《高中通用技術(shù) 第四單元 控制與設(shè)計 控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施（共3課時）課件 蘇教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中通用技術(shù) 第四單元 控制與設(shè)計 控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施（共3課時）課件 蘇教版必修2（58頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、一、控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路一、控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路二、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施案例二、控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施案例第第1 1課時課時 引入：引入： 要設(shè)計一種自動開關(guān)的節(jié)能燈控制系統(tǒng)，要設(shè)計一種自動開關(guān)的節(jié)能燈控制系統(tǒng)，如何展開我們的設(shè)計思路？需要從哪些方面著如何展開我們的設(shè)計思路？需要從哪些方面著手考慮問題呢？手考慮問題呢？ 被控對象是什么？被控對象是什么？ 控制的目的是什么？控制的目的是什么？ 這種燈用在什么地方？環(huán)境怎樣？這種燈用在什么地方？環(huán)境怎樣？ 這樣的燈應(yīng)如何工作？被控量和控制量分別是什這樣的燈應(yīng)如何工作？被控量和控制量分別是什么？么？ 有什么其他因素會干擾燈的正常工作？有什么其他因素
2、會干擾燈的正常工作？依據(jù)你的判斷，能提出一種設(shè)計方案嗎？依據(jù)你的判斷，能提出一種設(shè)計方案嗎？1.1.控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路：控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路：控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計明確控制的目的明確控制的目的確定被控量、控制量確定被控量、控制量分析被控對象分析被控對象的主要特性的主要特性控制系統(tǒng)的調(diào)試控制系統(tǒng)的調(diào)試 運行和評價運行和評價分析主要的干擾因素分析主要的干擾因素控制系統(tǒng)方案的選擇控制系統(tǒng)方案的選擇系統(tǒng)的成本分析系統(tǒng)的成本分析實施控制系統(tǒng)所需實施控制系統(tǒng)所需的設(shè)備、元件等的設(shè)備、元件等案例：電吹風(fēng)風(fēng)速控制案例：電吹風(fēng)風(fēng)速控制 （1）被控對象是什么？）被控對象是什么？（2）控制目的是什么？）控制
3、目的是什么？（3）被控量是什么？控制量是什么？）被控量是什么？控制量是什么？（4）需要哪些零部件組成控制系統(tǒng)？）需要哪些零部件組成控制系統(tǒng)？（5）有哪些干擾因素會影響到控制系統(tǒng)的工作？）有哪些干擾因素會影響到控制系統(tǒng)的工作？影響的程度有多大？影響的程度有多大？（6）你認(rèn)為）你認(rèn)為,控制系統(tǒng)各部件的設(shè)計還與什么有控制系統(tǒng)各部件的設(shè)計還與什么有關(guān)關(guān)? 開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計開環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計 明確設(shè)計要求。明確設(shè)計要求。 明確被控對象、被控量和控制量。明確被控對象、被控量和控制量。 考慮控制系統(tǒng)的方案?？紤]控制系統(tǒng)的方案。 設(shè)計要求：電吹風(fēng)能根據(jù)不同的擋位（如冷風(fēng)設(shè)計要求：電吹風(fēng)能根據(jù)不同的擋位（如冷
4、風(fēng)擋、熱風(fēng)擋）輸出不同種類的風(fēng)。擋、熱風(fēng)擋）輸出不同種類的風(fēng)。 設(shè)計分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的被控對象是電吹設(shè)計分析：電吹風(fēng)控制系統(tǒng)的被控對象是電吹風(fēng)裝置，被控量是風(fēng)的速度和溫度，控制量是風(fēng)裝置，被控量是風(fēng)的速度和溫度，控制量是電機電壓，干擾因素是房間溫度、電源電壓的電機電壓，干擾因素是房間溫度、電源電壓的波動等。波動等。電吹風(fēng)分控制工作過程：電吹風(fēng)是要將其內(nèi)部電吹風(fēng)分控制工作過程：電吹風(fēng)是要將其內(nèi)部電熱絲的熱量通過一個小電風(fēng)扇擴散出去。電熱絲的熱量通過一個小電風(fēng)扇擴散出去。方案構(gòu)思：方案構(gòu)思： 選擇開環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)電吹風(fēng)的控制要求。選擇開環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)電吹風(fēng)的控制要求。 設(shè)定風(fēng)的擋位就設(shè)定了電機
