光敏传感器(教学用)
第十四课让机器人感光——光敏传感器的应用
案例分析新课程NEW CURRICULUM第十四课让机器人感光———光敏传感器的应用肖春莉（新疆阿勒泰地区青河县中学）一、说教材本节课是新疆科学技术出版社《初中信息技术》九年级下册第三单元第十四课的内容，是机器人光敏传感器的新内容。
所以说如何让学生能够了解机器人的感光功能，是我在进行教学设计时的一项重要内容。
另外，这本教材讲解的环节比较粗略，学生操作起来可能会有些困难。
所以教师的引导就显得很重要。
二、教学目标1.知识与技能（1）了解光敏传感器的组成、特点、工作原理。
（2）学会在程序中应用光敏传感器。
2.过程与方法通过教师引导，提出学习任务，学生自主学习的方法。
3.情感、态度与价值观（1）培养学生的自主学习意识和合作能力。
（2）增强学生发现问题、解决问题的能力。
三、教学重、难点1.教学重点（1）光敏传感器在程序流程中的运用。
（2）机器人靠近光源的设计。
（3）机器人扑灭火焰的流程设计。
2.教学难点机器人靠近光源流程设计中参数的设置。
四、学情分析上这节课的是九年级（4）班的学生，这个班的学生学习能力一般，学习主动性稍微差点，平时需要教师指导的比较多。
在这节课之前，学生已经掌握了流程设计的一些方法。
针对这个班的学生，如何激发学生的学习主动性，是上课的关键。
五、教学过程（一）游戏引入请一位同学上来，老师给他蒙上眼睛，然后按照老师的要求走到机房门口，看看这位同学是如何实现的？（学生观察）摘掉布，同样让这位同学走到机房门口，大家看看这位同学的表现又如何？引入眼睛的重要性，但更重要的是要感光，那么，机器人是不是也是用眼睛来感受光的呢？（引入本课课题：让机器人感光———光敏传感器的应用）（二）新课1.光敏器件的认识（1）光敏器件的定义。
（2）光敏电阻的工作原理。
（3）机器人的光敏探测使用。
2.亮度检测及显示模块的使用（1）亮度检测模块在程序中的使用及参数设置。
（2）显示模块在程序中的使用及参数设置。
（突出强调火焰值）（三）任务驱动任务一：根据书中提示，自主尝试着制作扑灭火焰的流程。
光敏传感器ppt
分别连接到开发板
测光亮
打开串口检测亮度数据
怎样使用光线传感器控制LED灯？
首先设置光敏传感器最大、最小值
声光控开关
声光控开关是由声音量和光照度来控制的墙壁开关，当环境的亮度 达到某个启。
照相机
光敏传感器三根引脚的连线：
S：Ao V:3.3V G:接地（GND）
本节课所需教具
把杜邦线连接到光敏传感器上面
S:AO V:3.3V G:接地
两边分别插入杜邦线
光敏传感器模块
---------检测外界光照变化 将光信号转化为电信号
发光强度的单位是坎德拉（cd/㎡）
光敏传感器 是指能感受 光亮度并转 换成可用输 出信号的传 感器。
工作原理
上面有个光敏电阻，光敏电阻的阻值会随光照强度变化而变化。 光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组 成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量 转换为光信号的变化即可。
功能特点：
1、可根据外界环境光线的明暗，对照明设备进行控 制，并且配合光电隔离输入控制模块，实现对场景 （全开、全关等）、灯光、窗帘、空调等的控制； 2、同时设定延时功能，防止光线瞬间变化的干扰。
太阳能草坪灯
太阳能草坪灯是一种绿色能源灯具，具 有安全、节能、环保、安装方便等特点。 太阳能草坪灯主要由光源、控制器、蓄 电池、太阳能电池组件及灯体等部件组 成。其在有光照射下，通过太阳能电池 将电能存储于蓄电池，在无光情况下， 通过控制器将蓄电池电能送入负载 LED 中。适用于住宅社区绿草地美化照明点 缀、公园草坪美化点缀
六年级下册信息技术课件 - 第9课 使用光敏传感器 人教新课标 (共15张PPT)
右光敏传感器检测值的差和平均值。一般说来， 模块的检测值是0~255 的整数。光线越暗，检测值越大。
默认情况下，利用 模块获得的是平均值。
• 试一试 • 右击模块，打开“亮度检测模决”对话框，分别选中
“左”“右”“偏差”等选项，然后下载并运行程序，观察显示的 变化。 • 二、避光奏乐 • 利用 模块获取光敏传感器检测到的光信号以后，可以用光信号指挥 机器人工作。
项。
• 第3步：单击 按钮。 • 第4步：右击模块，打开“显示模块”对话框。 • 第5步：选定第一个“引用变量”选项，打开“变量百宝箱”对话框。 • 第6步：单击对话框中的“亮度”按钮 ，再单击“亮度变量一”框，、
使它的右侧出现 标记。 • 第7步：依次关闭打开的对话框。 • 第8步：以“显示亮度”为文件名保存文件。 • 第9步：下载并运行这个程序。改变机器人左前方的亮度，可以看到液 晶显示屏上数值的变化。
一，检测光信号 编流程图程序时，通过 模块可以获取光敏传感器的检测值。
• 动手做 显示左光敏传感器的检测值。 • 第1步：启动VJC，打开流程图编辑窗口，搭建的流程图。添加 模
块时， 应该先选定“传感器模块库”面板中的“亮度检测”按钮 。 • 第2步：右击 模块，打开“亮度检测模块”对话框，选定“左”选
试一试 让机器人分别显值存放到相应的“变量一”中。例如，
“亮度检测”模块默认把检测值放到“亮面度变量一”中。 右击检测模块，在打开的检测模块对话框中可以指定变量来 存放检测值。在流程图程序中，最多可以调用三个同类的变 量。例如，通过“变量百宝箱”对话框，可以指定“亮度变 量一”“亮度变量二”或“亮度变量三”。
我的收获 1 2 3
传感器原理及应用教程专用学习教案
