大10即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1如如图343是是红外外线遥遥控控接接收收器器，甲甲图为外外形形，乙乙图为电路路，电路路中中G为红外外线接接收收头OUT，LED为发光光二二极极管管，R为电阻阻，阻阻值约为510，HTD为压电陶陶瓷瓷喇喇叭叭，当当接接收收头未未接接收收到到红外外线时，接接收收器器不不发声声当当用用遥遥控控器器对准准接接收收头(30 m以以内内)发射射红外外线时：图3436/16/2024即时应用(即时突破，小试牛刀)图3438/9/202311(1)会会产生什么生什么现象？象？(2)接收接收头的作用原理是什么？的作用原理是什么？解解析析：(1)陶陶瓷瓷喇喇叭叭发出出响响声声，同同时发光光二二极极管管被点亮被点亮(2)接接收收头G是是接接收收红外外线的的当当未未接接收收到到红外外线时，接接收收头输出出端端为高高电平平，喇喇叭叭不不响响，二二极极管管不不会会发光光；当当接接收收头接接收收到到红外外线时，接接收收头输入入端端为高高电平平，输出出端端为低低电平平，喇喇叭叭会会响响，同同时二二极极管管会会发光光此此实验是是演演示示红外外线能能够实现远距离遥控距离遥控答案：答案：见解析解析6/16/2024(1)会产生什么现象？8/9/202312二、霍二、霍尔尔元件的工作原理是什么？元件的工作原理是什么？霍霍尔尔元元件件就就是是利利用用霍霍尔尔效效应而而设计的的一一个个矩矩形形半半导体体薄薄片片，在在其其前前、后后、左左、右右分分别引引出出一一个个电极极，如如图344所示所示沿沿PQ方向通入方向通入电流流I，垂直于薄片加匀，垂直于薄片加匀强强磁磁场B，则在在MN间会出会出现电势差差为U，设薄片厚度薄片厚度为d，PQ方方向向长度度为l1，MN方向方向为l2.薄片中的薄片中的带电粒子受到磁粒子受到磁场力作用力作用发生偏生偏转，使，使N侧电势高于高于M侧，造成半，造成半导体内部出体内部出现电场带电粒子同粒子同时受到受到电场力作用力作用当磁当磁场力与力与电场力平衡力平衡时，MN间电势差达到恒差达到恒定定6/16/2024二、霍尔元件的工作原理是什么？8/9/202313图3446/16/2024图3448/9/2023146/16/20248/9/202315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磁磁强强计是利用霍是利用霍尔尔效效应测量量磁磁感感应强强度度的的仪器器其其原原理理如如图345所所示示，一一块导体体高高为l，厚厚为d，分分别接接有有a、b、c、d四四个个电极极，将将导体体放放在在如如右右图所所示示的的匀匀强强磁磁场中中，当当a、b间通通过电流流I时，在在电极极c、d接接上上灵灵敏敏度度极极高高的的电压表表，测得得两两极极间的的电势差差为U，匀匀强强磁磁场的的磁磁感感应强强度度B为多少？多少？图3456/16/2024即时应用(即时突破，小试牛刀)图3458/9/2023166/16/20248/9/202317三、干簧管是怎三、干簧管是怎样起开关作用的？起开关作用的？探探究究：干干簧簧管管内内部部的的两两个个簧簧片片是是软磁磁性性材材料料做做成成的的当当它它附附近近有有磁磁场存存在在时，两两个个簧簧片片被被磁磁化化而而吸吸引引在在一一起起，接接通通了了电路路；当当磁磁场消消失失后后，簧簧片片又又失失去去磁磁性性而而断断开开，所所以以干干簧簧管管是是可可以以用用磁磁场来控制开关的来控制开关的6/16/2024三、干簧管是怎样起开关作用的？8/9/202318课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一自自动控制控制电路路 图346是是一一个个简单的的磁磁控控防防盗盗报警警装装置置门的的上上沿沿嵌嵌入入一一小小块永永磁磁体体M，门框框内内与与M相相对的的位位置置嵌嵌入入干干簧簧管管H，并并且且将将干干簧簧管管接接入入图示示的的电路路睡睡觉前前连接接好好电路路，当当盗盗贼开开门时，蜂蜂鸣器器就就会会叫叫起起来来请说明明它它的的工工作作原原理理，最最好好通通过实验模模拟这个个电路路的的工作工作例例例例1 1图3466/16/2024课堂互动讲练类型一自动控制电路 图3419【精精讲精精析析】当当门闭着着时，永永磁磁体体使使干干簧簧管管接接通通，斯斯密密特特触触发器器输入入端端与与电源源负极极相相连，处于于低低电平平，则输出出端端为高高电平平，故故蜂蜂鸣器器不不发声声；当当开开门时，没没有有永永磁磁体体作作用用，干干簧簧管管不不通通，斯斯密密特特触触发器器输入入端端为高高电平平，则输出出端端为低低电平平，则蜂蜂鸣器器通通电，发声声报警警【答案答案】见精精讲精析精析6/16/2024【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20类型二类型二传感器的感器的创新与新与设计 