传感器教学设计3

第一篇：传感器教学设计3

【教学目标】 1．知识与技能

了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义； 认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理。2．过程与方法

通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。

3．情感、态度与价值观

体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。

【设计思路】

从上世纪八十年代起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。新课程标准紧扣时代脉搏，对传感器教学提出明确要求。本课的设计思路是通过对实验的观察、思考和探究，了解什么是传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，传感器在生产、生活中有哪些具体应用，为学生利用传感器制作简单的自控装置作一铺垫。教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。

【教学过程】

一、引入新课

教师：今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。

二、新课教学 1．什么是传感器

演示实验1：如图1所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，当把磁铁放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移开，灯泡熄灭。

教师提问：盒子里有怎样的装置，才能实现这样的控制？ 学生猜测：盒子里有弹性铁质开关。

师生探究：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路图（图2），了解元件“干簧管”的结构。探明原因：当磁体靠近干簧管时，两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，电路导通，干簧管起到了开关的作用。

教师点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况，感知干簧管周围是否存在着磁场。演示实验2：教师出示一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒。

教师提问： 音乐茶杯的工作开关又在哪里？开启的条件是什么？ 学生猜测：在茶杯底部，所受压力发生改变。

实验探究：提起茶杯，用手压杯的底部，音乐并没有停止。学生猜测：是由于光照强度的改变。

实验探究：用书挡住底部（不与底部接触），音乐停止，可见音乐茶杯受光照强度的控制。师生总结：现代技术中，我们可以利用一些元件设计电路，它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。

教师提问：实验1中的干簧管是怎样的传感器，实验2音乐茶杯中所用的元件又是怎样的传感器？ 学生回答：干簧管是一个能感受磁场的传感器，音乐茶杯中所用的元件是能感受光照强度的传感器。教师介绍：数字化信息系统实验室（Digital Information System Laboratory，简称：DISLab）就是由“传感器+数据采集器+实验软件包+计算机”构成的新型实验系统。该系统成功克服了传统物理实验仪器的诸多弊端，有力地支持了信息技术与物理教学的全面整合，在实验上收到了许多意想不到的成功。

投影展示：

图3 DISLab系统构成

演示实验3：通过朗威DISLab数据采集器、位移传感器来观察简谐振动图象。

图4 弹簧振子实验装置图

图5 弹簧振子振动图线

2、认识一些制作传感器的元器件（1）光敏电阻

学生实验1：学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测量一只光敏电阻的阻值，实验分别在暗环境和强光照射下进行。

学生总结实验结果：光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值很小。师生总结：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。

教师简单介绍：光敏电阻在光照射下电阻变化的原因。有些物质，例如硫化镉，是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。

（2）热敏电阻和金属热电阻

教师提问：金属导体的导电性能与温度有关吗？关系如何？

学生回答：金属导体的电阻随温度的升高而增大，如白炽灯钨丝的电阻在正常工作情况下比常温下的电阻大得多。

演示实验4：如图6所示，AB间接有一段钨丝（从旧日光灯管中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时，灯泡亮度明显变暗。

学生探究：钨丝的电阻随温度的升高而增大。

师生总结：用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。如前面已经学过的用金属铂可制作精密的电阻温度计。学生实验2：学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测一只热敏电阻的阻值。第一次直接测量，第二次用手心捂住热敏电阻再测量，记录两次测得的电阻值。

学生探究：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常明显。师生总结：半导体热敏电阻也可以用作温度传感器。

师生总结比较：金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。

（3）霍尔元件

教师介绍：霍尔元件是在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）。若在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M、N间出现电压U。

师生讨论：霍尔元件的上的电压U与电流I、磁感应强度B的关系，设霍尔元件长为a，宽为b，厚为d，则当薄片中载流子达到稳定状态时，即，又因，所以，即化。（为霍尔系数）。因此，我们就可以根据电压U的变化得知磁感应强度的变师生共析：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。