5、的電壓和電熱絲的阻設(shè)定風(fēng)的擋位就設(shè)定了電機的電壓和電熱絲的阻值，接通電源后，電機帶動一個小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，產(chǎn)值，接通電源后，電機帶動一個小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的風(fēng)通過電吹風(fēng)的電熱絲，輸出的就是與設(shè)定生的風(fēng)通過電吹風(fēng)的電熱絲，輸出的就是與設(shè)定的風(fēng)種相對應(yīng)的風(fēng)。電機、風(fēng)扇、電熱絲設(shè)定電的風(fēng)種相對應(yīng)的風(fēng)。電機、風(fēng)扇、電熱絲設(shè)定電吹風(fēng)的擋位（輸入）風(fēng)的速度和溫度（輸出）。吹風(fēng)的擋位（輸入）風(fēng)的速度和溫度（輸出）。電機、風(fēng)扇、電電機、風(fēng)扇、電熱絲熱絲設(shè)定電吹風(fēng)的擋位設(shè)定電吹風(fēng)的擋位（輸入）風(fēng)的速度和溫度風(fēng)的速度和溫度（輸出）試驗過程：試驗過程： 1.畫出電吹風(fēng)的電路設(shè)計圖；畫出電吹風(fēng)的電路設(shè)計圖；2.選擇擋位打開開
6、關(guān)演示電吹風(fēng)的工作過程；選擇擋位打開開關(guān)演示電吹風(fēng)的工作過程；3.知識延伸：如果設(shè)定了熱風(fēng)擋之后又需要分強知識延伸：如果設(shè)定了熱風(fēng)擋之后又需要分強風(fēng)擋和弱風(fēng)擋如何進行設(shè)計。風(fēng)擋和弱風(fēng)擋如何進行設(shè)計。案例：抽水馬桶案例：抽水馬桶 觀察模型的演示，閱讀教材，陳述其工作過程。觀察模型的演示，閱讀教材，陳述其工作過程。提出下列問題：提出下列問題：（1）被控對象是什么？）被控對象是什么？（2）控制目的是什么？）控制目的是什么？（3）被控量是什么？控制量是什么？）被控量是什么？控制量是什么？（4）為什么采用閉環(huán)控制方式？）為什么采用閉環(huán)控制方式？（5）被控量與控制量之間是如何實現(xiàn)反饋的？）被控量與控制量之
7、間是如何實現(xiàn)反饋的？（6）如果要節(jié)約用水，減少水箱每次沖水量，）如果要節(jié)約用水，減少水箱每次沖水量，你能設(shè)計哪幾種方案？你能設(shè)計哪幾種方案？ 閉環(huán)控制系統(tǒng)：閉環(huán)控制系統(tǒng)： 一個閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。穩(wěn)定的。 控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定量之差應(yīng)控制在允許的范圍之的輸出量與給定量之差應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)。內(nèi)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。案例分析：抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計案例分析：抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 設(shè)計項目：抽水
8、馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)設(shè)計項目：抽水馬桶水箱的自動控制系統(tǒng)設(shè)計要求：設(shè)計要求：1.當(dāng)水箱中的水位低與某一指定的高度時，進水當(dāng)水箱中的水位低與某一指定的高度時，進水口立即進水?？诹⒓催M水。2.當(dāng)水箱中的水位高與某一指定的高度時，進水當(dāng)水箱中的水位高與某一指定的高度時，進水口立即停止進水?？诹⒓赐Ｖ惯M水。3.控制系統(tǒng)對控制精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性均沒有特控制系統(tǒng)對控制精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性均沒有特別的要求。別的要求。設(shè)計分析：設(shè)計分析： 1.從設(shè)計要求來看，這是一種自動控制，因此選擇閉環(huán)控從設(shè)計要求來看，這是一種自動控制，因此選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。2.被控對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水被控
