资源简介

(共21张PPT)
义务教育《信息科技》
8 年级上册
第2单元
物联保平安
每年的11月9日是全国消防日，消防站一般会向公众开放，邀请广大市民参观消防员的日常训练和工作，有时还会组织学校师生、企业职工等人员开展灭火逃生疏散演练。据统计，我国每年火灾平均损失200亿元，并有2300多名民众伤亡，而造成伤亡的原因有很多，如发现不及时、处理不得当、没有及时报警等。一般认为，灭火的最佳时间是火情发生后的3~10分钟。鉴于此，人们又一次想到了物联网技术，并将这些技术应用到防控火灾的工作中，并取得了不错的效果。
第 4 课
传感器
学习目标
情境引入
新知学习
项目探究
目录
学习目标
能够解释传感器的定义，举例说明传感器在生活中的具体应用；
能够准确说出传感器的基本构成，画出电信号传感器原理图，说明每个组件的功能；
能够归纳不同类型传感器的工作原理，发现生活中不同类型传感器的具体使用场景；
能够描述不同类型传感器在各个领域的应用情况。
在消防安全活动中，消防员会给我们介绍灭火的原理，也会展示一些现代化的消防设备，其中消防物联网设备总是人气最高的“明星产品”，因为它们不依赖人工，可以自动感知火情的发生。这些功能主要依靠多点分布的各类传感器，其中最常见的就是温度传感器和烟雾传感器。温度传感器能识别火灾发生时的异常高温，烟雾传感器能识别火灾发生时的烟雾。这些传感器代替了人的眼睛，实时监视火情的发生，保护着人民的生命和财产安全。
情境引入
虽然“万物互联”看起来很美好，但是它同时给人们带来一个前所未有的难题：如何将海量的“物”连接成为“网”？这里面涉及很多技术难题，大致可以分为三个方向：如何感知、如何传递以及如何处理。
“如何感知”是指如何利用电子标签、条形码、二维码、传感器等手段随时随地获取信息，包含温度、湿度等一些物理属性，也包含价格、空间信息等人们赋予它们的个性化特征。
温湿度传感器
PM2.5传感器
新知学习——传感器概述
传感器，是一种能够感知被测信号并能将信号转化为信息的检测装置。
早期传感器——司南
新知学习——传感器概述
传感器的历史由来已久，早期人类使用的测量工具，其实就是一种机械式的传感器，比如司南，就将被测的方向信号转化为南北这样的信息。之后人类学会了如何控制和使用电，将信号进一步转化为电信号，提高了传感器测量的精度，扩大了传感器测量的范围，增加了传感器的可读性，而且很多传感器能够集成在一起。
早期传感器——司南
新知学习——传感器概述
通过传感器采集和测量各类信号，可感知世界的方方面面。同时，利用无线和有线网络将包括传感器在内的各类设备相互连接起来，将感知到的信息传递到世界的各个角落，为我们创造更加智能、便捷、安全的生活和工作环境。
电冰箱
电视机
手机
空气净化器
净水器
温度传感器
红外传感器
重力传感器
灰尘传感器
水质传感器
传感器在生活中的应用举例
新知学习——传感器应用
传感器一般由敏感元件、转换元件、放大电路和供能模块组成。
敏感元件直接感知被测量的信号；
转换元件将被测信号转换为电信号；
放大电路负责对电信号进行放大和调制；
供能模块则为整个传感器提供能量。
敏感元件
转换元件
供能模块
放大电路
被测信号
电信号
电信号传感器原理
新知学习——传感器基本原理
这些电信号最终会被输出到记录仪器或控制端上，实现数据的采集和利用。
敏感元件
转换元件
供能模块
放大电路
被测信号
电信号
电信号传感器原理
新知学习——传感器基本原理
我们现在使用的电子体温计，实质是温度传感器，符合传感器的基本原理，能将被测温度转化为电信号并显示。
传感器是物联网的基础，通过部署各类传感器，可以感知和采集物体或环境的各类信息。在传感器领域，随着集成电路和微电子技术的进步，传感器的尺寸不断缩小、功耗不断降低、成本不断减少、性能不断提高。
新知学习——物联网中的传感器
目前，全球约有35000种传感器，如温度传感器、湿度传感器、红外传感器、光敏传感器等，基本覆盖了人们生产生活的各个领域，已与人类生活密不可分。
新知学习——物联网中的传感器
请观察各类传感器，包括温度传感器、湿度传感器、红外传感器等。这些传感器能够感知环境中不同物理量的变化，并将其转换为电信号输出，有着不同的特点和工作原理，可以对不同的信号进行采集和处理。让我们一起寻找它们在物联网中的使用场景，并将结果记录在下表中。
项目探究——传感器原理和应用场景
传感器类型 原理 使用场景
温度传感器
湿度传感器
红外传感器
光敏传感器
其他传感器
同学们，让我们回顾一下之前所学的物联网知识，感受一下这些传感器在各个领域的应用情况，并记录在下表中。
项目探究——传感器的应用领域
传感器类型 应用领域
温度传感器
湿度传感器
红外传感器
光敏传感器
其他传感器
额温枪的原理就是利用红外温度传感器能够接收人体产生的热辐射的特点，在不接触人体的情况下，将辐射的温度信号转化为可读的电信号。其结构并不复杂，最核心的部件为红外温度传感器和数据处理器，其中红外温度传感器需要在距额头1~3 cm处接收皮肤发出的热辐射，经过放大电路后，转换成可读的电信号，发送给数据处理器进行处理。
操作练习——练一练
使用额温枪测量体温，包括以下三个步骤。
操作练习——练一练
第一步，打开额温枪，在距额头1~3 cm处，按下额温枪的开关
第二步，在听见“滴”的一声后，松开开关，读取温度
第三步，连续测量几次，查看额温枪测得的体温是否一致或者相近
和水银体温计相比，额温枪更加方便快捷，而且不直接接触皮肤，没有交叉感染的风险。但在测量温度时，容易受外界因素干扰，因此测量结果可能不准确，采取多次测量的方式可尽量减小误差。大家可以使用多种类别的体温测量设备测量体温，并计算它们的误差，比较它们的优劣。
操作练习——做一做
如今大部分智能手机都安装了陀螺仪传感器，它的原理是在不受外力影响时，一个旋转物体旋转轴所指方向是不变的。人们根据这个原理，常用它来保持方向。中国古人早在1000多年前就发现并利用了这个原理，制造了古代的“陀螺仪”，它就是出土于法门寺地宫的鎏金雀鸟纹镂孔银香囊，通过两个同心圆环托住焚香盂，在重力作用下，焚香盂表面始终与地面平行。古人将香料置于香囊之内，由于焚香盂始终朝上，不论如何转动香囊，香料都不会洒到香囊之外。
拓展阅读——古代的“陀螺仪”
鎏金银香囊及内部构造图

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