傳感器應(yīng)用技術(shù) 第2版 教案 13.利用壓電式傳感器測(cè)力、14.利用機(jī)械位移傳感器檢測(cè)位移、15.利用超聲波傳感器檢測(cè)距離

技能改變命運(yùn)素養(yǎng)成就未來(lái)技能改變命運(yùn)素養(yǎng)成就未來(lái)《 傳 感 器 應(yīng) 用 技 術(shù) 》 教 案課 題利用壓電式傳感器測(cè)力計(jì)劃學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)授課類型與教學(xué)方法翻轉(zhuǎn)課堂，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教具準(zhǔn)備PPT課件、微課視頻等教材分析用技術(shù)》模塊五。體現(xiàn)了理論與實(shí)踐一體化的邊教邊學(xué)邊做的特色。學(xué)生分析授課對(duì)象電子電氣專業(yè)二年級(jí)下學(xué)期的學(xué)生，有一定的電工基礎(chǔ)知識(shí)和電工實(shí)操技教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1．了解壓電式傳感器的材料及結(jié)構(gòu)2．熟悉壓電式傳感器的基本工作原理和應(yīng)用技能目標(biāo)：通過(guò)實(shí)訓(xùn)掌握壓電式傳感器的使用方法情感目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決措施重點(diǎn)：1．理解壓電式傳感器的材料及結(jié)構(gòu)2．熟悉壓電式傳感器的基本工作原理和應(yīng)用難點(diǎn)：壓電式傳感器的使用教學(xué)過(guò)程步驟時(shí)間教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（5分鐘）創(chuàng)設(shè)情境，通過(guò)設(shè)疑，引出本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生觀看視頻引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課程的興趣任務(wù)一認(rèn)識(shí)壓電式傳感器二、啟迪探究與知識(shí)學(xué)習(xí)（80）2．壓電試驗(yàn)結(jié)論：壓電晶體（陶瓷）在受力的情況下能產(chǎn)生電壓信號(hào)，而且力的方向改變，電壓信號(hào)的極性也改變。靜力時(shí)，無(wú)電壓信號(hào)。即壓電晶體是一個(gè)力—電轉(zhuǎn)換器件，而且力必須是動(dòng)態(tài)的。學(xué)生將課堂講授與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合學(xué)生進(jìn)行課堂訓(xùn)練改變學(xué)習(xí)形式，提高學(xué)習(xí)節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)學(xué)生自主分析，引出結(jié)論課堂訓(xùn)練任務(wù)二壓電式傳感器相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)壓電式傳感器的工作原理壓電式傳感器的原理是基于某些晶體材料的壓電效應(yīng)，當(dāng)這些晶體受壓力作用發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，在其相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上產(chǎn)生異性電荷，這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng)”。壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)3.壓電式傳感器的用途任務(wù)三簡(jiǎn)易壓電式傳感器的制作學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)際操作培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神實(shí)驗(yàn)電路及原理如圖5-20所示。本實(shí)驗(yàn)裝置采用基本的單管共發(fā)射極放大電路，由傳感器SP、R、RP充當(dāng)分壓電路，當(dāng)V基極電流Ib變化，且Ube≥0.7V時(shí)，控制V導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)發(fā)光管LED發(fā)光。注意在V基極上接有4.7KΩ電阻，用它保護(hù)三極管的發(fā)射結(jié)，以免短路時(shí)Ib電流過(guò)大損壞V。實(shí)驗(yàn)電路及原理如圖5-20SP、R、RPVIbUbe≥0.7VVLEDV4.7KΩIbV。圖5-20 壓電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)電路學(xué)生由圖分析出工作原理6s操作的必要性三、合作交流（70）、四、小結(jié)（5分鐘）課程小結(jié)：1．壓電式傳感器的材料及結(jié)構(gòu)2．