传感器与传感电路技术教案（项目3 气敏传感器应用电路设计）

教案课程名称传感器与传感电路技术任课教师课程类型□A理论eq\o\ac(□,√)B理实一体化□C实践适用专业物联网应用技术本次课标题项目3气敏传感器应用电路设计任务3.1气体传感器典型应用电路分析1.酒精测试仪电路（1）半导体气体传感器（2）LM3914集成电平显示芯片2.空气质量监测电路授课学时2授课班级上课时间第周周第节上课地点第周周第节第周周第节本次课教学目标教学目标K1:能描述气敏传感器的结构及特性M1K2:能描述LM3914集成电平显示芯片的引脚功能及工作原理M1K3:能分析酒精测试仪、空气质量监测电路的结构，描述其原理M2K4:提升质量意识，涵养遵规守法、敬畏生命意识M9教学重点气敏传感器特性LM3914结构及原理教学难点LM3914结构及原理教学方法手段1.教学方法：讲授、讨论、问题引导2.教学手段：多媒体、在线课程、仿真教学资源相关平台在线课程配套资源一、教学基本情况

二、教学实施过程教学环节（时长）教学内容方法手段教师活动学生活动对应教学目标课前1.预学气体传感器知识2.预学LM3914结构及特性任务驱动线上学习设计活动推送资源参与活动K1K2课中导入（5min）酒精测试仪电路案例案例演示设计主题组织讨论思考问题参与讨论K1K2论证新知（70min）1.气体传感器认知（1）TGS-813型气体传感器①引脚：6个引脚，1（3）-4（6）为气敏元件，2-5为加热器②特性：浓度高电阻值小③原理：氧化还原反应改变半导体表面载流子数量④使用：1-3脚短接与2脚同接电源正极；5脚接地，与短接的4-6脚间接负载电阻作为输出端（2）MQ-3型气体传感器①结构：同TGS-813A-B为气敏电阻，H-H为加热器B-H（地）为输出端②特性：负浓度系数，对酒精气体敏感（3）MQ-3型气体传感模块4个脚：电源、地、数字量输出、模拟量输出问题牵引线上线下混合设计问题组织活动（提问、讨论等）解惑释疑反馈评价思考问题参与活动K12.LM3914认知（1）引脚双列直插18个引脚引脚1、18~10：低电平输出驱动LED引脚3、2：电源正、负极引脚6、4：URH正负极。引脚7、8：内部1.25V标准电源正负极引脚9：显示模式，接11脚为点状显示，接3脚为条状显示。引脚5：模拟电压信号输入端问题牵引分析讨论仿真讲解演示案例设计问题组织活动解惑释疑思考问题参与活动记录要点K2（2）内部电路10个分压电阻，分压URH10个电压比较器同相输入电压为(1/10~1)URH10个电压比较器的反相输入端接收由引脚5输入的气体检测信号（3）功能条状显示，输入电压超过i10URH时，VD问题牵引分析推导仿真演示提问测验要点讲解观看K23.酒精测试仪电路分析（1）分析电路结构，填写表3-1（2）分析电路原理，回答问题1~问题6任务驱动问题牵引设计问题组织活动释疑解惑反馈评价回答问题参加活动排疑解惑K3巩固提升（10min）随堂测验或课后练习线上线下混合设计活动推送活动参与活动排疑解惑K1K2K3课程思政（5min）酒精测试仪应用的意义知识嵌入阐述意义启发思考提升质量意识，涵养遵规守法、敬畏生命意识K4课后空气质量监测电路分析（1）分析电路结构，填写表3-2（2）分析电路原理，回答问题1~问题3任务驱动问题牵引设计测试推送活动线上互动完成任务线上互动K1K2K3K4三、教学反思1.本次课教学目标达成度：2.学生课堂学习表现情况：3.教学内容评价：4.教学方法和学习方法评价：5.教学资源使用情况：6.其他：（可续页）教案课程名称传感器与传感电路技术任课教师课程类型□A理论eq\o\ac(□,√)B理实一体化□C实践适用专业物联网应用技术本次课标题项目3气敏传感器应用电路设计任务3.2声光警示酒精测试仪设计与制作子任务1声光警示酒精测试仪仿真设计授课学时2授课班级上课时间第周周第节上课地点第周周第节第周周第节本次课教学目标教学目标K1:能进行酒精测试仪电路的仿真电路设计M4K2:会进行酒精测试仪电路的仿真调试M4K3:提升质量意识，涵养精益求精的工匠精神M9教学重点声光警示酒精测试仪的仿真设计与调试教学难点声光警示酒精测试仪的仿真设计与调试教学方法手段1.教学方法：讲授、讨论、问题引导2.教学手段：多媒体、在线课程、仿真教学资源相关平台在线课程配套资源一、教学基本情况