车床床在在工工作作时是是不不允允许将将手手随随便便接接近近飞转的的工工件件的的，为了了防防止止万万一一，设计了了下下面面的的光光电自自动制制动安安全全电路路，只只要要人人手手不不小小心心靠靠近近了了工工件件，机机器器就就自自动停停转，请简述述其其工工作作原原理理(图347中中的的A为车床床上上的的电动机机；B为随随电动机机高高速速转动的的工工件件；C为光光源源，它它发出出的的光光照照到到光光敏敏电阻阻D上上；E为电磁磁铁；F为衔铁；G为电源；源；H为弹簧簧)例例例例2 2图3476/16/2024类型二传感器的创新与设计 车床在工作时21【精精讲精精析析】当当手手在在C、D间靠靠近近工工件件时，遮遮挡住住射射向向光光敏敏电阻阻的的光光，光光敏敏电阻阻的的阻阻值迅迅速速变大大，电路路中中的的电流流减减小小，使使电磁磁铁磁磁性性减减弱弱从从而而放放开开衔铁，造造成成电动机机断断路路，使使工工件件停停转以以保保证安全安全【答案答案】见精精讲精析精析6/16/2024【精讲精析】当手在C、D间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的22【方方法法总结】光光传感感器器是是重重要要的的传感感器器之之一一，人人们利利用用硫硫化化镉对可可见光光敏敏感感的的特特性性，制制作作路路灯灯自自动开开关关、光光照照自自动调节装装置置等等自自控控设备；利利用用某某些些半半导体体材材料料对红外外光光敏敏感感的的特特性性，制制作作遥遥控控设备，广广泛泛应用用在在电视机机、录像像机机、空空调、影影碟碟机机等等家家用用电器器的的操操作作中中，由由于于对红外外光光敏敏感感的的元元件件对可可见光光不不敏敏感感，用用它它制制作作的的装装置不受可置不受可见光影响，因此它的光影响，因此它的应用十分广泛用十分广泛6/16/2024【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23类型三类型三 霍霍尔尔效效应 如如图348所所示示，厚厚度度为h，宽度度为d的的导体体板板放放在在垂垂直直于于它它的的磁磁感感应强强度度为B的的均均匀匀磁磁场中中，当当电流流通通过导体体板板时，在在导体体板板的的上上侧面面A和和下下侧面面A之之间会会产生生电势差差，这种种现象象称称为霍霍尔尔效效应，实验表表明明，当当磁磁场不不太太强强时，电势差差U、电流流I和和B的的关关系系为 ，式式中中的的比比例例系系数数k称称为霍霍尔尔系系数数霍霍尔尔效效应可可解解释如如下下：外外部部磁磁场的的洛洛伦兹力力使使运运动的的电子聚集在子聚集在导体板的一体板的一侧，在，在导体板的另一体板的另一例例例例3 36/16/2024类型三 霍尔效应 如图348所示24侧会会出出现多多余余的的正正电荷荷，从从而而形形成成横横向向电场横横向向电场对电子子施施加加与与洛洛伦兹力力方方向向相相反反的的静静电力力当当静静电力力与与洛洛伦兹力力达达到到平平衡衡时，导体体板上下两板上下两侧面之面之间会形成会形成稳定的定的电势差差设电流流I是是由由电子子的的定定向向流流动形形成成的的，电子子的的平均定向速度平均定向速度为v，电荷量荷量为e.回答下列回答下列问题：(1)达达到到稳定定状状态时，导体体板板上上侧面面A的的电势_下下侧面面A的的电势(填填“高高于于”“”“低低于于”或或“等于等于”)6/16/2024侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场横向电场对电子施加与256/16/20248/9/2023266/16/20248/9/202327【答案答案】见自主解答自主解答【方方法法总结】本本题是是讨论霍霍尔尔效效应的的题目目，霍霍尔尔元元件件可可以以制制成成多多种种传感感器器，由由于于霍霍尔尔元元件件很很小小，它它可可以以用用来来制制作作探探测磁磁场的的探探头，还可可以以应用用在在其其他他与与磁磁场有有关关的的自自动控控制制系系统中中，因因而而霍霍尔尔元件也叫磁敏元件元件也叫磁敏元件6/16/2024【答案】见自主解答8/9/202328变式式训练(单选)如如图349所所示示，截截面面为矩矩形形的的金金属属导体体，放放在在磁磁场中中，当当导体体中中通通有有图示示电流流时，导体上下表面的体上下表面的电势有什么关系有什么关系()AUMUN BUMUNCUMUN.6/16/2024解析：选A.霍尔效应形成的原因是因为带电粒子在磁场中受到洛伦30本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放谢谢使用使用6/16/2024本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放谢谢使用8/9/2031