传感器原理及应用教程专用学习教案教案内容：一、教学内容：本节课主要讲解传感器原理及应用，教材章节为第五章第一节《传感器的基本原理与分类》。
内容包括：传感器的定义、分类、基本原理，以及常见传感器的特点与应用。
二、教学目标：1. 让学生了解传感器的定义和分类，掌握传感器的基本原理。
2. 使学生熟悉常见传感器的特点和应用，提高实际操作能力。
3. 培养学生的创新意识和团队协作能力。
三、教学难点与重点：重点：传感器的基本原理，常见传感器的特点与应用。
难点：传感器的工作原理和实际应用中的问题解决。
四、教具与学具准备：教具：多媒体教学设备、传感器实验装置。
学具：实验手册、笔记本、测量工具。
五、教学过程：1. 实践情景引入：通过展示一辆智能汽车，让学生思考汽车是如何感知周围环境的。
2. 理论知识讲解：（1）传感器的定义：传感器是一种能够感受非电学量并将其转换为电学量的装置。
（2）传感器的分类：按工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等。
（3）传感器的基本原理：传感器的工作原理主要包括转换原理、检测原理和处理原理。
3. 例题讲解：以温度传感器为例，讲解其工作原理、特点和应用。
4. 随堂练习：让学生分析不同类型的传感器在实际应用中的优缺点。
5. 实验操作：分组进行传感器实验，让学生亲身体验传感器的工作原理和应用。
6. 课堂讨论：让学生分享实验心得，讨论传感器在实际应用中可能遇到的问题及解决方法。
六、板书设计：传感器的基本原理与分类1. 传感器的定义2. 传感器的分类3. 传感器的基本原理转换原理检测原理处理原理4. 常见传感器的特点与应用七、作业设计：1. 请列举三种常见的物理传感器，并简要介绍其工作原理和应用。
答案：温度传感器、压力传感器、光敏传感器。
2. 请分析一只智能家居系统中，湿度传感器和光照传感器的作用。
答案：湿度传感器用于监测室内湿度，光照传感器用于监测室内光照强度，以调节家居设备的工作状态，提高生活质量。
光敏传感器的认识
光敏传感器的认识光敏传感器（光敏器件）是一类可以感知光线强度的传感器，它们在不同的应用中被广泛使用。
这些传感器对光的敏感度可以因器件类型和用途而异。
以下是光敏传感器的一些常见类型和基本认识：1. 光敏二极管（Photodiode）:-光敏二极管是一种半导体器件，其电流与入射光的强度成正比。
当光照射在光敏二极管上时，电荷被产生，并且这个电荷流动的电流被用作测量光的强度。
它们常用于光电探测、光通信等领域。
2. 光敏电阻（Photocell or LDR - Light-Dependent Resistor）:-光敏电阻的电阻值随光的强度而变化。
在弱光条件下，电阻较大；而在强光条件下，电阻较小。
这种特性使得光敏电阻常被用于光敏电路和自动照明系统中。
3. 光敏晶体管（Phototransistor）:-光敏晶体管是一种光敏二极管的变种，具有放大功能。
当光照射到光敏晶体管时，电流增大，可以用于检测光的强度并产生电信号。
它在一些需要检测光强度并进行放大的应用中很有用。
4. 光敏电容（Photocapacitor）:-光敏电容是一种光敏器件，其电容值随光的强度而变化。
光敏电容被用于一些需要检测光强度并转换为电容变化的应用中。
5. 光敏传感器模块（Light Sensor Module）:-这是一种集成了光敏传感器的模块，通常包括前端的光敏元件和后端的信号处理电路。
这种模块化设计使得它们更容易在电子项目中使用，无需过多的电路设计。
应用领域包括光控开关、自动照明系统、光电传感器、相机的自动曝光控制等。
选择适当类型的光敏传感器通常取决于应用的需求，例如对灵敏度、响应时间、工作光谱范围等的要求。
光敏传感器使用说明
BB=1;
TR1 = 0;
while(1);
}*/
}
/*if((AA==0)&(temp<=20))
{
temp = 0;
BB = 0;
}
if((AA==0)&(temp>=30))
sbit AA = P2^0;
sbit BB = P0^0;
void init()
{
TMOD = 0x11;
TH0 = (65535-50000)/256;
TL0 = (65535-50000)%256;
EA = 1;
TR0 = 1;
ET0 = 1;
TH1 = (65535-50000)/256;
//TR1 = 1;
//if((AA==0)&&(temp1==50))
//if(temp1==10)
//{
// {
if(AA==0)
// temp1 = 0;
//flag1 = 1;
BB=!BB;
}
}
//TR1=1;
// temp1= 0;
// TR1=0;
}
}
/*if(AA==1)
{
TR1 = 1;
if((AA==1)&&(temp1>=80))
{
temp1 = 0;
//flag1 = 1;
BB=1;
TR1 = 0;
while(1);
}
} */
/*else
{
if(AA==1)
《第9课 使用光敏传感器》教学设计教学反思-2023-2024学年小学信息技术人教版三起01六年级下
《使用光敏传感器》教学设计方案（第一课时）一、教学目标本课的教学目标是使学生能够：1. 理解光敏传感器的基本概念及其在日常生活中的应用；2. 掌握光敏传感器的工作原理及正确使用方法；3. 培养学生的科技实践能力和创新探索精神，激发对信息技术的兴趣。
二、教学重难点本课的教学重难点为：重点：光敏传感器的原理及其应用场景的解析。
难点：学生能够自主操作，正确连接光敏传感器并观察其反应。