9、對象是抽水馬桶的水箱，被控量是抽水馬桶水箱水位的高度，控制量是進水管的水流量（即進水量），水箱位的高度，控制量是進水管的水流量（即進水量），水箱水位的高度與進水量之間呈曲線關(guān)系。水位的高度與進水量之間呈曲線關(guān)系。3.主要干擾因素水水箱的流水量。采用浮球作為水位高度主要干擾因素水水箱的流水量。采用浮球作為水位高度的檢測裝置。當(dāng)水箱中的水位低與某一指定的高度時，出的檢測裝置。當(dāng)水箱中的水位低與某一指定的高度時，出現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實際高度之差），這個信現(xiàn)了水位差（給定的水位高度與實際高度之差），這個信號通過浮球、連桿機構(gòu)傳給進水閥，使進水閥打開，從而號通過浮球、連桿機構(gòu)傳給進水閥，使進水
10、閥打開，從而水箱進水；當(dāng)水箱中的水位高與某一指定的高度時，水位水箱進水；當(dāng)水箱中的水位高與某一指定的高度時，水位差為零，進水閥關(guān)閉。差為零，進水閥關(guān)閉。水箱水位的控制過程：水箱水位的控制過程： 撥動沖水旋扭，使出水閥打開，水箱沖撥動沖水旋扭，使出水閥打開，水箱沖水。與此同時，進水閥打開，水箱進水，直水。與此同時，進水閥打開，水箱進水，直到指定水位時，進水閥關(guān)閉。到指定水位時，進水閥關(guān)閉。給定水位給定水位杠桿比較杠桿比較進水閥門進水閥門水箱水箱水位水位浮球浮球+- 控制過程控制過程方框圖方框圖： 小結(jié)：小結(jié)： 一、控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路一、控制系統(tǒng)設(shè)計的一般思路 系統(tǒng)要達到的目標(biāo)？系統(tǒng)要達到的目
11、標(biāo)？ 控制的對象？控制的對象？ 被控對象的特性？被控對象的特性？ 被控量和控制量？被控量和控制量？ 外界的主要干擾因素？外界的主要干擾因素？ 怎樣的方案既達到目的、又經(jīng)濟、易于實現(xiàn)？怎樣的方案既達到目的、又經(jīng)濟、易于實現(xiàn)？ 設(shè)備和元件？設(shè)備和元件？ 1.選擇開環(huán)還是閉環(huán)要根據(jù)控制系統(tǒng)的精度要求選擇開環(huán)還是閉環(huán)要根據(jù)控制系統(tǒng)的精度要求和條件的可行性而定和條件的可行性而定 2.找出控制系統(tǒng)的干擾因素，并分清主次，找出找出控制系統(tǒng)的干擾因素，并分清主次，找出最大的干擾因素最大的干擾因素 3.要確定控制量和被控量要確定控制量和被控量 4.執(zhí)行器和檢測裝置的選擇執(zhí)行器和檢測裝置的選擇: 一是要根據(jù)控制量
12、和一是要根據(jù)控制量和被控量的需求，二是根據(jù)控制條件被控量的需求，二是根據(jù)控制條件控制系統(tǒng)設(shè)計需滿足的基本條件控制系統(tǒng)設(shè)計需滿足的基本條件: 能達到控制的目的能達到控制的目的 采用易于實現(xiàn)的方式采用易于實現(xiàn)的方式 降低控制成本降低控制成本 減少對環(huán)境的負(fù)面影響減少對環(huán)境的負(fù)面影響教學(xué)資料：教學(xué)資料： 1.控制的函義 人們按照自己的意愿或目的，通過一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展。2.控制的分類（1）從控制過程中人工干預(yù)的情形來分：人工控制、自動控制；（2）按照執(zhí)行部件的不同來分：機械控制、氣動控制、液壓控制、電子控制等。3.控制系統(tǒng)（1）控制系統(tǒng)的函義：任何一個控制的實現(xiàn)，都要通過若干個環(huán)節(jié)，
13、這些環(huán)節(jié)就構(gòu)成了一個系統(tǒng)。 （2）控制系統(tǒng)的分類：由于控制的方式不同，自動控制又有：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之分。4.開環(huán)控制系統(tǒng) （1）開環(huán)控制系統(tǒng)函義：控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這種控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。（2）控制系統(tǒng)方框圖：在控制系統(tǒng)中，為了分析的方便，常采用方框來表示系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，用單向信號線表示系統(tǒng)信號傳遞的方向，它表示了系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中的位置、功能和相互之間的關(guān)系。（3）開環(huán)控制系統(tǒng)的方框圖：控制器執(zhí)行器被控控制器執(zhí)行器被控對象控制量輸入量輸出量。對象控制量輸入量輸出量?？刂破骺刂破鲌?zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象控制量控制量輸入量輸入量輸出量輸出量5.閉環(huán)
