光电传感器及应用教案.doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上学习情境（项目）5授课说明学习领域名称：家电传感器应用 授课教师： 课程总学时： 72 项目5： 节能灯与光电传感器 学时数： 16 累计学时： 48 授课时间安排与执行记录授课班级智能家电授课地点授课日期资讯710月6日1-4节家电产品控制实训室计划0.510月9日1-4节家电产品控制实训室决策0.5家电产品控制实训室实施6家电产品控制实训室检查1家电产品控制实训室评估1家电产品控制实训室参考资料PPT、网络资源、节能灯控制电路教学方法宏观：引导文法微观：见下教学目标知识目标：1. 光电式传感器的分类及工作原理2. 光电式传感器特性3. 红外热释电传感器的分类及工作

2、原理4. 红外热释电传感器特性5. 菲尼尔透镜工作原理及作用技能目标：6. 测量电路构成；7. 光敏电阻在节能灯智能控制中的作用8. 红外热释电传感器实际应用中的安装9. 光敏与红外热释电在节能灯控制策略中的实施态度目标：10. 培养学生的沟通能力及团队协作精神11. 养成良好的职业道德12. 提高质量、成本、安全、环保意识重点：13. 红外热释电传感器特性1. 测量电路2. 光敏电阻的选用与电路设计3. 光敏与红外热释电在节能灯控制策略中的实施难点：1. 各类光电式传感器的工作原理2. 光电式传感器的特性3. 菲尼尔透镜工作原理及作用资 讯：7学时 （注：1学时=45 min，下同）教学提纲

3、主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备 注1目标描述下发设计任务书，描述项目学习目标实物展示、PPT设计任务书讲授法演示法15 min下发引导文2布置任务1）交代项目任务2）发放相关学习资料PPT讲授法演示法15 min3.学习光谱、光源和光电效应基本知识1）讲授光谱2）讲授光源的基本知识3）讲授光电效应PPT讲授法15 min与练习题配合4光电效应器件及特性1）讲授外光电效应器件及特性2）讲授内光电效应器件及特性PPT传感器实物讲授法演示法90 min5 光电传感器应用声光节能灯控制案例PPT分析法演示法小组讨论法25 min6.热释电效应与传感器1）讲授热释电效应2）讲授与演示热释电元件

4、3）讲授与演示热释电传感器4）讲授与演示菲尼尔透镜5）讲授与演示人体检测原理PPT传感器实物讲授法演示法65 min7、红外传感器信号处理器芯片1）BIS0001应用及特点2）BIS0001管脚分布及功能3）BIS0001内部框图及工作原理PPT传感器模块实物讲授法演示法70 min6回答学生提问回答学生提问PPT讨论法20 min计 划：0.5学时教学提纲主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备 注1项目分组分配工作小组，开展项目，制订小组工作计划花名册讨论法10 min2制定项目执行计划1）以小组为单位，讨论全加器的设计方案，分配设计任务。2）教师对方案进行指导设计任务书头脑风暴法小组讨论

5、法15min决 策：0.5学时教学提纲主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备 注1光敏电阻和红外热释电传感器在节能灯中的应用1）分组讨论修改方案，确定利用光敏电阻及红外热释电传感器在节能灯中检测及处理的策略2）教师指导项目设计任务书方案、计划初稿多媒体设备演示法项目法小组合作法10 min2项目工作计划的确定1）分组讨论修改项目工作计划， 师生、小组内多次交流互动，达成一致纸、笔、电脑小组合作法10 min实 施：6学时教学提纲主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备 注1.节能灯控制板剖析1）学生完成系统方框图2）主要元器件清单计算机实际操作法45 min2光敏电阻传感器在节能灯中的检测与

6、控制1）学生完成光敏检测电路模块的识别与测量2）教师指导PPT节能灯电路原理图万用表实际操作法45 min学生在实施过程中的每个步骤进行自查，及时修正。并进行工作情况记录。3红外热释电传感器在节能灯中的检测与控制1）学生完成红外热释电传感器结构的剖析及检测模块的测量与分析PPT节能灯电路原理图万用表实际操作法90min4两种传感器在节能灯控制中的策略1）学生完成软件流程图计算机实际操作法90 min检 查：1学时教学提纲主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备 注1质量检验系统方框图、流程图、器件清单检验PPT展示法25 min2填写检查单学生填写检查单项目检查单评价法20min评 估：1学时