二、教学实施过程教学环节（时长）教学内容方法手段教师活动学生活动对应教学目标课前归纳气体传感器、LM3914知识，达到熟悉功能、知晓原理，能正确使用任务驱动线上学习设计活动推送资源参与活动K1K2课中导入（5min）酒精测试仪电路仿真案例示范讲解演示讲解提出问题观摩聆听记录要点K1K2论证新知（70min）1.酒精测试仪电路仿真设计（1）功能要求在Proteus中设计一个声光警示酒精测试仪电路，功能：①当与酒精气体浓度对应的输入电压值按1/10基准电压倍增时，测试仪显示逐条递增。②当与酒精气体浓度对应的输入电压值达到3V及以上时，蜂鸣器报警。（2）质量要求①电路结构正确。②器件参数正确。③电路功能正常。④布局合理及美观性。（3）实施步骤①器件选型气体传感器用电位器替代信号处理器用LM3914执行器件用LED光柱（LED-BARGRAPH）；声音报警用有源蜂鸣器BUZZER②电路连接建议采用网络标号法③参数设置。蜂鸣器电压0.5V，其他按电路图。2.酒精测试仪电路仿真调试调整电位器，观察LED光柱及蜂鸣器的状态：如LED光柱按照1/10URH递增逐级点亮，且点亮6条时蜂鸣器鸣响，电路功能正常。否则，需检查电路连接及参数设置。任务驱动仿真设计设计任务示范操作过程指导解惑释疑反馈评价实施任务排疑解惑提交任务K1K2K3巩固提升（10min）作业点评示范讲解遴选作业点评推优互学互鉴优化完善K1K2K3课程思政（5min）任务质量要求知识嵌入阐述意义启发思考提升质量意识，涵养精益求精的工匠精神K4课后在线作业：空气质量监测电路仿真设计任务驱动设计作业推送活动线上互动完成任务线上互动K1K2K3三、教学反思1.本次课教学目标达成度：2.学生课堂学习表现情况：3.教学内容评价：4.教学方法和学习方法评价：5.教学资源使用情况：6.其他：（可续页）教案课程名称传感器与传感电路技术任课教师课程类型□A理论eq\o\ac(□,√)B理实一体化□C实践适用专业物联网应用技术本次课标题项目3气敏传感器应用电路设计任务3.2声光警示酒精测试仪设计与制作子任务2声光警示酒精测试仪制作授课学时2授课班级上课时间第周周第节上课地点第周周第节第周周第节本次课教学目标教学目标K1:能进行酒精测试仪电路的电路制作M4K2:会进行酒精测试仪电路的运行调试M4K3:培养规范意识、安全意识，涵养精益求精的工匠精神M9教学重点声光警示酒精测试仪的制作与调试教学难点声光警示酒精测试仪的制作与调试教学方法手段1.教学方法：讲授、讨论、问题引导2.教学手段：多媒体、在线课程、实训器材教学资源相关平台在线课程配套资源、传感器实训室一、教学基本情况

