北京版8年级《电子技术》第三单元：电子控制电路

课堂拓展课堂拓展随手做节能，随手做节能，创造好人生。创造好人生。第第3 3单元单元电子控制电路电子控制电路第一节第一节 传感器传感器 很多宾馆商场的大门都是自动门，当你走近时，门很多宾馆商场的大门都是自动门，当你走近时，门会自动打开，通过后，门会自动关上。自动门如此会自动打开，通过后，门会自动关上。自动门如此“聪明聪明”，是因为门外安装的一个红外传感器，它将人，是因为门外安装的一个红外传感器，它将人体发出的红外信号转换为电信号，经过控制电路处理体发出的红外信号转换为电信号，经过控制电路处理后，控制电动机转动使门打开或关闭。后，控制电动机转动使门打开或关闭。本单元，我们将探索电子控制电路的奥秘。本单元，我们将探索电子控制电路的奥秘。图图3-01-3-01-自动门自动门一、什么是传感器一、什么是传感器 电冰箱，空调，智能手机等很多常见的电子产品，电冰箱，空调，智能手机等很多常见的电子产品，都安装了能都安装了能“感觉感觉”外界信息变化的元器件，我们将外界信息变化的元器件，我们将这些能感受被测量的信号并按照一定规律将其转变为这些能感受被测量的信号并按照一定规律将其转变为电信号的元器件叫传感器。电信号的元器件叫传感器。传感器类型有很多，根据检测对象的不同传感器可分传感器类型有很多，根据检测对象的不同传感器可分为热敏传感器，声敏传感器，湿敏传感器，光敏传感为热敏传感器，声敏传感器，湿敏传感器，光敏传感器，压力传感器，磁敏传感器等等。随着现代电子技器，压力传感器，磁敏传感器等等。随着现代电子技术发展，传感器的种类越来越丰富，精度也越来越高。术发展，传感器的种类越来越丰富，精度也越来越高。1 1、传感器：将非电量转换为与之有确定对应关系的电、传感器：将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出的一种装置。量输出的一种装置。传感器是电子控制系统获取外部信息的惟一途传感器是电子控制系统获取外部信息的惟一途径。径。2 2、人的感觉器官与对应的传感器：、人的感觉器官与对应的传感器：眼眼光敏传感器光敏传感器 耳耳声敏传感器声敏传感器 鼻鼻气敏传感器气敏传感器 舌舌味觉传感器味觉传感器 皮肤皮肤压敏、热敏、湿敏传感器压敏、热敏、湿敏传感器第一节 认识常见的传感器传感器的作用传感器的作用非电量传感器电信号输入传感器控制（处理）电子电路输出执行器等为什么一定要通过传感器完成信息的检测工作呢？为什么一定要通过传感器完成信息的检测工作呢？因为电子控制系统的控制过程是由电子电路来完成因为电子控制系统的控制过程是由电子电路来完成的，电子电路所能处理的只能是电信号。如前面所讲的，电子电路所能处理的只能是电信号。如前面所讲的声控灯、光控路灯的控制，声音和光都不是电信号，的声控灯、光控路灯的控制，声音和光都不是电信号，必须把这些非电信号转换为电流、电压等电信号后，必须把这些非电信号转换为电流、电压等电信号后，才能通过电子电路来传输、处理、存储和输出，实现才能通过电子电路来传输、处理、存储和输出，实现电子控制。电子控制。讨论常见传感器的类型和作用常见传感器的类型和作用 传感器的类型很多，常见的有光敏传感器、热敏传传感器的类型很多，常见的有光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器、湿敏传感器、气敏传感器、力敏感器、声敏传感器、湿敏传感器、气敏传感器、力敏传感器和位移传感器等。由于它们各自的材料不同和传感器和位移传感器等。由于它们各自的材料不同和结构上的差异，它们所转换的信息也各不相同。结构上的差异，它们所转换的信息也各不相同。