5.3 大显身手的传感器 学案-2020-2021学年高二下学期物理鲁科版选修3－2

第3节 大显身手的传感器 学案 学习目标： 1．了解传感器在洗衣机水位控制装置上的应用。 2．了解传感器在自动门上的应用。 3．了解传感器在指纹识别器上的应用。 4．了解传感器在机器人中的应用 基础知识： 一．洗衣机水位控制装置： 压力传感器在洗衣机水位控制装置中的应用 二．自动门： 红外线传感器在自动门中的应用，及自动门的工作流程。 自动门使用了红外线传感器。当有人接近自动门时,红外线传感器能接收人体发出的红外线,产生电压输出信号;信号经过电路处理后,使定时器工作,从而驱动电路工作,完成自动关闭门的工作。 三．指纹识别器 有一种指纹识别器是通过电容传感器识别指纹的。该传感器表面集合了300×300个电容器极板,其外表面是绝缘的。当用户的手指放在绝缘表面上时,皮肤就组成了电容阵列极板的另一面。由于指纹的脊和谷相对于另一极之间的距离不同,使电容阵列中不同位置的电容器的电容值也不相同。通过读取这些电容的差异,就能够获取指纹纹信息。 电容传感器在指纹识别器上的应用。 四．传感器与机器人 机器人是一种拟人化的电子机械装置。具有运动、感觉和判断功能。它由机械系统、传感器系统、信息处理和控制系统组成。其中传感器系统在其中起着非常重要的作用。 重难点理解： 自动洗衣机如何控制水位： 向洗衣机桶内注水时,气室内的气体压强增大,在压力的作用下传感器的膜片向上凸起。当筒内的水位到达设定的高度时,凸起的膜片使动触点a与静触点b脱离,并与静触点c接触,从而接通控制电路,关闭进水阀门,接通洗涤电。 典例1、图示是电容式话筒的示意图,它是利用电容器制成的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,导致话筒所在电路中的其他量发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两极板间的(　　)。 A. 距离变化 B.正对面积变化 C.介质变化 D.电压变化 A　【解析】这个声传感器属于电容式传感器。由题意知,对着话筒说话时,振动膜前、后振动,则金属层和金属板间的距离改变,即电容器两极板间距改变,若将电容器近似看作平行板电容器,由C=可知,C∝。故导致电容变化的原因应该是电容器两极板间的距离变化,选项A正确。 巩固练习： 1.电子