师:同学们,大家好。今天我们一起来学习传感技术在生活中的应用。这节课的学习内容有:认识传感器、传感器的组成、传感器的类型、传感器的调试以及传感器的应用。下面我们先来看一段视频。
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师:2020年11月24日,万众瞩目的嫦娥五号一飞冲天,在23天内顺利完成月面采样、月球轨道交会对接与样品转移等各项任务,铸就中国航天史上新的里程碑。远离我们千里之外的小小探测器,为何能如此听话、任人摆布呢?这离不开各种各样的传感器。不仅千里之外的探测器要用到传感器,它与我们的生活也息息相关。
下面请看我们生活中常见的智能家居,通过物联网技术将家中各种设备,如照明系统、窗帘控制、空调控制、影音服务器、网络家电等连接到一起,提供家电控制、照明控制、电话远程控制等各种功能和手段,这些都离不开传感器。那么,什么是传感器呢?
传感器是传感技术的核心部分,也是物联网的“感光系统”。作为一种检测装置,它能感知声、光、气、力、酶、抗体等外界信息,并转换成电信号传递给手机、计算机等智能终端,最终显示出对应的数值,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等后续过程的要求。
传感器就像我们的身体器官,通过视觉、嗅觉等感知外部一切信息,并将感知到的信息转换成各种信号,以满足大脑的处理和身体的控制需求。例如,视觉感知的光传感器、嗅觉感知信息的湿度传感器、味觉感知的味传感器,还有触觉的压力传感器等。
传感器一般由敏感元件、转换元件、信号调理与转换电路三部分组成,有时还需外加辅助电源提供转换能量。传感器通过敏感元件把非电量信号转变为电量信号或转化为电路的控制开关,从而实现信息显示、记录、处理和控制。
传感器的类型很多,按照被测量对象分类,可分为温度、位移、力、转速、振动、加速度、压力、流量、流速等传感器,比如温度传感器、压力传感器等。下面我们了解一下温度传感器。温度传感器从源头收集有关温度的信息,并转换为其他设备或人可以理解的形式,像我们生活中常见的智能温度计,它的原理是随着温度的变化而膨胀和收缩。外部温度是温度测量的来源,电阻随温度灵敏变化实现对温度的测量。
按照测量原理分类,可分为红外线、电阻、电容、电感、超声波、激光、光导纤维等传感器。以红外传感器为例,红外传感器是通过发射或检测红外辐射,以感知环境中的特定相位。我们生活中的车位感应器、报警器、火焰探测仪就是应用此原理。
触摸传感器是根据触摸位置充当可变电阻,它被广泛应用于智能家居和家用电器等各种显示应用上。我们常常用到的电子触摸屏、触摸开关等就是应用此传感器。此外,我们生活中常见的传感器还有检测光线的光电传感器、检测磁力的磁性传感器以及电感式传感器、反射光传感器等。
下面我们做个小练习。
第一题,下列应用了温度传感器的是哪一个?A.商场里的自动玻璃门;B.夜间自动打开的路灯;C.自动恒温冰箱;D.楼梯口在夜间有声音时就亮的灯。答案是什么呢?答案是C,自动恒温冰箱。
第二题,当你走进某些宾馆、酒店的大门时,门就会自动为你打开。当你走进门之后,门又在你身后关上。你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息?A.温度;B.运动;C.人;D.红外线。答案是D,红外线,因为人是有体温的,所以用的是红外线传感器。
第三题,2018年6月,京东的智慧物流有20余台配送机器人上阵,开启全球首次全场景、常态化的配送运营。该配送机器人能够识别红绿灯信号,规避道路障碍和来往车辆,还会主动礼让行人。机器人主动礼让行人是利用了哪种传感器?A.力传感器;B.光传感器;C.温度传感器;D.声传感器。请思考一下。答案是C,温度传感器。你做对了吗?
第四题,光电式感烟雾探测器,简称烟感器,由光源、光电元件和电子开关组成,利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾探测,并及时发出报警信号。它是利用了哪种传感器?A.力传感器;B.声传感器;C.位移传感器;D.光传感器。答案是光传感器。同学们,你们都做对了吗?
