光电传感器及应用教案重点.docx
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光电传感器及应用教案重点
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
7
10月6日1-4节
家电产品控制实训室
计划
0.5
10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=45min，下同）
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．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
15min
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
15min
3.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
15min
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
90min
5．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
25min
6.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
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
65min
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
PPT
传感器模块实物
讲授法
演示法
70min
6．回答学生提问
回答学生提问
PPT
讨论法
20min
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
10min
2．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
10min
2．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
10min
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
45min
2．光敏电阻传感器在节能灯中的检测与控制
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
45min
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
90min
4．两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
90min
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
25min
2．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
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
25min
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。
30
BIS0001芯片的特点。
31
BIS0001的管脚分布。
32
BIS0001的管脚名称及功能。
33
BIS0001内部框图。
34
BIS0001可重复触发工作方式的具体含义和应用设置。
35
BIS0001不重复触发工作方式的具体含义和应用设置。
36
BIS0001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
10
2
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
30
3
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
10
4
学习态度
学习积极性高，虚心好学
学习积极性较高
没有厌学现象
20
5
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
20
6
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
100
2.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
2
2．考虑了安全和劳动保护措施
1
3．考虑了环保及文明施工措施
1
4．小组成员分工合理
1
实施：
1．正确分析控制器模块
2
2．正确测量传感器参数
1
3．正确绘制系统方框图
2
4.正确绘制流程图
2
5．在规定的时间内完成
1
检查：
1．检查方法正确
1
2．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
8
2.不旷课、迟到、早退
4
3.热心帮助小组其他成员
4
4.具有扎实的实践操作技能
6
5.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
4
2.具有扎实的实践操作技能
5
3.安全、文明工作，具有良好的职业道德
4
4.学习积极性高，虚心好学
5
5．独立学习与工作
6
6．接受新事物能力强
6
对小组的评价（20%）
1．具有良好的团队合作精神
6
2．正确绘制系统框图和流程图
6
3．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：
●CMOS数模混合专用集成电路
●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
●双向鉴幅器，可有效抑制干扰
●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
●内置参考电压
●工作电压范围+3V—+5V
●采用16脚DIP封装或SOP封装
2.BIS0001管脚分布及功能
图7-5BIS0001的管脚分布
表7-1BIS0001芯片管脚名称与功能
管脚序号
管脚名称
管脚功能及参数
11
VDD
工作电源正端。
范围为3~5V
7
Vss
工作电源负端。
一般接0V
10
IB
运算放大器偏置电流设置端。
经RB接VSS端，RB取值为1M左右
15
1IN-
第一级运放放大器的反相输入端
14
1IN+
第一级运放放大器的同相输入端
16
1OUT
第一级运算放大器的输出端
13
2IN-
第二级运算放大器的反相输出端
12
2OUT
第二级运算放大器的输出端
9
Vc
触发禁止端。
当Vc＜VR时禁止触发；当VC＞VR时允许触发。
VR≈0.2VDD。
8
VRF
参考电压及复位输入端。
一般接VDD。
接“0”时可使定时器复位
1
A
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。
2
Vo
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。
在输出延时间Tx之外和无Vs上跳变时Vo为低电平状态。
3
4
RR1RC1
输出延迟时间Tx的调节端。
Tx≈49152R1C1
6
5
RR2
RC2
触发封锁时间Ti的调节端。
Tx≈24R2C2
3.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（≈0.5VDD）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VH≈0.7VDD、VL≈0.3VDD，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Vc＜VR（≈0.2VDD）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VC＞VR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7-6BIS0001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7-7BIS0001不可重复触发工作方式
图7-8BIS0001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7-9BIS0001典型电路模块
附件二：
节能灯电路图
升级会员 