三、教学准备为确保本课教学的顺利进行，需做好以下准备：1. 准备足够数量的光敏传感器及其配套的实验器材；2. 制作包含光敏传感器原理、应用及操作步骤的多媒体课件；3. 确保教室内的信息技术设备正常运行，如投影仪、电脑等；4. 准备相关安全措施，确保学生在操作过程中的安全。
通过上述条件都满足后，我们可以顺利地开展教学活动。
教师可以在这样的环境下，充分展示教学内容，学生也能在安全、舒适的环境中学习新知识。
同时，设备的正常运行对于教学的顺利进行至关重要。
比如投影仪的清晰度、电脑的稳定性，这些都直接关系到教学质量的优劣。
我们应当定期进行设备的维护和检修，确保其始终处于最佳的工作状态。
至于安全措施的准备，更是重中之重。
我们必须确保学生在操作设备或者进行实验时，有足够的保护措施，防止意外事故的发生。
这包括但不限于设备的正确使用方法教学、安全警示标识的设置、以及在必要时提供必要的防护装备。
总之，只有设备正常运行和充分的安全措施准备，我们才能为教学活动提供有力的保障，使学生在安全、高效的环境中学习和成长。
四、教学过程：本课时的教学过程设计，我们将紧密围绕“使用光敏传感器”这一主题，通过理论讲解、实践操作、互动交流和总结反馈等环节，让学生充分理解光敏传感器的工作原理和实际应用。
（一）导入新课首先，教师将通过展示一些生活中与光有关的现象和物品，引导学生思考其背后的工作原理。
通过此方式激发学生兴趣，自然过渡到光敏传感器的话题上。
例如，可以展示不同环境下的光线变化，询问学生是否注意到这些变化，并引导他们思考这些变化是如何被捕捉和识别的。
-光敏传感器PPT(共12张)
内光电效应(ɡuānɡ diàn xiào yìng)
• 光照射在半导体材料上，材料中处于价带 的电子吸收光子能量，通过禁带跃入导带， 使导带内电子浓度和价带内空穴增多，即 激发出光生电子-空穴对，从而使半导体材 料产生电效应。光子能量必须大于材料的 禁带宽度ΔEg才能产生内光电效应。
• 内光电效应按其工作原理可分为两种：光 电导效应和光生伏特效应。。
第6页，共12页。
光电管
• 它是个装有光阴极和阳极的真空玻璃管，结构如图1 所 示。图2 阳极通过RL与电源连接在管内形成(xíngchéng)电 场。光电管的阴极受到光照射后便发射光电子，这些光 电子在电场作用下被具有一定电位的阳极吸引，在光电 管内形成(xíngchéng)空间电子流。电阻RL上产生的电压降 正比于空间电流。
第4页，共12页。
光电效应：光照射在物体上可以看成(kàn chénɡ)是一连串的具有 一定能量的光子轰击这些物体的表面；光子与物体之间的联接 体是电子。所谓光电效应是指物体吸收了光能后转换为该物体 中某些电子的能量而产生的电效应。光电效应可分成外光电效
应和内光电效应两类。
外光电效应：在光的照射下，使电子逸出物体表面而产 生光电子发射的现象称为外光电效应
高电平，继电器K得电吸合，其常开触点K1闭合(bìhé)，路灯EL通电发光。
R2与C3组成干扰脉冲吸收电路，可防止因短暂光线（如雷电闪光、 车辆灯光等）干扰电路的正常工作。由于时基集成电路组成的施密特触 发器具有V,D/3的回差电压，从而可避免继电器在光控临界点处的频繁 跳动而造成路灯EL的闪亮。本电路除可用于白炽灯自动控制外，也可
第8页，共12页。
光控照明灯应用(yìngyòng)传感器
传感器教学设计教案
传感器教学设计教案一、教学内容1. 传感器的基本概念与分类2. 常用传感器的工作原理及其特点3. 传感器在实际应用中的案例分析二、教学目标1. 让学生掌握传感器的基本概念、分类及工作原理，提高学生的理论知识水平。
2. 培养学生运用传感器解决实际问题的能力，提高学生的实践操作技能。
3. 激发学生对传感器技术及其应用的兴趣，培养学生的创新意识和团队协作精神。
三、教学难点与重点1. 教学难点：传感器的工作原理及其在实际应用中的案例分析。
2. 教学重点：传感器的分类、原理及其在工程实践中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、传感器实物、实验装置等。
2. 学具：学习手册、笔、计算器等。
五、教学过程1. 导入新课通过展示传感器在生活中的应用实例，引发学生对传感器技术的好奇心和兴趣。
2. 知识讲解（1）传感器的定义与分类（2）常用传感器的工作原理及其特点（3）传感器在实际应用中的案例分析3. 实践操作（1）分组讨论：让学生针对某一实际应用场景，选择合适的传感器进行设计。
（2）实验演示：展示传感器的工作原理及其实际应用。
（3）随堂练习：让学生根据所学知识，完成传感器相关的设计题目。
4. 知识巩固5. 课堂小结通过提问、讨论等方式，检验学生对本节课知识的掌握情况。
六、板书设计1. 传感器及其应用2. 内容：（1）传感器的定义与分类（2）常用传感器的工作原理及其特点（3）传感器在实际应用中的案例分析七、作业设计1. 作业题目：（1）简述传感器的定义、分类及其应用。
（2）列举三种常用传感器的工作原理及其特点。
（3）针对某一实际应用场景，设计一个简单的传感器应用方案。
2. 答案：（1）传感器的定义：传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。
（2）传感器的分类：按工作原理可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等。
（3）传感器应用案例：温度传感器在空调系统中的应用、压力传感器在汽车刹车系统中的应用等。
光敏传感器的用法 -回复
光敏传感器的用法-回复光敏传感器是一种能够监测和测量光线强度的电子设备。