壓電式傳感器的基本工作原理和應(yīng)用教學(xué)反思利用信息化手段，通過(guò)視頻、動(dòng)畫(huà)、仿真，通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鞏固操作，強(qiáng)化規(guī)范利用信息化教學(xué)平臺(tái)，營(yíng)造一個(gè)多功能信息化的教學(xué)環(huán)境?！?傳 感 器 應(yīng) 用 技 術(shù) 》 教 案課 題利用機(jī)械位移傳感器檢測(cè)位移計(jì)劃學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)授課類型與教學(xué)方法翻轉(zhuǎn)課堂，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教具準(zhǔn)備PPT課件、微課視頻、仿真軟件等教材分析用技術(shù)》模塊六。體現(xiàn)了理論與實(shí)踐一體化的邊教邊學(xué)邊做的特色。學(xué)生分析授課對(duì)象電子電氣專業(yè)二年級(jí)下學(xué)期的學(xué)生，有一定的電工基礎(chǔ)知識(shí)和電工實(shí)操技教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1．了解常用位移傳感器的工作原理與特性2．能根據(jù)要求選擇合適的位移傳感器技能目標(biāo)：位移傳感器的應(yīng)用與安裝接線情感目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決措施重點(diǎn)：1．了解常用位移傳感器的工作原理與特性2．能根據(jù)要求選擇合適的位移傳感器難點(diǎn)：位移傳感器的應(yīng)用與安裝接線教學(xué)過(guò)程步驟時(shí)間教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（5分鐘）創(chuàng)設(shè)情境，通過(guò)設(shè)疑，引出本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生觀看視頻引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課程的興趣任務(wù)一 利用電位器式傳感器檢測(cè)位移二、啟迪探究與知識(shí)學(xué)習(xí)（80）1．在自動(dòng)檢測(cè)與控制系統(tǒng)中，有許多物理量如壓力、流量、加速2.實(shí)驗(yàn)1.電位器式傳感器的結(jié)構(gòu)（動(dòng)觸點(diǎn)6-2所示。電位器式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕，a）實(shí)物圖學(xué)生將課堂講授與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合學(xué)生進(jìn)行課堂訓(xùn)練改變學(xué)習(xí)形式，提高學(xué)習(xí)節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)學(xué)生自主分析，引出結(jié)論課堂訓(xùn)練b）圓盤式電位器外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖6-2 電位器式傳感器外形與結(jié)構(gòu)圖2．方法與步驟1）6-85V直流電源。2）電壓表正表筆連接滑線電阻器滑動(dòng)端，負(fù)表筆接電源負(fù)極3）記錄數(shù)據(jù)。UiUi值。25mm處，逐次增25mm6-1中。表6-1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表。X位移 X/mm電壓UO/V4）UOX6-9UO與X是否成線性。UO0圖6-8 滑線電阻器模擬電阻線位移傳感器實(shí)驗(yàn)圖圖6-9 電壓UO與位移X關(guān)系圖關(guān)系。三、合作交流（60）任務(wù)二電位器式傳感器應(yīng)用學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)際操作培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神1．電位器式傳感器工作原理6-3（動(dòng)觸點(diǎn)BAX則變阻器的電阻值為RRXx L如在電阻器兩端加上電壓U，則RX兩端輸出電壓UO為U UXO L圖6-3 電位器式傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)換電路圖2．電位器式傳感器的種類3．電位器式傳感器的應(yīng)用1）彈性壓力計(jì)6-6a1-9（彈性壓力計(jì)結(jié)p2）液位傳感器，學(xué)生由圖分析出工作原理6s操作的必要性（即量的多少），6-7所示為車輛油位傳感器，b圖為工作原理圖連接電纜浮子油位傳感器實(shí)物圖 油位傳感器原理圖圖6-7 車輛油位傳感器四、小結(jié)（10分鐘）課程小結(jié)：1．常用位移傳感器的工作原理與特性2．位移傳感器的應(yīng)用與安裝接線教學(xué)反思利用信息化手段，通過(guò)視頻、動(dòng)畫(huà)、仿真，通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，鞏固操作，強(qiáng)化規(guī)范利用信息化教學(xué)平臺(tái)，營(yíng)造一個(gè)多功能信息化的教學(xué)環(huán)境?！?