第一节 认识常见的传感器热敏传感器热敏传感器力敏传感器力敏传感器湿敏传感器湿敏传感器光敏传感器光敏传感器气敏传感器气敏传感器观察常见传感器的结构图和电路符号常见传感器的结构图和电路符号名称名称结构图结构图符号符号光敏传感器光敏传感器光敏电阻光敏电阻热敏传感器热敏传感器热敏电阻热敏电阻湿敏传感器湿敏传感器湿敏电阻湿敏电阻磁敏传感器磁敏传感器干簧管干簧管气敏传感器气敏传感器声敏传感器声敏传感器力敏传感器力敏传感器位移传感器位移传感器电容式传感器电容式传感器传声器（驻极体话筒，俗称咪头）有正负极 案例：案例：气敏传感器气敏传感器工作原理工作原理用金属氧化物半导体材料制成，用金属氧化物半导体材料制成，当气味吸附在半导体表面时会当气味吸附在半导体表面时会导致材料的电阻率变化。导致材料的电阻率变化。半导体气敏元件有半导体气敏元件有N N型和型和P P型之分。型之分。N N型在检测时阻值随气体浓型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；度的增大而减小；P P型阻值随型阻值随气体浓度的增大而增大气体浓度的增大而增大。第一节 认识常见的传感器力敏传感器接受 信息，并转换为电信号接受声信号，并转换为电信号位移传感器接受并转换为超声波传感器接受并转换为力声敏传感器位移信息电信号超声波信息电信号1.1.光敏传感器光敏传感器按照以下电路图连接元器件，观察光线的变化对按照以下电路图连接元器件，观察光线的变化对LEDLED的影响。的影响。小试验RLED9V第一节 认识常见的传感器电路符号和实物图工作原理 一般情况下光敏电阻在一般情况下光敏电阻在2-10K2-10K之间，继续增加亮度，之间，继续增加亮度，可以小于可以小于200200；暗时达到；暗时达到几百几百K K以上。以上。(几百欧姆几百欧姆10M10M欧姆之间欧姆之间)把光信号转换为电信号。把光信号转换为电信号。结果分析第一节 认识常见的传感器电路符号和实物图工作原理 声音放大的原理是声敏传感器（话筒）声音放大的原理是声敏传感器（话筒）的膜片在声波下产生振动使得处于磁场中的的膜片在声波下产生振动使得处于磁场中的与膜片相连的线圈中产生变化的感应电流。与膜片相连的线圈中产生变化的感应电流。从而把声音信息转换为电信号，再经过功率从而把声音信息转换为电信号，再经过功率放大器，把声音放大。放大器，把声音放大。2.2.声敏传感器声敏传感器*扩展扩展*距离传感器距离传感器超声波传感器超声波传感器第一节 认识常见的传感器小试验 按照以下电路图连接元器件，并按照以下电路图连接元器件，并将磁铁移近、移出干簧管，观察灯泡将磁铁移近、移出干簧管，观察灯泡的亮、灭。的亮、灭。3V3.3.磁敏传感器（干簧管）磁敏传感器（干簧管）磁敏传感器能将磁场的强弱信息转换为相应的电信磁敏传感器能将磁场的强弱信息转换为相应的电信号，常用于检测材料或空间等有无磁性。磁敏传感器号，常用于检测材料或空间等有无磁性。磁敏传感器应用的最大特点是无接触测量。应用的最大特点是无接触测量。磁敏传感器主要品种有磁敏电阻，磁敏二极管、磁磁敏传感器主要品种有磁敏电阻，磁敏二极管、磁敏三极管、干簧管、霍尔元件等。敏三极管、干簧管、霍尔元件等。电路符号和实物图第一节 认识常见的传感器工作原理 无磁场时，两个簧片相互分无磁场时，两个簧片相互分离，干簧管处于离，干簧管处于“关断关断”状态；状态；当有磁场时，铁合金簧片被磁当有磁场时，铁合金簧片被磁化，两个簧片相互吸引，干簧化，两个簧片相互吸引，干簧管处于管处于“接通接通”状态。由此把状态。由此把磁信号转换为电信号。磁信号转换为电信号。结果分析案例：磁敏传感器案例：磁敏传感器干簧管干簧管对磁敏感的传感器，有磁场时簧片对磁敏感的传感器，有磁场时簧片相互吸合，无磁场时簧片断开相互吸合，无磁场时簧片断开原理：原理：敏感元件敏感元件输出部分输出部分干簧管的应用干簧管的应用 干簧管可以作为传感器干簧管可以作为传感器用，用于计数，限位等等。用，用于计数，限位等等。例如，有一种自行车公里计，例如，有一种自行车公里计，就是在轮胎上粘上磁铁，在就是在轮胎上粘上磁铁，在一旁固定上干簧管构成的。一旁固定上干簧管构成的。把干簧管装在门上，可作为把干簧管装在门上，可作为开门时的报警用。也可作为开门时的报警用。也可作为开关使用。开关使用。小试验第一节 认识常见的传感器 RLED3VK热敏电阻4.4.