14、控制系統(tǒng) （1）閉環(huán)控制系統(tǒng)函義：我們把系統(tǒng)的輸出量返回到輸入端并對控制過程產(chǎn)生影響的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖：控制器、執(zhí)行器、被控對象、控制器、執(zhí)行器、被控對象、控制量、輸入量、輸出量、檢測裝置、。控制量、輸入量、輸出量、檢測裝置、?？刂破骺刂破鲌?zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象控制量控制量輸入量輸入量輸出量輸出量檢測裝置檢測裝置6.干擾因素 在控制系統(tǒng)中，除輸入量（給定值）以外，引起被控量變化的各種因素稱為干擾因素。7.反饋的涵義 控制系統(tǒng)中，將輸出量通過適當(dāng)?shù)臋z測裝置返回輸入端與輸入量進行比較的過程。8、開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較、開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比
15、較 開環(huán)控制系統(tǒng)：控制精度相對比較低，結(jié)構(gòu)簡單，適用與控制精度要求不高而系統(tǒng)本身元件又比較穩(wěn)定的場合。 閉環(huán)控制系統(tǒng)：控制精度高，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，構(gòu)成控制系統(tǒng)的成本較高，適用與要求高精度和高可靠性的場合。9.不同閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求不同閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求 一個閉環(huán)控制系統(tǒng)要正常工作，首先必須是穩(wěn)定的。 控制系統(tǒng)的控制精度必須符合要求，即系統(tǒng)的輸出量與給定量之差應(yīng)控制在允許的范圍之內(nèi)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)有較好的抗干擾性能。第第2 2課時課時自動升旗簡易控制裝置的設(shè)計與實施自動升旗簡易控制裝置的設(shè)計與實施 1.明確設(shè)計的要求，明確控制系統(tǒng)設(shè)計所要達到明確設(shè)計的要求，明確控制系統(tǒng)設(shè)計所要達
16、到的目標(biāo)。的目標(biāo)。 2.提出多個設(shè)計方案，進行分析、權(quán)衡、比較，提出多個設(shè)計方案，進行分析、權(quán)衡、比較，確定一個相對較好方案。確定一個相對較好方案。 3.動手安裝、調(diào)試升旗控制系統(tǒng)。動手安裝、調(diào)試升旗控制系統(tǒng)。 4.撰寫試驗報告、自我評價和小結(jié)。撰寫試驗報告、自我評價和小結(jié)。設(shè)計要求：設(shè)計要求： 1.在國歌播放的時間內(nèi)，控制國旗勻速上升到旗桿的頂端；在國歌播放的時間內(nèi)，控制國旗勻速上升到旗桿的頂端；2.選擇恰當(dāng)?shù)目刂品桨笇崿F(xiàn)控制；選擇恰當(dāng)?shù)目刂品桨笇崿F(xiàn)控制；3.選用成本低、易于獲取的元件、設(shè)備和材料制作模型。選用成本低、易于獲取的元件、設(shè)備和材料制作模型。設(shè)計分析：設(shè)計分析： 1.采用開環(huán)控制
17、系統(tǒng)，被控對象是國旗，被控采用開環(huán)控制系統(tǒng)，被控對象是國旗，被控量是上升的速度，控制量是電動機的轉(zhuǎn)動與停量是上升的速度，控制量是電動機的轉(zhuǎn)動與停止（或速度）。止（或速度）。2.這一開環(huán)控制系統(tǒng)由計時裝置和控制升旗的這一開環(huán)控制系統(tǒng)由計時裝置和控制升旗的裝置共同組成。裝置共同組成。3.計時裝置和控制升旗裝置的實現(xiàn)可以有多種計時裝置和控制升旗裝置的實現(xiàn)可以有多種方案，例如，采用機械定時器和電動機實現(xiàn)，方案，例如，采用機械定時器和電動機實現(xiàn)，采用成品電子定時器和電動機實現(xiàn)，采用自制采用成品電子定時器和電動機實現(xiàn)，采用自制電子定時器和帶可調(diào)速電路的電動機實現(xiàn)，采電子定時器和帶可調(diào)速電路的電動機實現(xiàn)，采
18、用音頻信號、觸發(fā)電路和電動機實現(xiàn)。用音頻信號、觸發(fā)電路和電動機實現(xiàn)。4.采用任何一種方案實現(xiàn)，都要經(jīng)過若干次調(diào)采用任何一種方案實現(xiàn)，都要經(jīng)過若干次調(diào)試，直到符合設(shè)計要求為止。試，直到符合設(shè)計要求為止。定時裝置定時裝置電動機電動機滑 輪 、 國滑 輪 、 國旗旗定時時間定時時間升旗速度升旗速度設(shè)計準(zhǔn)備：設(shè)計準(zhǔn)備： 機械定時器（或電子定時器、自制電子定時器、機械定時器（或電子定時器、自制電子定時器、CD唱唱機），旗桿，滑輪，卷筒，變速齒輪箱，電動機調(diào)速器，機），旗桿，滑輪，卷筒，變速齒輪箱，電動機調(diào)速器，直流電源。直流電源。設(shè)計方案設(shè)計方案A：1.采用機械定時器、直流電動機、直流電源、滑輪采用機械
