光电传感器及应用.docx

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光电传感器及应用

教学单元（学习情境）5授课说明

学习领域名称：

光电传感器及应用授课教师：

　　　　　　课程总学时：

64

教学单元5：

光电传感器及应用学时数：

12累计学时：

38

授课时间安排与

执行记录

授课班级

授课地点

授课日期

资讯

1.5

计划

0.5

决策

0.5

实施

2.5

检查

0.5

评估

0.5

参考资料

PPT、网络资源

《传感器技术》教材

教学方法

宏观：

引导文法　　微观：

见下

教学目标

知识目标：

1.熟悉光电效应及其分类

2.了解光电传感器工作原理

3.熟悉热释电红外传感器的工作原理

4.掌握热释电红外报警器的设计

5.掌握光电转速计的设计

6.掌握寻迹小车的设计

技能目标：

1.利用热释电红外传感器和单片机设计报警器

2.能使用Proteus+KeilC仿真

3.能使用Proteus或protel绘制PCB图

4.学习产品的制作与调试

态度目标：

1.培养学生的沟通能力及团队协作精神

2.养成良好的职业道德

3.提高质量、成本、安全、环保意识

重点：

1.光电元件的主要特性和特点

2.热释电红外报警器的设计与制作

3.光电转速计的设计与制作

4.寻迹小车的设计与制作

难点：

1.热释电红外传感器的工作激励

2.热释电红外报警器的设计

资讯：

1.5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

5min

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

5min

3.学习光电传感器的理论知识

1）讲授光电效应概念和分类

2）讲授光电传感器的组成和工作原理

3）演示Proteus+KeilC软件的使用

PPT

计算机及Proteus软件

讲授法

演示法

模仿法

40min

与练习题配合

4．热释电红外报警器工作原理分析

1）学生在老师的指导下分析热释电红外报警器工作原理

2）各学生根据项目需要，查找相关资料。

投影仪

PPT

分析法

讲解法

小组讨论法

15min

5．回答学生提问

回答学生提问

PPT

讨论法

5min

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．原理图输入的热释电红外报警器的设计方案确定

1）分组讨论修改方案，确定全加器的整体设计方案

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

15min

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：

2.5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．Proteus软件的原理图设计输入

1）学生完成热释电红外报警器的Proteus原理图设计输入

2）教师指导

PPT

计算机及Proteus软件

实际操作法

20min

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。

2．Proteus+KeilC软件的综合、编译及下载设置

1）按设计流程完成电路的综合、编译。

2）按照给定管脚号对设计进行管脚分配。

3）完成下载设置及下载

计算机及Proteus+KeiC软件

学习开发套件

项目教学法

15min

3．产品的制作调试

1）学生完成对热释电红外报警器电路的制作调试

2）列写调试方法及步骤

3）记录发现的问题和解决问题的方法

计算机及KeilC软件

学习开发套件

万用表

试验法

75min

检查：

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．质量检验

全加器功能检验

学习开发板

万用表

测试法

15min

2．填写检查单

学生填写检查单

项目检查单

评价法

10min

评估：

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．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