演示实验5：利用朗威DISLab数据采集器、霍尔元件观察通电螺线管内部磁感应强度的大小分布规律。

图8 磁感应强度测定的实验装置图

图9 磁感应强度分布图线

三、小结

传感器是指一些能把光、力、温度、磁感应强度等非电学量转化为电学量或转换为电路的通断的元器件，它在生活、生产和科技领域有着非常广泛的应用。日本把传感器技术列为上世纪八十年代十大技术之首，美国把传感器技术列为九十年代的关键技术，而我国有关传感器的研究和应用正方兴未艾„„

四、作业

1．观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？

2．实验设计：用热敏电阻、继电器等器材设计一个火警报警器。【教学反思】

本节课依据学生的认知规律组织教学，引入新课从生活实例入手，设置悬念，提出问题，激发学生兴趣，增强学生的求知欲；在进行“什么是传感器”的教学中注重实验探究，引导学生从两个实验的探究中加以归纳，并通过DISLab系统显示传感器的优越性，让学生了解把非电学量转化为电学量的技术意义；在对光敏电阻、热敏电阻和热电阻、霍尔元件这些制作传感器的元器件教学中，注重将教师演示实验与学生动手实验相结合，注重理论与实践相结合。整个教学过程符合新课程的三维目标，体现新课程的理念，注意培养学生的自主、合作、探究能力，注意从生活走向物理，从物理走向生活，以此增进学生的学习能力和科学素养。

第二篇：教学设计：使用红外线传感器

小学信息技术六年级下册

第11课 使用红外线传感器 教学设计

教学目标：

1．知识和技能目标：

⑴了解红外传感器的使用方法与工作原理。⑵了解选择结构语句的使用方法。2．过程与方法目标： ⑴学会红外传感器。

⑵学会编写含有选择结构的程序。

⑶学会应用红外传感器处理日常生活中的一些问题。3．情感目标：

⑴培养学生分析问题、解决问题的能力，认真思考调试中出现的现象，并根据现象确定其原因。

⑵培养学生相互协作的精神，共同随失败，分享成功。

教学重、难点：

1．教学重点： ⑴红外传感器的使用。⑵编写带有选择结构的程序。2．教学难点： ⑴红外传感器检测原理。⑵选择结构程序的理解与编写。

教学课时： 课时

教学过程：

一、谈话导入

今天我们来学习新课：“红外测障”。（板书课题）

二、新课教学

师播放机器人视频，生观看。

师：刚才同学们观看了视频，知道了机器人在散步时都做了哪些动作，如：前进、左转、右转、停止等等，下面请同学们跟我一起来学习程序的流程图。师分析流程图，提出：机器人之所以会做出反应是因为通过它的“眼睛”──红外传感器来接收外面的信息。

板书：检测前方是否有人。

师：当机器人正前方的红外传感器探测到有人的时候，机器人开始前进。下面请同学们以自学方式完成本知识点的操作。

1．生自学，师巡视，指导。

2．提示： “数字输入”参数有0、1两个，当红外传感器检测到障碍物时，返回的数值是1，否则为0。

3．师请做好的学生讲解并展示。4．师生共同点评。

5．师对学生操作予以肯定，鼓励学生继续学下去。板书：检测左右是否有人。

师：前面我们已经学习过了，如果机器人探测到前方有人，它就会开始前进，当机器人的左方有人时，机器人左转调整方向；右方有人时，机器人右转调整方向，下面请同学们看老师的操作步骤。

①师演示操作步骤。（过程略）②学生观看。③师请学生动手操作。④生动手操作，师巡视，指导。⑤师对学生操作情况予以小结。

三、全课总结

四、反思

本节课开始涉及到传感器的使用，在上课的过程中，将遇到的问题作为一个任务范例提供给学生，让学生自己去探究解决，安装传感器是本课一个难点，需要学生耐心地分析问题，找出原因。