傳 感 器 應(yīng) 用 技 術(shù) 》 教 案課 題利用超聲波傳感器檢測(cè)距離計(jì)劃學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)授課類型與教學(xué)方法翻轉(zhuǎn)課堂，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教具準(zhǔn)備PPT課件、微課視頻等教材分析用技術(shù)》模塊六。體現(xiàn)了理論與實(shí)踐一體化的邊教邊學(xué)邊做的特色。學(xué)生分析授課對(duì)象電子電氣專業(yè)二年級(jí)下學(xué)期的學(xué)生，有一定的電工基礎(chǔ)知識(shí)和電工實(shí)操技教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：1．了解超聲波及超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)與特性2．懂得超聲波傳感器在生產(chǎn)中的應(yīng)用技能目標(biāo)：能對(duì)超聲波傳感安裝、調(diào)試情感目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決措施重點(diǎn)：1．了解超聲波及超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)與特性2．懂得超聲波傳感器在生產(chǎn)中的應(yīng)用難點(diǎn)：超聲波傳感器的安裝、調(diào)試教學(xué)過(guò)程步驟時(shí)間教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣（5分鐘）創(chuàng)設(shè)情境，通過(guò)設(shè)疑，引出本節(jié)課的教學(xué)任務(wù)。學(xué)生觀看視頻引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課程的興趣任務(wù)一認(rèn)識(shí)超聲波傳感器二、啟迪探究與知識(shí)學(xué)習(xí)（60）1．認(rèn)識(shí)超聲波傳感器的探頭如圖所示是壓電式超聲波傳感器探頭的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，它由外殼（盒體）、諧振器、金屬片、壓電晶體、固定體（底座）和引線組成。超聲波傳感器壓電式探頭的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2．超聲波傳感器的系統(tǒng)超聲波傳感器的探頭必須與測(cè)量、控制電路結(jié)合才能正常圖 超聲波傳感器系統(tǒng)構(gòu)成框圖學(xué)生將課堂講授與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合學(xué)生進(jìn)行課堂訓(xùn)練學(xué)生自主分析引出結(jié)論課堂訓(xùn)練改變學(xué)習(xí)形式，提高學(xué)習(xí)節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)，任務(wù)二超聲波傳感器的應(yīng)用由于超聲波穿透性較強(qiáng)、衰減?。芰繐p失小）、反射力強(qiáng)和在介質(zhì)中傳播距離較遠(yuǎn)、檢測(cè)比較迅速、測(cè)量精高和易于實(shí)時(shí)控制等特性。因此，超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。超聲波傳感器是利用回聲原理檢測(cè)距離340m/s錄的時(shí)間，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離sS340t。21）超聲波傳感器測(cè)量液位2）超聲波傳感器測(cè)量厚度3）超聲波無(wú)損探傷三、合作交流（80）任務(wù)三應(yīng)用超聲波傳感器檢測(cè)液位或者透明物體的位移學(xué)生分組動(dòng)手實(shí)際操作學(xué)生由圖分析培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神6s操作的必要1．器材準(zhǔn)備JCS1501（800Ω～1000Ω），12VDC學(xué)生電源，塑料瓶或玻璃板等。2．操作方法與步驟（1）JCS1501位1）6-28aJCS1501b圖上。傳感器固定螺母?jìng)鞲衅鞴潭▊鞲衅鞯闹С旨С旨躠）外形 b）安裝圖圖6-28 JCS1501超聲波距離傳感器安裝圖2）JCS1501型超聲波距離傳感器技術(shù)資料，它12V/24VDC4－20mA，0-5V0-10V0.15－1m。6-29發(fā)光二極管或報(bào)警器。當(dāng)液位達(dá)到檢測(cè)距離時(shí)，負(fù)載就發(fā)光或報(bào)警。檢查無(wú)誤后對(duì)電源上電。圖6-29 JCS1501超聲波距離傳感器電氣接線圖4）將裝配好的超聲波距離傳感器支持架放入水桶中，調(diào)0.1m加入適量的水，觀察發(fā)光二極管是否發(fā)光，如果發(fā)光，說(shuō)明（2）檢測(cè)傳感器與透明物體之間的距離1）6-30所示的支架上，6-29所示的傳感器電氣接線圖進(jìn)行接線。檢查無(wú)誤后上電。出工作原理。性2）將塑料瓶或玻璃板逐漸靠近傳感器，可觀察到它們?cè)诳拷鼈鞲衅饕欢ǖ木嚯x（該