15min

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

10min

学习情境（项目）小结

讲稿格式：

教学单元（项目）5

一、资讯：

1．下发项目任务：

项目实施任务书-热释电红外报警器制作，任务书见附录1

项目实施任务书-光电转速计制作，任务书见附录1

项目实施任务书-寻迹小车制作，任务书见附录1

2．布置任务

1）交代项目任务

2）发放相关学习资料

热释电红外报警器制作，学习资料见附录2

光电转速计制作，学习资料见附录2

寻迹小车制作，学习资料见附录2

3．热释电红外报警器/光电转速计/寻迹小车设计的软硬件基本知识

1）光电效应及其分类

2）光电传感器组成及其工作原理

4．热释电红外报警器/光电转速计/寻迹小车原理分析

1）组成和工作原理

2）原理图设计

3）软件框图设计及其代码编写

二、计划：

1．项目分组

每2人1组，每人制作1块电路板，可以共同合作讨论设计、布局、制作和调试）

2．制定项目执行计划

执行计划样本见附录3

三、决策

1.确定项目执行计划

2.清点配件，包括数量和好坏的检测

3.小组成员按照电子产品生产管理模式分配工作任务

四、实施

实施记录文件（工作单、记录表等）

五、检查

检查标准

检查单

六、评估

1．评价表

2．资料整理要求

（附：

将以上资料执行的先后次序附于此页后。

如果资料是一本完整的书，可将整个书附在教案后）

附录1：

项目实施任务书-热释电红外报警器/光电转速计/寻迹小车制作

附录2：

学习资料-热释电红外报警器/光电转速计/寻迹小车制作

附录3：

执行计划样本

附录4：

实施记录文件

项目实施任务书

热释电红外报警器制作

项目描述

随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。

本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统，产品功能如下：

（1）该设计包括硬件和软件设计两个部分。

模块划分为数据采集、键盘控制、报警等模块子函数。

（2）本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。

用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。

终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。

（3）系统可实现功能。

当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声[1]。

（4）红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。

此类装置设计的要点：

其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。

当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。

至于报警可采用声光信号。

要求：

1.每2人1组，每人制作1块电路板，可以共同合作讨论设计、布局、制作和调试。

2.绘制电路原理图和走线图。

3.编制设计开发文档和制作工艺文件。

目标：

通过本次电路的制作，要求学员能够：

1.熟悉光电传感器和热释电红外传感器的工作原理。

2.掌握热释电红外报警器的工作原理和过程。

3掌握电阻、电容、二极管、三极管、热释电红外传感器的选用、识别与检测方法。

4.熟悉熟练焊接技术。

5.了解元件布局的工艺要求。

6.了解连线的走线工艺要求。

6.掌握装配设计开发文档和工艺文件的编制。

项目资讯

1、什么是光电效应？

它可分为哪几类？

2、常见二极管是如何分类的？

本电路中的二极管是何种类？

如何测试？

3、常见三极管是如何分类的？

本电路中的三极管是何种类？

引脚如何分布？

4、如何用万用表区分三极管的e，b，c三极？

5、产品中为什么要加菲涅尔透镜？

6、从测量对象与功能来看，热释电红外传感器的特点是什么？

原理图与PCB图设计

一、原理图及其仿真结果

二、PCB图

制作准备

一、元件明细表

请根据电路图将元器件填入元器件明细表，并根据明细表领取相应元器件及万能电路板。

二、仪表与工具

在制作电路之前应准备好以下仪表与工具：

（1）仪表：

万用表。

（2）工具：

恒温焊台、电烙铁（架）、焊锡、松香、镊子、斜口钳等。

三、教学材料

（1）教材：

《传感器技术》、《传感器应用》资源库

（2）教学资源：

教学课件、引导文、元器件加工工艺卡等

电路制作

一、元件识别

在电路制作之前，应按照原理图及元件清单，将下发的元器件与清单中的元件一一对应，并保证所用的元器件的性能良好。

元件的识别方法请参考教材。

二、规划元件布局

通常，应根据电路板的尺寸及选用元器件的型号、规格等进行布局。

并且电路板上所有元器件的排列应均匀、整齐、紧凑，位于电路板边缘的元器件离边缘的距离应大于2mm。

元件布局应使走线方便，不出现交叉，方便电路的调试。

三、电路走线

规划好元器件布局后，需要在元器件布局的基础上完成电路的走线。

走线时应注意横平竖直，走线最短，不走斜线，不能交叉。

四、元器件成形与焊接

根据元器件的布局，将绘制的电路连线图贴在万能板元件面，再将所有元器件成形插入相应位置，并用电烙铁焊接固定好。

插放元器件时应注意元件的参数、极性，不能接错。

相似元件（如电阻与电阻，电容与电容等）的高度应保持一致。

反面过长的引脚可剪掉，或保留作为连线使用。

然后按照绘制好的电路连线图，完成电路线路的焊接。

五、编制装配工艺文件

依照刚才的元器件成形及装配过程，编制元器件加工工艺卡、设计文档。

总结与提高

一、自我总结

1.请总结你在整个任务完成过程中做得好的是什么？

还有什么不足？

有何打算？

2.你在整个任务完成过程中出现了哪些问题？

你是如何解决的？