二、教学实施过程教学环节（时长）教学内容方法手段教师活动学生活动对应教学目标课前进一步熟悉酒精测试仪的结构及原理任务驱动线上学习设计活动推送资源参与活动K1K2课中导入（5min）酒精测试仪电路制作案例示范讲解演示讲解提出问题观摩聆听记录要点K1K2论证新知（70min）1.操作准备（1）元件准备①MQ-3酒精气体传感模块②LM3914芯片③LED光条④LM393电压比较器⑤有源蜂鸣器（2）器材准备①万用板②焊接工具③指针或数字型万用表④直流稳压电源⑤排针⑥DIP18插座⑦元器件检测用面包板⑧导线2.操作步骤（1）作出连线图。（2）检测元器件。①MQ-3传感模块：AO对地电压小于0.3V。②LM3914芯片：5脚加3.3V电压时10-18、1脚应输出低电平③LED光条：二极管专用挡，用红黑表笔接触两极，LED点亮，且红表笔为阳极。④电压比较器LM393：通电状态，3高2低时，1高；3低2高时1低。（3）电路制作与调试。按连线图搭建或焊接电路，完成后用合适的容器装少量的医用酒精，靠近气体传感器，观察LED及蜂鸣器状态是否正常，如不正常，则检查电路，继续调试，直到正常。二二维码：延伸阅读3任务驱动实操训练设计任务示范操作过程指导解惑释疑反馈评价实施任务排疑解惑提交任务K1K2K3巩固提升（10min）作业点评示范讲解遴选作业点评推优互学互鉴优化完善K1K2K3课程思政（5min）任务质量要求活动渗透评价引领阐述意义启发思考提升质量意识，涵养精益求精的工匠精神K3课后在线测试-项目2单元测试任务驱动设计试卷推送活动线上互动完成任务线上互动K1K2K3三、教学反思1.本次课教学目标达成度：2.学生课堂学习表现情况：3.教学内容评价：4.教学方法和学习方法评价：5.教学资源使用情况：6.其他：（可续页）教案课程名称传感器与传感电路技术任课教师课程类型□A理论eq\o\ac(□,√)B理实一体化□C实践适用专业物联网应用技术本次课标题任务3.3基于实验平台的空气质量监测实验授课学时2授课班级上课时间第周周第节上课地点第周周第节第周周第节本次课教学目标教学目标K1:能应用NewLab传感实验平台完成空气质量监测实验M4K2:培养遵守规程意识，涵养团队精神M9教学重点空气质量监测实验的操作方法教学难点空气质量监测的操作方法教学方法手段1.教学方法：讲授、讨论、问题引导2.教学手段：多媒体、实验设备教学资源NewLab传感实验平台一、教学基本情况

二、教学实施过程教学环节（时长）教学内容方法手段教师活动学生活动对应教学目标课前利用教材预学“基于实验平台的空气质量监测电路实验”相关内容任务驱动线上线下混合学习设计活动推送活动参与活动K1课中导入（5min）空气质量监测电路的功能回顾问题牵引案例示范设计问题组织活动案例演示思考问题参与活动观摩演示K1论证新知（70min）1.实验原理当被测气体浓度增大时，气敏电阻阻值变小，高于电压比较器2脚设定的基准电压，电压比较器的1脚输出高电平，发光二极管LED2导通发光。问题牵引演示讲解实物演示设计问题组织活动（提问、讨论等）观看聆听回答问题记录要点K12.实验步骤（1）实验准备。①打开实验平台软件，导入空气质量实验包。②平台通电并与电脑连接。（2）硬件装接。①放置气体传感器模块和继电器模块在插槽上。②放置风扇在侧架上；③装接电路：传感器模块J7与继电器模块的J2连接。传感器模块的J2与继电器模块的J3连接。继电器模块的J9接LED灯的阳极，LED的阴极接地。继电器模块的J8口接电源正极。（3）启动实验。 ①调整到自动模式，通电。②启动上位机软件平台，选择气体传感空气质量实验。③选择硬件连接说明，上位机检测硬件，如连线指示灯开始闪烁，连接正确。④选择场景模拟实验，进入工作界面。⑤设定阈值，在老师的指导下，靠近气体传感器进气口，点燃火机，观察平台上的风扇运转情况和模拟场景中的情况。示范讲解实验观察要点讲解操