第三篇：教学设计：使用碰撞传感器

小学信息技术六年级下册 第12课 使用碰撞传感器 教学设计

教学目标：

1．知识和技能目标：

了解碰撞传感器的使用方法与工作原理，理解嵌套选择结构程序的含义。2．过程与方法：

⑴让机器人学会使用碰撞传感器。⑵学会在编写程序时应用嵌套选择结构。⑶能应用碰撞传感器解决日常行政生活中的问题 3．情感目标：

让学生在练习中体验愉快、成功、竞争和谐的心情，培养学生团结协助、协同使用、提高学生相互交流的能力。

教学重难点：

1．教学重点：⑴碰撞传感器的使用和测试。

⑵编写含有嵌套选择结构的程序。

2．教学难点：⑴编写含有嵌套选择结构的程序。⑵如何在日常生活中应用碰撞传感器。

课时：1 教学过程：

一、激趣导入：

师演示受到碰撞后会转向行走的机器人视频，学生观看。

二、新课教学：

师：机器人有自己的触觉感观，那就是“碰撞传感器”。有了它，机器人碰碰车在行走时能够知道是否受到了碰撞，并且在受到碰撞后能转向行走。

师出示会转向行走的机器人程序流程图，分析指出：当碰撞传感器受到碰撞时，接触开关被按下，此时机器人获得数值为“0”，否则为“1”。板书：碰碰车。

师出示机器人碰撞流程图，请学生思考：机器人受到了碰撞时行走方向有哪些改变？

①生观察流程图，回答问题。②师对学生回答予以点评，并补充。③师请学生自学本课这小节知识点的内容。④生自学，师巡视，个别指导。

提示学生注意机器人受碰撞后参数的设置。⑤师请完成的学生演示操作步骤。⑥师生共同观看演示。

⑦师请学生代表对演示过程予以点评。⑧师归纳，小结。

三、拓展延伸：

师请学生根据自己学过的红外传感器比较和碰撞传感器功能有什么不同？大家一起来分析总结，它们各适用于什么情况。

四、全课小结。

五、反思：

由于本课是学生初次编写含有嵌套结构的控制程序，所以对于小学生来说理解起来有一定难度，在根据流程图分析程序走向时，应先判断什么，再判断什么，最后判断什么，判断后机器人会做出什么样的处理，把这些给学生交待清楚。学生只有在这些都弄懂了以后，编写程序是很简单的事，可让学生自己去尝试。

第四篇：传感器设计论文

传感器 课 程 论 文

课程名称：论文题目：学 院：系 别：专 业：学 号：学生姓名：指导教师：日 期： 传感器技术 温度的传感器设计

合肥通用职业技术学院

机械工程系

机电一体化 机电1301 11130156 张印

邢老师 2015 年 1 月 4日

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传感器的应用、发展前景及其目前的发展趋势

近年来，国内外温度传感器研发领域取得了很大的进步。温度传感器正从结构复杂、功能简单向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件，也将温度测量技术提高到新的水平。国内数字温度仪测量温湿度采用的主要方法有:“温—阻”法,即采用电阻型的温度传感器,利用其阻值随温度的变化测量空气的温度。受传感器灵敏度的限制,这类温湿度仪的精度不是很高,一般条件下还可以满足需要,但是在环境实验设备等对精度要求较高的场合就难以满足要求了。

随着信息产业的发展及工业化的进步,温度不仅仅表现在以上几个方面直接或间接影响着人类基本生活条件, 还表现在对工生物制品、医药卫生、科学研究、国防建设等方面的影响。针对以上情况，研制可靠且实用的温度控制器显得非常重要。常用温度传感器的非线性输出及一致性较差，使温度的测量方法和手段相对较复杂，且给电路的调试带来很大的困难。传统的温度测量多采用模拟小信号传感器，不仅信号调理电路复杂，且温度值的标定过程也极其复杂，并需要使用昂贵的标定仪器设备。因此对于温湿度控制器的设计有着很大的现实生产意义。

随着光学技术在传感器领域的应用，出现了开关式温度测量器、辐射式温度测量器等温度测量器，使得温度测量精度和范围都有较大的提高，其中应用激光技术测温打破了传统的近距测温，可以针对远程温度测量[4-5]。