7、教学提纲主要内容教学资源及工具教学方法参考时间备 注1过程与结果评价1）自评：学生对本项目的整个实施过程进行评价2）互评：以小组为单位，分别对其他组做的工作结果进行评价和建议3）教师评价：教师对学生汇报及成结果进行评价，指出每个小组极其成员的优点，并提出改进建议项目评价表学生自做汇报PPT计算机投影仪讲解法讨论法25 min教师就节能、环保、安全等问题提出建议2资料整理和提升1学生项目准备过程中收集的电子与纸质资料2项目设计文件的整理3工作过程手册的填写完善多媒体演示U盘工作过程手册演示法讨论法20min学习情境（项目）小结讲稿格式：学习情境（项目）5一、资讯：1下发项目任务：2布置任务1）交

8、代项目任务2）发放相关学习资料附件一：BIS0001相关资料附件二：节能灯电路图3光谱、光源和光电效应基本知识1）光谱2）讲授光源的基本知识3）讲授光电效应4光电效应器件及特性1）外光电效应器件及特性2）讲授内光电效应器件及特性5光电传感器应用：声光节能灯控制案例6.热释电效应与传感器1）热释电效应2）热释电元件3）热释电传感器4）菲尼尔透镜5）人体检测原理7红外传感器信号处理器芯片1）BIS0001应用及特点2）BIS0001管脚分布及功能3）BIS0001内部框图及工作原理表 资讯单序号资讯内容1光的本质及可见光、紫外线、红外线的波长。2光源分为哪几种？3发光二极管的伏安特性曲线。4发光二

9、极管的光谱特性。5什么是光电效应？6外光电效应与内光电效应的区别是什么？7什么是光电导效应，基于这种效应的光电器件是什么？8什么是光生伏特效应，基于这种效应的光电器件是什么？9主要的外光电效应器件。10光敏电阻的工作原理和结构、符号。11光敏电阻的主要参数12光敏电阻的光谱特性。13光敏电阻的伏安特性。14光敏电阻的频率特性。15光敏电阻的稳定性、温度特性。16光电池的结构和工作原理。17光电池的各种特性。18光敏二极管的结构、符号和接线。19光敏三极管的结构及各种特性。20色敏光电传感器的结构、特点。21光电耦合器结构及组合形式。22光电传感器的日常应用。23什么是热释电效应，热释电效应的形

10、成原理。24热释电元件物常用材料。25热释电传感器的结构及内部电路26红外热释电传感器人体活动检测原理是什么？27菲尼尔透镜的作用。28热释电传感器内部电路的具体构成及各部分作用。29被动式红外热释电传感器的特性、优劣。30BIS0001芯片的特点。31BIS0001的管脚分布。32BIS0001的管脚名称及功能。33BIS0001内部框图。34BIS0001可重复触发工作方式的具体含义和应用设置。35BIS0001不重复触发工作方式的具体含义和应用设置。36BIS0001典型电路模块。37被动式红外热释电传感器的应用案例。二、计划：1项目分组 两人一组，分组时注意学生的搭配组合，避免学习态度

11、不积极的同学在一组。填写项目分组单。学习领域家电传感器应用总学时72学习情境节能灯与光电传感器学时16大组组别组长小组组别组长组员小组组别组长组员班级教师签名2制定项目执行计划项目计划表学习领域家电传感器应用总学时72学习情境节能灯与光电传感器学时16工作任务：光敏电阻与红外热释电传感器应用于节能灯序号计划工作步骤准备清单计划完成时间（min）工具辅助材料1观察节能灯控制器的主要模块2观察电控制器外接线路和器件3查找光敏电阻和红外热释电传感器的位置和接线4根据所给电路图列出主要元器件5画出光敏电阻检测电路，测量光敏电阻元件的参数6画出红外热释电传感器检测模块的电路，测量传感器模块的参数7绘制系