它可以转换光信号为电信号，常用于自动光控系统、光源亮度调节、无人机的导航、照明设备等各种应用领域。
本文将详细介绍光敏传感器的原理、结构、使用方法以及应用案例。
一、光敏传感器的原理光敏传感器的原理基于内部的光电效应。
当光线照射到光敏传感器的光敏元件上时，光子会与光敏元件中的电子相互作用。
这个相互作用将导致电子的能级发生变化，从而产生一个电流。
传感器内部的电子元件将捕获和测量这个电流，并将其转换为电信号输出。
二、光敏传感器的结构光敏传感器通常由光敏元件、前端电路和信号处理器组成。
光敏元件是最核心的部分，其材料选择和结构设计直接影响传感器的性能。
常见的光敏元件包括光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。
前端电路用于放大、滤波和处理原始的电信号，以提高传感器的灵敏度和响应速度。
信号处理器将电信号转换为数字信号，并进行进一步处理和分析。
三、光敏传感器的使用方法1. 连接电路：将光敏传感器与电路板或控制系统连接。
通常需要使用导线将传感器的引脚与电路板上的相应引脚连接起来。
2. 程序编写：根据具体应用的需求，编写相应的程序来控制光敏传感器的工作。
可以使用不同的编程语言和开发环境，如C语言、Arduino或树莓派。
3. 测试和校准：在使用光敏传感器之前，需要进行测试和校准来确保其准确性和稳定性。
可以使用标准光源、光强度计等工具来进行测试和校准。
四、光敏传感器的应用案例1. 自动光控系统：光敏传感器可以在室内或室外环境中监测光线强度，并根据实时的光强度数据来调节照明设备的亮度。
2. 光源亮度调节：光敏传感器可以实现对光源亮度的自动调节，例如车辆前照灯的自动调光功能。
3. 无人机的导航：光敏传感器可以用于无人机的导航系统，以测量周围环境的光照强度，帮助无人机定位和避开障碍物。
4. 心率检测：光敏传感器也可以用于测量人体的心率。
通过将光敏传感器放置在皮肤上，并利用血脉的脉搏特征，可以准确测量心率。
光敏传感器实验报告
光敏传感器实验报告光敏传感器实验报告引言：光敏传感器是一种能够感知光线并将其转化为电信号的器件。
它在日常生活中有着广泛的应用，比如自动照明系统、光电开关、摄像机等。
本实验旨在通过搭建一个简单的光敏传感器电路，探究其工作原理和性能特点。
实验材料：1. 光敏传感器（LDR）2. 电阻（可变电阻和固定电阻）3. 电源4. 示波器5. 电线和连接器实验步骤：1. 将光敏传感器与可变电阻串联，再将其与电源和示波器相连。
2. 打开电源，调节可变电阻的电阻值，观察示波器上的波形变化。
3. 在不同光照条件下，重复步骤2，记录观察结果。
实验结果：在实验中，我们发现光敏传感器对光线的感应非常敏感。
当光照强度增加时，传感器的电阻值减小，示波器上的波形振幅增大；而当光照强度减小时，传感器的电阻值增加，示波器上的波形振幅减小。
讨论：1. 光敏传感器的工作原理是什么？光敏传感器内部有一个光敏元件（通常是一种半导体材料），当光线照射到该元件上时，光子的能量会激发内部电子，使其跃迁到导带中，从而改变材料的电阻值。
因此，光敏传感器的电阻值与光照强度成反比关系。
2. 光敏传感器的特性有哪些？光敏传感器具有以下特性：- 灵敏度：光敏传感器对光线的感应程度，灵敏度越高，传感器的电阻值变化越大。
- 响应速度：传感器对光照变化的响应速度，一般以毫秒为单位，响应速度越快，传感器对光照变化的反应越及时。
- 波长范围：传感器对光线波长的感应范围，不同的传感器对不同波长的光线有不同的响应能力。
- 线性度：传感器输出信号与输入光照强度之间的线性关系，线性度越好，传感器输出信号与光照强度的关系越准确。
3. 光敏传感器的应用领域有哪些？光敏传感器在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：- 自动照明系统：通过感知周围光线的强弱，控制灯光的开关和亮度，实现自动照明。
- 光电开关：利用光敏传感器感知物体的接近或离开，控制电路的开关。
- 摄像机：光敏传感器是数字摄像机中的核心元件，能够将光线转化为电信号，实现图像的采集和传输。
《第9课 使用光敏传感器》学历案-小学信息技术人教版三起01六年级下册
《使用光敏传感器》学历案（第一课时）一、学习主题本课时学习主题为“使用光敏传感器”。
在这个主题下，学生们将学习光敏传感器的基本原理，以及在信息技术领域中的初步应用。
通过实际操作和理论学习，学生们将了解光敏传感器是如何工作的，并初步掌握如何使用光敏传感器进行一些简单的项目设计。
二、学习目标1. 了解光敏传感器的定义、原理及功能。
2. 认识光敏传感器的基本构造及其主要部件。
3. 掌握使用光敏传感器进行简单的项目实验方法。
4. 培养观察力、动手能力及团队合作精神。
三、评价任务1. 理论测试：通过课堂小测验，检验学生对光敏传感器基本原理的理解程度。
2. 实践操作：学生需独立完成一个简单的光敏传感器实验，并记录实验过程和结果。
3. 小组展示：小组内成员需共同完成一个综合项目，并由小组代表进行展示，展示内容包括项目构思、实验过程及结果分析等。
4. 反思报告：学生需在课后完成一份关于本课时学习的反思报告，总结学习收获及需要改进的地方。
四、学习过程1. 导入新课：通过实物展示或视频演示，激发学生兴趣，引出光敏传感器的概念及其在信息技术中的应用。
2. 理论学习：讲解光敏传感器的定义、原理及功能，让学生了解其基本构造和主要部件。
3. 实验操作：指导学生进行简单的光敏传感器实验，如光线强弱检测等，让学生亲自动手操作，加深理解。