热敏传感器（热敏电阻）热敏传感器（热敏电阻）按照以下电路图连接元器件，接通电源，再用手握按照以下电路图连接元器件，接通电源，再用手握住热敏电阻，观察灯泡的亮度的变化。住热敏电阻，观察灯泡的亮度的变化。电路符号和实物图工作原理 热敏电阻的阻值随着温度热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化，从而控制电路的变化而变化，从而控制电路中电流通断或大小，由此把温中电流通断或大小，由此把温度信号转换为电信号度信号转换为电信号。第一节 认识常见的传感器 热敏传感器是指对温度敏感的元器件。热敏电阻器是热敏传感器是指对温度敏感的元器件。热敏电阻器是一种常见的热敏传感器，温度的变化会引起它的电阻一种常见的热敏传感器，温度的变化会引起它的电阻值发生变化，按照温度系数不同可分为正温度系数热值发生变化，按照温度系数不同可分为正温度系数热敏电阻器（敏电阻器（PTC PTC）和负温度系数热敏电阻器（）和负温度系数热敏电阻器（NTCNTC）正温度系数热敏电阻器（正温度系数热敏电阻器（PTC PTC）在温度升高时电阻值）在温度升高时电阻值变大，负温度系数热敏电阻器（变大，负温度系数热敏电阻器（NTCNTC）在温度升高时电）在温度升高时电阻值变小。阻值变小。提示：提示：（1 1）常温检测时，不要用手接触热敏电阻，以防止人）常温检测时，不要用手接触热敏电阻，以防止人体温度对测量结果产生影响。体温度对测量结果产生影响。（2 2）加温检测时，注意不要使热源与热敏电阻直接接）加温检测时，注意不要使热源与热敏电阻直接接触或靠得过近，以防止将其烫坏。触或靠得过近，以防止将其烫坏。第一节 认识常见的传感器试验热敏电阻的检测热敏电阻的检测。S 3V R2470R1热敏电阻测量点温度计铁架台温度传感器、热敏电阻、热点偶、红外测温仪的区别。温度传感器、热敏电阻、热点偶、红外测温仪的区别。温度传感器是用来测量温度高低的。它把温度的高温度传感器是用来测量温度高低的。它把温度的高低转换成电信号，测量电信号的大小就可以知道温度低转换成电信号，测量电信号的大小就可以知道温度的高低。温度传感器根据其材料来分有很多种类型，的高低。温度传感器根据其材料来分有很多种类型，比如半导体二极管型，热电偶型，热敏电阻型等等。比如半导体二极管型，热电偶型，热敏电阻型等等。因此，热敏电阻、热点偶本身也是一种温度传感器。因此，热敏电阻、热点偶本身也是一种温度传感器。不过，热敏电阻的测温范围一般为不过，热敏电阻的测温范围一般为400400度以下，而热电度以下，而热电偶要高得多。可以达到偶要高得多。可以达到14001400多度。多度。红外测温仪也是可以检测温度，不过是根据红外线红外测温仪也是可以检测温度，不过是根据红外线来检测的。对于，是否属于温度传感器，还是光线来检测的。对于，是否属于温度传感器，还是光线（红外）传感器，未见权威定论。（红外）传感器，未见权威定论。能力展示第一节 认识常见的传感器空调使用的传感器是空调使用的传感器是热敏传感器。热敏传感器。空调的温度自动控制过程应该选择什么传感器？空调的温度自动控制过程应该选择什么传感器？5 5、压力传感器、压力传感器物体承受压力会发生变形，压力传感器通过检测物体物体承受压力会发生变形，压力传感器通过检测物体变形的程度来变形的程度来“感觉感觉”受力的大小。压力传感器被大受力的大小。压力传感器被大量用于计量器具上，如电子体重计、电子秤，血压计量用于计量器具上，如电子体重计、电子秤，血压计等。等。6 6、红外传感器、红外传感器 所有高于绝对零度的物质都辐射红外线。红外线是所有高于绝对零度的物质都辐射红外线。红外线是不可见光线，人眼看不见红外线，红外传感器却能不可见光线，人眼看不见红外线，红外传感器却能“感觉感觉”到红外线，并将它变成电信号。红外传感技术到红外线，并将它变成电信号。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用，在本单元序言里提到的自动门控制系统，就使应用，在本单元序言里提到的自动门控制系统，就使用了红外传感器。用了红外传感器。气敏传感器气敏传感器7 7、气