12、统框图8分析光敏电阻在实施气体检测中的作用机理9分析红外热释电传感器在节能灯中人体活动检测的作用过程10绘制光及人体活动检测及控制的流程图11总结与评价12提交所有材料三、决策工作计划确定。四、实施1.学生工作单主要元器件明细表序 号名 称型号规格作用2.教师记录单小组情况汇总序 号小组成员提出的问题学生出勤异常情况记录序 号时间姓名出现问题采取措施五、检查1.检查标准课程名称家电传感器应用教学单元名称节能灯与光电传感器考核方式过程考核说 明主要评价学生在项目学习过程中的操作方式、理论知识、学习态度、课堂表现、学习能力等考核内容与评价标准序号内容评价标准成绩比例（%）优良合格1作业完成情况按时

13、完成作业，内容正确，字迹工整按时完成作业，内容正确，字迹较工整作业上交率为80%以上，内容正确102实践操作技能能正确分析节能灯控制器构成，能独立正确测量传感器参数，分析光及人体活动检测电路模块，能独立分析电路图，能独立绘制流程图能正确分析节能灯控制器构成，能正确测量传感器参数，分析光及人体活动检测电路模块，能分析电路图，能绘制流程图能正确分析节能灯控制器构成，基本能正确测量传感器参数，分析光及人体活动检测电路模块，能分析电路图，能和小组成员一起绘制流程图303工作作风与职业道德安全、文明工作，具有良好的职业道德安全文明工作，职业道德较好没出现重大安全事故104学习态度学习积极性高，虚心好学学

14、习积极性较高没有厌学现象205小组评价具有良好的团队合作精神，不旷课、迟到、早退等，热心帮助小组其他成员具有较好的团队合作精神，不旷课，不无故迟到和早退，能帮助小组其他成员能配合小组完成项目任务，不旷课，不无故迟到和早退206自我评价包括以上所有内容包括以上所有内容包括以上所有内容10合计1002.检查单项 目 检 查 单项目名称项目承接人组号节能灯与光电传感器项目开始时间 项目结束时间小组成员检 查 内 容是否资讯：1. 明确项目学习目标2.阅读项目任务书3.学习相关学习资料4.签收相关产品、工具计划：1.分配工作小组2.自学安全操作规范3.学习电子电路的分析与应用参考资料4.小组讨论考虑安

15、全、环保、成本等因素，制定拆装与分析产品电路的执行计划5.教师是否已对计划进行指导决策：1.确定项目执行计划2.清点产品与工具，包括数量和好坏的检测3.小组成员分配工作任务实施：分析节能灯控制板，观察外围连接线及元器件1.正确取出电控制器2.正确标识外围连接线根据所给电路图辨识主要元器件，画出系统方框图1.正确分析电路原理2.正确分辨主要元器件3.正确绘制系统方框图分析传感器电路模块1.正确分析光敏检测电路2. 正确分析人体活动检测电路3. 正确测量传感器参数分析光及人体活动检测实施过程，并绘制流程图1.正确分析气体检测过程2.正确绘制流程图安全操作与环保：1衣冠整洁、大方2遵守劳动纪律，注意

16、培养一丝不苟的敬业精神3注意操作规范，保证产品完好4严格遵守本专业操作规程，符合安全文明生产要求你在本次项目中主要负责或参与的项目是：你在本项目过程中使用了哪些装配工具：你在本项目过程中使用了哪些仪器仪表：你的万用表符合哪些质量要求，请具体说明：组长签名： 日期：教师审核：教师签名： 日期：六、评估项 目 评 价 表项目名称总 分节能灯与光电传感器项目承接人项目起始时间小组成员一、自我评价（20%）评 分 内 容标准分值得分资讯：1明确项目内容与目标1计划：1准备充分2决策：1行动方案合理22考虑了安全和劳动保护措施13考虑了环保及文明施工措施14小组成员分工合理1实施：1正确分析控制器模块2