4. 小组活动：学生分组进行综合项目设计，如设计一个基于光敏传感器的自动灯光控制系统等，培养学生团队合作精神和创新能力。
5. 课堂总结：总结本课时学习内容，强调重点和难点，回答学生疑问。
五、检测与作业1. 课堂检测：通过课堂小测验，检验学生对光敏传感器基本原理的理解程度。
2. 实验报告：学生需完成实验报告，记录实验过程和结果，分析实验数据，并总结实验心得。
3. 综合项目报告：小组内成员共同完成综合项目报告，包括项目构思、实验过程及结果分析等，并由小组代表进行展示。
4. 反思作业：学生需在课后完成一份关于本课时学习的反思报告，总结学习收获及需要改进的地方。
第2章 光敏传感器
光照度lx
单位为勒克斯 (Lux) 被光均匀照射的物体，距离该光源1米处， 在1m²面积上得到的光通量是1lm时，它的 照度是1lux。习称“烛光米”。 黑夜：0.001—0.02；月夜：0.02—0.3；阴 天室内：5—50；阴天室外：50—500；晴 天室内：100—1000；夏季中午太阳光下的 照度：约为10*9次方；阅读书刊时所需的 照度：50—60；家用摄像机标准照度： 1400。
光敏电阻的伏安特性
在一定照度下，光敏 电阻两端所加的电压 与光电流之间的关系 光敏电阻都有最大额 定功率、最大额定电 流和最高工作电压
光敏电阻的光照特性
光敏电阻的光电流 与光强之间的关系 由于光敏电阻的光 照特性呈非线性， 因此它不宜作为测 量元件，一般在自 动控制系统中常用 作开关式光电信号 传感元件
光电开关
光电纠偏应用实例
光电式液位开关工作原理图
单位时间里通过某一面积的光能，称为通 过这一面积的辐射能通量。 符号F ，单位为流明（lm） 绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305 * 10³ cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。 为表明光强和光通量的关系，发光强度为 1cd的点光源在单位立体角（1球面度）内 发出的光通量为1lm。 一只40W的日光灯输出的光通量大约是 2100流明。
光电管的缺点
在入射光极为微弱时，能产生的光电流很小， 在测量电路中，容易受到噪声的影响
光电倍增管
光电倍增管由光电阴极、若干倍增极和 阳极三部分组成
入射光能在光电阴极激发电子 倍增极在受到一定数量的电子轰击后能释放 出更多的电子，称为“二次电子” 阳极将这些电子收集起来形成电流
2.2 光电导效应器件及其应用
2.3 光生伏特效应器件
什么是光生伏特效应？
光敏传感器的引脚定义
光敏传感器的引脚定义一、光敏传感器的概述光敏传感器是一种可以感知光照强度的电子元件，它可以将光信号转换为电信号，常用于各种光控制和光测量应用中。
光敏传感器一般由光敏元件和驱动电路组成，而光敏元件是感光材料制成的，可以对光信号产生电流响应。
为了正确使用光敏传感器，了解光敏传感器的引脚定义是非常重要的。
二、光敏传感器的引脚定义光敏传感器一般有三个引脚，分别是VCC、GND和OUT。
1. VCC（电源引脚）VCC引脚通常连接到正向直流电源，提供工作电压给光敏传感器。
光敏传感器要正常工作，就需要一个稳定的电源电压。
在连接光敏传感器时，务必注意VCC引脚的电压要和光敏传感器的工作电压要求匹配，否则会导致光敏传感器不能正常工作或损坏。
2. GND（地引脚）GND引脚通常连接到负向直流电源或地线，作为电路的电流回路。
连接GND引脚能够提供稳定的参考电平，以保证光敏传感器的正常工作。
在连接光敏传感器时，务必将GND引脚连接到正确的地线或负向电源。
3. OUT（输出引脚）OUT引脚是光敏传感器输出的电信号引脚。
光敏传感器感知到光照强度后，会将光信号转换为电信号输出到OUT引脚上。
根据不同的光敏传感器类型，输出电信号的方式也会不同，例如模拟输出或数字输出。
在连接光敏传感器时，根据需要选择正确的引脚连接方式，并根据传感器 datasheet 上的定义使用输出信号。
为了更好地理解光敏传感器的引脚定义，下面给出一个简单的光敏传感器连接示意图：VCC -------- 正向直流电源GND -------- 负向直流电源或地线OUT -------- 微控制器的输入引脚或其他接收器以上是典型的光敏传感器连接方式，具体连接方式还需要根据具体的项目需求和传感器类型来确定，但基本的引脚定义通常是不变的。
四、光敏传感器的使用注意事项在使用光敏传感器时，有几个注意事项需要特别关注：1. 工作电压匹配务必根据光敏传感器的要求提供正确的工作电压。
光敏传感器
第1章绪论1.1 设计目的在学习了光敏传感器技术理论课和进行了基础实验后，进行课程设计，目的是进一步提高学生运用所掌握的数字电子电路的分析和设计方法与分析实际电路的基本技能，并了解基本单元电路在实际生活中的应用。
通过课程设计，使学生加强对光敏传感器技术的理解，学会查阅资料、方案比较以及设计、制作、调试等技能，增强分析、解决实际问题的能力。
要求对光敏传感器技术基础知识有较全面和深刻的理解。
通过此次课程设计，使所学的光敏传感器技术知识进行全面的复习和总结，巩固所学的理论知识。
通过理论与实践相结合，提高分析问题和解决问题的能力。
学会使用规范、标准及有关设计资料。
初步掌握设计步骤和基本内容，掌握编写设计说明书的基本方法。
在制作光敏传感器过程中得到了初步锻炼。
1.2 设计的主要内容1. 设计制作一个光敏传感器应用电路。
2. 光照检测部分可利用光敏电阻传感器作为检测元件。
3. 通过电位器调节感光灵敏度。
4. 电气设备的选择。
5. 当光线低于设定值时，LED灯点亮。