随着电子技术和自动化的发展，研究开发出数字式集成温度传感器。这种传感器是将温度和数字电路集成在一起，内部包含了温度传感器、A/D转换器、信号处理器、接口电路等，有的还有单片机的中央处理器、随即存取存储器和只读存储器集成在一起，成功的实现了温度传感器的数字化结构。数字式温度传感器的采集精度高、测试的可靠性高、又很强的抗干扰能力，这些都是模拟式温度传感器不能达到的，由于引入了数字式的温度反馈，有效地改善了比较器的失调和零点漂移对温度精度的影响。目前，数字温度传感器已经结合了总线技术、等接口和主机进行通信，这种数字化、集成化的传感器是将温度传感器的一个新的发展方向。

温度传感器的工作原理

热敏电阻温度测量传感器所采用的材料为铂金，该传感器应用了激光调阻和溅射成膜等技术制作形成的。选用铂电阻的原因是因为其电阻值可以随着温度的变化而近似线性的变化，且具有良好的温度重现性和良好的测试稳定性。

本文设计所使用的是铂膜温度传感器，该传感器零度时的阻值为1000Ω，该电阻的变化率为0.3851Ω/℃，在测量中薄膜铂电阻具有体积小，响应快，寿命长，测温范围宽，在氧化介质中性能稳定，线性度及精确度高等优点，很适合在便携式测量仪中使用。

由于热电阻随温度变化而引起电阻的变化值较小，如铂电阻 Pt1000 在零温度时的阻值

R0=1000，因此，在传感器与测量仪器之间的引线过长会引起较大的测量误差，在实际应用时，通常是热电阻与仪器或放大器采用两线或四线制的接线方式。两线制的引线电阻：铂电阻不超过 R0的 0.1%，铜电阻不超过 R0的 0.2%。采用四线制可消除连线过长而引起的误差。

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电桥输出电压 V0为

V0=I /2×2R(Rt-Rr)/(2R+Rt+Rr)当 R>>Rt、Rr时，V0=I /(Rt-Rr)其中

Rr为温漂很小的铂电阻 Rt为可变电阻 R 为固定电阻

I 为恒流源提供的电流 V0为输出电压。

传感器的动态特性

根据本文的设计，图1-1为所测得在0℃～ 100℃温度范围内铂电阻的阻值和温度的关系曲线。并且该图为传感器的动态特性。

图1-1铂电阻与温度关系曲线

由图1-1可以看出，随着温度升高铂电阻的的组织也随之升高，曲线呈近似线性变化。

传感器的静态特性

温度传感器探头采用的材料为铂金，应用激光调阻和溅射成膜等工艺技术制成。铂电阻的阻值能够随着温度的变化而近似线性变化，具有良好的温度重现性和测试稳定性。本文采用的是温度传感器探头如图1-2所示。

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图1-2温度传感器探头图

常用的铂膜温度传感器

图1-3 温度传感器探头图

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铂膜温度传感器技术指标

铂膜温度传感器的技术指标见下表 1.铂电阻的技术指标

2.热响应时间

在温度出现阶跃变化时，铂电阻的输出变化至量程变化50%所需要的时间成为热响应时间，用T0.5表示。

3.铂电阻绝缘电阻

常温绝缘电阻的试验电压可取直流 10～100V 任意值，环境温度在15～35℃范围内，相对湿度应不大于 80%，常温绝缘电阻值应大于 100M。

4.铂电阻允许通过电流

通过铂电阻的测量电流最大不应超过 1mA。5.公称压力

一般是指在长温下，保护管所能承受的不至于破裂的静态外压，承压数值的大小同保护管的材料，直径，壁厚，焊接强度等密切相关。

温度传感器是指检测外界温度的传感器，它将所测环境中的温度信号转换为便于处理，显示，记录的电（频率）信号等，在很多领域都有普遍的应用。

温度传感器从使用角度大致可分为接触式和非接触式两大类。前者是让温度传感器直接与待测物体接触，来检测被测物体温度的变化，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离。检测从待测物体放射出的红外线，从而达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比之下运用较多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用。它是利用转换元件电磁参数随温度变化的特性，对温度和与温度有关的参量进行检测的装置，其中将温度变化转换为电阻变化的称热电阻传感器，金属热电阻式传感器简称热电阻，半导体热电阻式传感器简称热敏电阻，将温度变化转换为电动势变化的称为热电偶传感器。