17、2正确测量传感器参数13正确绘制系统方框图24. 正确绘制流程图25在规定的时间内完成1检查：1检查方法正确12如实填写检查单2合计20评估：阶段优点不足改进方法资讯计划决策实施检查二、小组互评（30%）评 分 内 容标准分值得分1具有良好的团队合作精神82. 不旷课、迟到、早退 43. 热心帮助小组其他成员44. 具有扎实的实践操作技能65. 具有良好的工作作风与职业道德8合计30三、教师评价（50%）对个体的评价（30%）1. 按时完成作业，内容正确，字迹工整42. 具有扎实的实践操作技能53. 安全、文明工作，具有良好的职业道德44. 学习积极性高，虚心好学55独立学习与工作66接受新事

18、物能力强6对小组的评价（20%）1具有良好的团队合作精神62正确绘制系统框图和流程图63安全文明生产4 4小组整体操作水平高4合计50总分100教师评语：被评估者签名日期老师签名日期2资料整理要求（1） 学生项目准备过程中收集的电子与纸质资料（2） 系统框图和程序流程图的整理（3） 工作过程手册的填写完善附件一：BIS0001相关资料1.BIS0001应用及特点 BIS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件就可构成被动式的热释电红外开关、报警用人体热释电传感器等。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装

19、置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。具有如下特点：l CMOS数模混合专用集成电路l 具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号与处理l 双向鉴幅器，可有效抑制干扰l 内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调节范围宽l 内置参考电压l 工作电压范围+3V+5Vl 采用16脚DIP封装或SOP封装2.BIS0001管脚分布及功能图7-5 BIS0001的管脚分布表7-1 BIS0001芯片管脚名称与功能管脚序号管脚名称管脚功能及参数11VDD工作电源正端。范围为35V7Vss工作电源负端。

20、一般接0V10IB运算放大器偏置电流设置端。经RB接VSS端，RB取值为1M左右151IN-第一级运放放大器的反相输入端141IN+第一级运放放大器的同相输入端161OUT第一级运算放大器的输出端132IN-第二级运算放大器的反相输出端122OUT第二级运算放大器的输出端9Vc触发禁止端。当VcVR时禁止触发；当VCVR时允许触发。VR0.2VDD。8VRF参考电压及复位输入端。一般接VDD。接“0”时可使定时器复位1A可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不可重复触发。2Vo控制信号输出端。由Vs上跳边沿触发使Vo从低电平跳变到高电平时为有效触发。在输

21、出延时间Tx之外和无Vs上跳变时Vo为低电平状态。34RR1 RC1输出延迟时间Tx的调节端。Tx49152R1C165RR2RC2触发封锁时间Ti的调节端。Tx24R2C23. BIS0001内部框图及工作原理利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大。同时将直流电位抬高为VM（0.5 VDD）后，送到有比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH0.7 VDD、VL0.3 VDD，所以，当VDD=5V时，可有效地抑制1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。COP3是一个条件比较器。输入电压VcVR（0.2 VD

22、D）时，COP3 输出为低电平封住了与门U2，禁止触发信号Vs向下级传递；而当VCVR时，COP3输出为高电平，打开与门U2，此时若有触发信号Vs的上跳边沿来到，则可启动延时时间定时器，同时Vo端输出为高电平，进入延时周期。图7-6 BIS0001内部框图 当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti周期内，任何V2的变化都不能使Vo为有效状态。这一功能的设置，可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 在Vc=“0”、A=“0”期间，Vs不能触发Vo为

23、有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内，只要有Vs得上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻算起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。图7-7 BIS0001不可重复触发工作方式 图7-8 BIS0001可重复触发工作方式 如图7-9是BIS0001的典型电路模块，目前在电子市场上常见。其运算放大器OP1作为热释电红外传感器的前置放大。由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大。再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延迟时间定时器。输出信号经晶体管T1、驱动继电器去接通负载。R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚输入为低电平而封锁触发信号，节省照明用电。若应用于其他方面，则可用遮光物将其罩住而不受环境影响。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，红外开关处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，红外开关则处于不可重复触发工作方式。图7-9 BIS0001典型电路模块专心-专注-专业附件二：节能灯电路图