1.3 设计要求1.能够按照要求独立完成课程设计部分；2.学会查阅技术手册和文献资料；3.进一步熟悉常用集成电路的设计方法；4.初步掌握电路的调试技能和故障排除方法；5.填写设计任务书，撰写课程设计论文。
第2章光敏传感器设计方案分析2.1传感器的作用现在的信息技术发展革命，用人自身感觉器官既无法得到准确的数据，同时对很多无法用器官感测的事物不得不望而止步，而传感器就是一种代替人的感觉器官来获取信息、数据的媒介。
在工业生产中，对于高精密的产品要接助各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。
因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。
在医学中，借助传感器能够更好分析病因，得到一个好的治疗方案。
在科研究中，传感器更具有突出的地位。
许多领域人的感官还有简易的传感器根本无法得到精确的数据，必须借助高精密的传感器来实现分析测量。
光敏传感器使用手册
光敏传感器使⽤⼿册光敏传感器使⽤教程光电⼆极管（也称光敏⼆极管）是将光信号变成电信号的半导体器件, 是在反向电压作⽤之下⼯作的。
它的核⼼部分也是⼀个PN结，和普通⼆极管相⽐+，在结构上不同的是，为了便于接受⼊射光照，PN结⾯积尽量做的⼤⼀些，电极⾯积尽量⼩些，⽽且PN结的结深很浅，⼀般⼩于1微⽶。
光电⼆极管没有光照时，反向电流很⼩（⼀般⼩于0.1微安），称为暗电流。
当有光照时，携带能量的光⼦进⼊PN结后，把能量传给共价键上的束缚电⼦，使部分电⼦挣脱共价键，从⽽产⽣电⼦---空⽳对，称为光⽣载流⼦。
它们在反向电压作⽤下参加漂移运动，使反向电流明显变⼤，光的强度越⼤，反向电流也越⼤。
这种特性称为“光电导”。
光电⼆极管在⼀般照度的光线照射下，所产⽣的电流叫光电流。
如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，⽽且这个电信号随着光的变化⽽相应变化。
光敏⼆极管特性曲线光电流---正电压特性短路电流---照度特性波长分布特性光敏⼆极管的特点：1、应⽤时反向偏置连接；2、没光照射，呈现极⾼阻值；3、有光照射时，电阻减⼩；4、可作光控关关光敏⼆极管的符号及接线图光敏⼆极管符号光敏⼆极管接线图光电⼆极管与光电三极管的联系与区别光电⼆极管、光电三极管是电⼦电路中⼴泛采⽤的光敏器件。
光电⼆极管和普通⼆极管⼀样具有⼀个PN结，不同之处是在光电⼆极管的外壳上有⼀个透明的窗⼝以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中⽂字符号⼀般为VD。
光电三极管除具有光电转换的功能外，还具有放⼤功能，在电路图中⽂字符号⼀般为VT。
光电三极管因输⼊信号为光信号，所以通常只有集电极和发射极两个引脚线。
同光电⼆极管⼀样，光电三极管外壳也有⼀个透明窗⼝，以接收光线照射。
为了使⽤的便利，经常把远红外接收器做成⼀个光敏传感器模块，光敏传感器模块及其电路原理图如下所⽰：光敏传感器模块⼯作电压为+5V，具有数字量电平信号和模拟量电平信号输出，在使⽤过程中，可以根据需要，选择数字量电平信号或模拟量电平信号。
《第9课使用光敏传感器》作业设计方案-小学信息技术人教版三起01六年级下册
《使用光敏传感器》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本课作业设计的目标是让学生了解光敏传感器的原理与基本应用，通过实际操作，初步掌握光敏传感器与信息处理软件的基本连接与使用方法。
学生能够运用所学知识解决简单的实际问题，提高他们的信息技术实践能力和创新意识。
二、作业内容1. 理论知识学习：通过教学视频和课件学习光敏传感器的工作原理及常见应用。
了解传感器与外界环境的互动过程和它如何转化物理变化为可处理的信息。
2. 实验器材准备：学生在家长或教师的指导下，准备所需器材，包括光敏传感器、连接线、微控制器（如Arduino）及相关软件（如Scratch或C语言编程软件）。
3. 实验操作实践：- 搭建连接：指导学生按照教程正确搭建光敏传感器与微控制器的连接。
- 编程入门：学习并编写简单的程序代码，使微控制器能够通过光敏传感器读取环境光线的变化。
- 测试运行：将程序上传至微控制器，观察并记录光敏传感器在不同光线条件下的反应。
4. 创新设计挑战：尝试设计一个小型项目，如自动灯光控制开关或光线亮度指示器等，运用光敏传感器检测光线变化并执行相应的动作。
三、作业要求1. 理论知识学习：学生在家观看教学视频或查阅资料后，要能清晰阐述光敏传感器的基本概念和工作原理。
2. 实验操作实践：要求每个学生亲自操作实验器材，认真完成每个步骤的实践，并在课堂上演示和讲解自己的程序编写过程和结果。
3. 创新设计挑战：鼓励学生发挥想象力和创造力，设计出有实用价值的项目。
项目需包含光敏传感器的应用，并能够展示其功能。
4. 作业记录：学生需记录实验过程中的问题和解决方法，以及创新设计项目的详细步骤和结果。
四、作业评价1. 过程评价：教师根据学生在实践操作中的表现、问题解决能力以及态度等方面进行评价。
2. 结果评价：教师检查学生的作业记录和创新设计作品，给予综合评价和建议。
3. 小组评价：鼓励学生在小组内交流与分享，相互评价实践操作过程与结果，取长补短。
光敏传感器(光敏传感器)
光电效应
外光电效应 内光电效应
第一节 光敏传感器基础知识
二、光敏器件与光电效应