温度检测采用的最基本的是热电偶式和热敏电阻式。热电偶式应用广泛，价格便宜而且耐用，种类多，能够覆盖非常宽的温度范围，最高温度可达到2000℃。所以本文设计选择热敏电阻，该传感器主要随温度的变化阻值发生变化，主要测量范围为-200℃～ 500℃温度范围内测量。其温度系数大而且稳定，反应速度快，工艺价格低，测温环境稳定。

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传感器的内部结构

在传感器中间沉积了过渡层氧化镍,同时为了提高铂薄膜的焊接连接特性,在镍薄膜上面又沉积了铜薄膜作为导线层,最后在最外层沉积了三氧化二铝薄膜作为保护膜,起到绝缘保护的作用,其膜系结构设计如图所示：

由于三氧化二铝的绝缘特性和高硬度、高稳定性等特点,可以避免传感器层和铜导线层的氧化,同时也可以保证传感器的耐腐蚀和耐冲击,从而保证传感器长期稳定地工作。

设计小结

利用铂薄膜的温度电阻特性以及磁控溅射镀膜技术设计并制备了薄膜热阻型温度传感器,得到的薄膜传感器在-200到600摄氏度之间有极高的线性度和稳定性,并且通过对不同工艺参数的分析得到了最佳的制备铂薄膜的工艺参数:工作压强0.6 Pa,靶基距60 mm,电源功率120 W。通过对退火温度的对比分析得到了铂薄膜最佳的退火温度为400℃,退火时间为2 h,这些都为制备更为稳定精度更高的铂薄膜温度传感器奠定了良好的基础。

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第五篇：教学设计1：使用光敏传感器

小学信息技术六年级下册 第9课 使用光敏传感器 教学设计

教学目标

1．知识目标：理解亮度传感器的功能，学会用亮度传感器获取亮度信息。学习使用变量百宝箱为传感器获取的信息设置存储变量

2．能力目标：学会亮度传感器的检测，学会使用条件循环控制模块、永远循环控制模块。学会使用条件判断模块。学会在仿真环境下设置光源。

3.情感目标：培养学生的逻辑判断能力，培养学生的耐心。

教学重点和难点

1．教学重点：理解传感器的功能，百宝箱设置变量的一般方法。2．教学难点：理解传感器的功能，百宝箱设置变量的一般方法。

教学设计

本课是传感器学习的第一课，由于需要对传感器获取的信息进行判断，所以需要循环和条件判断知识的支持，由于本课包括存储传感器获得的信息需要通过百宝箱设置变量的操作，所以本课新的知识点比较多，教学难点也比较多。

本课通过传感器的检测引入“亮度检测”模块（传感器），通过亮度检测值的存储引入变量百宝箱，通过反复检测的需求引入“永远循环”控制模块。

通过“机器人追光”的活动要求，引入“条件循环”模块，即循环条件要满足“没有达到光源亮度”时循环的判断，若该条件不成立就退出循环。通过对左右亮度的比较判断，引入“条件判断”模块，即“左侧亮度小于或等于右侧亮度”时条件成立，机器人左转；否则机器人右转。

重点内容分析

（1）理解传感器的功能。传感器是机器人获取外界信息的装置，亮度传感器是学习的第一个传感器。

（2）理解循环控制中的永远循环是条件循环中循环条件永远成立时的特例。（3）在对亮度变量设置时，要注意百宝箱设置变量的一般方法。（4）传感器检测结果是通过“显示”模块显示的，其显示内容是传感器的检测值，所以要熟悉不同传感器的检测值的表达和意义。

教学补充

本课创作天地的参考程序与第10课中机器人绕月中的“入轨绕月”子程序类似。本课创作天地的活动项目也是对“机器人绕月”的铺垫。

上机练习

完成机器人追光的程序设计 教学反思

对于亮度检测值有些同学还很模糊，“条件循环”模块初次使用掌握的还不是很好，上机练习能完成的只有少数同学，出现的问题较多，主要有，1、变量百宝箱的变量应用出现错误较多。

2、设计条件判断时，条件一和条件二给值不清楚。