1）外光电效应 在光线作用下使电子逸出物质表面的现象。其中 向外发射的电子称为光电子，能够承受光电效应 的物质称为光电材料。 基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增 管（将微弱光信号转换成电信号的真空电子器件。 ）等
第二节 常用光敏传感器工作原理
五、光电池 4.光电池特性 (a) 光照特性
不同光照度下，光电流和光生电动势是不同的。
短路电流与光照度成线性关系；开路电压与光照度是非线性的。 光电池作为测量元件使用时，应把它当作电流源的形式来使用。
第二节 常用光敏传感器工作原理
五、光电池 4.光电池特性
(b) 光谱特性 光电池对不同波 长的光，灵敏度 是不同的。
第一节 光敏传感器基础知识
二、光敏器件与光电效应
1.光敏器件 把光信号转换为电信号的一种元器件。 常用的光敏器件有：光敏电阻、光敏二极管、 光敏三极管、光电池、热释电红外热敏器件等。 光敏器件的工作基础是光电效应。 2.光电效应 光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变 化的物理现象。 3.光电效应的分类
硅光电池的温度特性(照度1000lx)
第二节 常用光敏传感器工作原理
五、光电池 5.光电池应用 （1）光电池作光伏器件，利用光伏作用直接把太阳 能转换成电能，即太阳能电池
（2）光电池作光电转换器件，用于光电检测与指导 控制系统中
第二节 常用光敏传感器工作原理
六、红外热释电传感器 1.概述 （1）红外辐射 红外辐射本质上时一种热辐射。任何物体，只要 它的温度高于决定零度（-273度），就会向外发射 红外线。 （2）红外传感器分类 光电型 热电型（热释电红外传感器） （3）热释电红外传感器的热释电效应 由于温度变化引起电介质表面产生的电极化现象
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阳极A
阴极K
如果在光电阴极上由于入射光的作用发射出一个电子， →这个电子将被第一倍增极的正电压所加速而轰击第一倍增 极→第一倍增极有多个二次光电子发出→这些电子又轰击第 二倍增极→产生更多的二次电子发出→经过n个倍增极后，电 子数目得到倍增→光电倍增管的放大倍数是很高的。
阳极A
阴极K
ns np
定义：二次电子发射系数——
极面上光通量的比值。
SA iA
充气光电二极管伏安特性曲线
IA/μA
IA
UA
0
20
40
60
80
UA/V
真空光电二极管 充气光电二极管
充气光电二极管伏安特性曲线
但充气光电二极管两端所加的电压UA不能过高。 原因: ①阳极电压过大，管子会因自激放电而损坏。
②为了降低阴极受正离子的轰击而产生的损耗，阴 极电流也不能过大，所以阳极电压不能过高。
按照光电发射二极管的原理可以分为真空光电二极管 和充气光电二极管两类。
（1）真空光电二极管
玻璃壳内抽成真空。 真空光电二极管的伏安特性曲线
IA/ μA
4 3 2 1 0 20 40 0.11lm
IA UA
当入射光γ>γ0时，可以看出:
0.05lm
0.02lm 60
光通量 /lm
阳极与阴极间的电压UA/V
电能
用光照射光电材料（感应光信号的材料）后，材料本身 的电学性质发生变化。人们可以通过对电信号的测量来了解 光信号的信息。
三、光敏传感器的分类（4类）
1．光电效应传感器
应用光敏材料的光电效应制成的光敏器件。光照射到物 体上使物体电学性质改变（发射电子或电导率发生变化）的 现象。
光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类： (1)外光电效应 在光照射的作用下，物体内的电子逸出物体表面 向外发射的现象称为外光电效应。 基于外光电效应的光电器件有：光电二极管和光 电倍增管等。
1921诺贝尔物理学奖
• A.爱因斯坦 • 对现物理方面的贡 献，特别是阐明光 电效应的定律
光电效应规律
1.任何一种金属都对应一个极限频率γ0,入射光的 频率只有大于极限频率（γ>γ0）,才能产生光电 效应.
2.光电子的最大初动能mv02/2（v0是电子的逸出速 度）与入射光的强度I无关,只随入射光的频率γ 的增大而增大. 3.当入射光的频率大于极限频率时,在单位时间发 射的光电子数N跟入射光的强度I成正比. 4.光电效应的时间<10-9S.
①同一光强下Ia-Ua曲线 中，在0～20V范围内， 阳极电压增大→光电子 到达阳极的数目也增大 →阳极电流急剧增大。
真空光电二极管的伏安特性
IA/ μA
4 3 2 1 0 20 40 0.11lm 0.05lm 0.02lm 60
光通量 /lm
阳极与阴极间的电压UA/V
①当阳极电压大于20V后， 几乎所有发射电子都已 到达阳极，电压再大， 电流几乎不变，曲线平 坦，此部分称为饱和区。 一般工作电压选择在饱 和区但要尽可能小一些。
第二章
光敏传感器
第一节 外光电效应及器件 第二节 光电导效应及其应用 第三节 光生效应器件
第四节 红外热释电光敏器件 第五节 固态图象传感器 第六节 光纤传感器 第七节 新型传感器
一、光敏传感器的基本概念
对光信号的变化作出迅速反映。
将光信号
转换为
电信号
二、光敏传感器的基本原理
光的波粒二象性
光能
光敏传 感器
阳极A
阴极K
如上图，在各个倍增电极上均加上电压，阴极K电位最低， 从阴极开始．各个倍增极E1,E2,E3,E4(或更多)电位依次升高， 阳极A电位最高。阳极收集电子，外电路形成电流输出。
入射光在光电阴极上激发电子，由于各极间有电场存在， 所以阴极激发电子被加速轰击第一倍增极，这些倍增极具有这 样的特性，在受到一定数量的电子轰击后，能放出更多的电子， 称为“二次电子”。
G f g11 g 2 2 g n n
2、光电倍增管的性能参数
（1）灵敏度
灵敏度是衡量光电倍增管将光辐射转换成电信号能力 的一个重要参数。灵敏度单位：μA/lm。 阴极灵敏度 光电倍增管灵敏度 阳极灵敏度 测量时所用的光源一般为钨丝白织灯。 阴极灵敏度SK：光电阴极本身的积分灵敏度。在测量时给光
电阴极和阳极间加上一定的电压，阴极灵敏度可以表示为：
SK iK
K
iK——阴极电流； φK——照在阴极上的光通量
积分灵敏度S——光电器件对连续辐射光通量的反映程度。 光电器件说明书中列出的积分灵敏度值，都是依据标 准辐射源的辐射来测定的。光电器件类型不同，所用的标 准辐射源也不相同。
所以对于阴极灵敏度。要在其后注明测量所用的光源， 有时还需要标出阴极的蓝光、红光或红外光灵敏度。 阳极灵敏度SA：在一定工作电压下阳极输出电流与照射到阴
充气光电二极管伏安特性曲线
充气光电二极管两端所加 的电压UA一般在0～20V范围内
IA
三、光电倍增管
UA
当入射光很微弱时，普通光电管产生的光电流很小， 只有零点几μA，很不容易探测。为了提高灵敏度，常用光 电倍增管对电流进行放大，下图为其内部结构示意图。
1. 结构和工作原理
阳极A
阴极K
阳极A
阴极K
其中：ns——为发射出的二次电子数； np——为打在物体上的电子数。
阳极A
阴极K
若第一个倍增极对光电子的收集效率为f（即收集到的光 电子数与光照产生的光电子数的比率），由n个倍增极，各个 倍增极的二次电子发射系数δ分别为：δ1、δ2、…、δn， 若每个极间的传递效率分别为g1、g2、…、gn，则光电倍增管 的总增益G可表示为：
光电倍增管的结构如图所示。它在玻璃管内由光电阴极、 若干个倍增极以及阳极三部分组成。
倍增极多的可达30级；阳极是最后用来收集电子的，收 集到的电子数是阴极发射电子数的105～106倍。即光电倍增管 的放大倍数可达几万倍到几百万倍。光电倍增管的灵敏度就 比普通光电管高几万倍到几百万倍。因此在很微弱的光照时， 它就能产生很大的光电流。
充气光电二极管伏安特性曲线
IA/μA
IA
UA
真空光电二极管 0 20 40 60 80
UA/V
充气光电二极管
充气光电二极管伏安特性曲线
当入射光γ>γ0时， 可以看出:
起初光电流IA随阴阳极间电压UA的增加而缓慢的增加， 电压UA越高，电流IA增加的越快。 原因：电压UA越高→电子的电场能量越高→碰撞电离数增加→ 气体放大倍数急剧增加→电流IA增加。
下面需要介绍一些光学中常用的概念：
（1）光通量Φ：光源向各个方向射出的光功率，也即单 位时间射出的光能量；以Φ表示。单位：流明（lumen， 简：lm） （2）光强I：光源在单位立体角内辐射的光通量，以I表 示。单位：坎德拉（简：cd）
交接球面积 立体角＝ 球半径
1坎德拉表示在单位立体角内辐射出1流明的光通量。
(2)内光电效应
当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化 ，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发 生于半导体内。 根据工作原理的不同，内光电效应分为光电导效 应和光生伏特效应两类：
2．红外热释电传感器
对光谱中长波（红外线）敏感的器件。 主要利用辐射的红外光（热）照射材料时引起材料电学 性质发生变化的原理制成。
外光电效应深刻的历史意义：
基于外光电效应， 20世纪初的1909年，爱因斯坦明 确提出,光不仅具有粒子性,而且具有波动性，即:波粒二 象性。最终使人们对光的本质有了全面的了解.
1887年，赫兹发现外光电发射现象；斯托列托夫等 人对金属的光电发射进行了研究。爱因斯坦在此基础上提 出了光的波粒二象性。
3．固态图像传感器
高度集成的半导体传感器，以电荷转移为核心。 包括：光电信号转换，信号存储和传输、处理的集成光敏传 感器。 具有体积小、重量轻 、功耗小、成本低等优点，可探测 可见光、紫外线、X射线、微光和电子轰击等。 广泛应用与图像识别和传送。
4．光纤传感器
发光管（LED） 激光管（LD）
发射 的光
真空光电二极管的伏安特性
①随着光通量的增加（光强的增加），产生的光电子数就增多， 所以光电流与光强成正比。
（2）充气光电二极管
光电阴极
光窗
充气光电二极管的结构与真空光电 二极管类似，只是管壳内充有低压惰性 气体（通常是氩气Ar和氖气Ne）
阳极
光
光线通过窗口照射到阴极上产生光电子→阳极电压使 其加速→加速的电子使气体分子电离，形成更多的电子和 离子→这些电子和离子又被加速→与另外的气体分子碰撞 使其电离→产生更多的电子；同时气体电离的正离子又与 阴极碰撞产生光电子→到达阳极的电子数目比真空光电二 极管所产生的电子数目大很多，相当于具有一定的放大倍 数，可达10倍左右。
光强/cd
（2）若入射光子的能量hγ<hγ0，即λ>λ0，无论光强多大，均无 光电子发射，光电流为0。由此说明光的波长必须小于λ0才能产 生光电子，该波长称为阈波长或极限波长。
0
c
0
hc h 0
1.239 10
4
cm
1.24
m
（3）给光电发射材料加反向电压，以阻止 Il/μA 电子运动到吸收板上，测量出无电子到达 时的电压（即检流计中电流为0）→得到逸 出电子的最大能量，它与所吸收光子的频 率成线性关系。
通常人们把检测装臵中发射电子 的极板称为阴极，吸收电子的极板称 为阳极，且将两者封于同一壳内，连 上电极，就成为光电二极管。
光电阴极 光窗
如右图，一般阴极具有一定的几何形状， 用以有效地吸收最大光强（如阴极部分为球 面或半圆筒状）。
阳极