19、定時器、直流電動機、直流電源、滑輪等元件實現(xiàn)。其中機械定時器相當(dāng)于電動機的開等元件實現(xiàn)。其中機械定時器相當(dāng)于電動機的開關(guān)。關(guān)。2.測得國歌播放時間和旗桿長度，確定定時器的定測得國歌播放時間和旗桿長度，確定定時器的定時時間并預(yù)估電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)時間、旗桿長時時間并預(yù)估電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)時間、旗桿長度和電動的轉(zhuǎn)速，選擇滑輪的直徑。度和電動的轉(zhuǎn)速，選擇滑輪的直徑。3.將機械定時器、直流電源和電動機串聯(lián)在一個回將機械定時器、直流電源和電動機串聯(lián)在一個回路中。路中。4.初始狀態(tài)使國旗在旗桿底端。在國歌播放的同初始狀態(tài)使國旗在旗桿底端。在國歌播放的同時啟動機械定時器，電動機開始轉(zhuǎn)動并帶動滑時啟動機械定時
20、器，電動機開始轉(zhuǎn)動并帶動滑輪運動，使國旗上升。當(dāng)定時器計時停止時，輪運動，使國旗上升。當(dāng)定時器計時停止時，斷開電源使電動機停止轉(zhuǎn)動，此時國旗應(yīng)該正斷開電源使電動機停止轉(zhuǎn)動，此時國旗應(yīng)該正好升至桿頂。如果升旗速度與國歌的播放時間好升至桿頂。如果升旗速度與國歌的播放時間之間存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，之間存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，直到符合要求。直到符合要求。設(shè)計方案設(shè)計方案A：5.為使系統(tǒng)在非正常狀態(tài)下保證旗幟的升降，還需為使系統(tǒng)在非正常狀態(tài)下保證旗幟的升降，還需要在電路中并聯(lián)一個手動開關(guān)，當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)要在電路中并聯(lián)一個手動開關(guān)，當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，使用手動開關(guān)直接控制電動機
21、的轉(zhuǎn)動與故障時，使用手動開關(guān)直接控制電動機的轉(zhuǎn)動與停止。停止。機械定時器靠手動旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)定時，定時的精確度機械定時器靠手動旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)定時，定時的精確度略低，但只要細(xì)心操作可以滿足要求的。略低，但只要細(xì)心操作可以滿足要求的。設(shè)計方案設(shè)計方案A：方案方案B： 采用成品的電子定時器、直流電動機、直流電動采用成品的電子定時器、直流電動機、直流電動機、直流電源、滑輪等元件實現(xiàn)。機、直流電源、滑輪等元件實現(xiàn)。 用電子定時器代替機械定時器，其他步驟參照方用電子定時器代替機械定時器，其他步驟參照方案案A。電子定時器比機械定時器的定時精確度高，所以電子定時器比機械定時器的定時精確度高，所以對操作者的要求相對低一些。
22、對操作者的要求相對低一些。方案方案C：1.采用成品的電子定時器、帶有可調(diào)速電路的電動機、直流采用成品的電子定時器、帶有可調(diào)速電路的電動機、直流電源、滑輪等元件實現(xiàn)。電源、滑輪等元件實現(xiàn)。2.測得國歌播放時間和旗桿長度，確定定時器的定時時間并測得國歌播放時間和旗桿長度，確定定時器的定時時間并預(yù)估電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)時間、旗桿長度和電動的轉(zhuǎn)速，預(yù)估電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)時間、旗桿長度和電動的轉(zhuǎn)速，選擇滑輪的直徑。選擇滑輪的直徑。3.將自制的電子定時器、直流電源和電動機串聯(lián)在一個回路將自制的電子定時器、直流電源和電動機串聯(lián)在一個回路中。其中，自制的電子定時器可根據(jù)學(xué)校實驗室現(xiàn)有的元中。其中，自制的電子定時
23、器可根據(jù)學(xué)校實驗室現(xiàn)有的元件、設(shè)備和已知電路進行制作，如可用件、設(shè)備和已知電路進行制作，如可用555時基電路制作定時基電路制作定時器，通過定時器控制的繼電器來控制電動機的轉(zhuǎn)動與停時器，通過定時器控制的繼電器來控制電動機的轉(zhuǎn)動與停止；采用止；采用TWH8752開關(guān)電路制作電動機的可調(diào)速電路。開關(guān)電路制作電動機的可調(diào)速電路。方案方案C：4.在調(diào)速電路中并聯(lián)一個手動按鈕在調(diào)速電路中并聯(lián)一個手動按鈕SW2，用于在出，用于在出現(xiàn)故障時能升降旗幟?，F(xiàn)故障時能升降旗幟。5.初始狀態(tài)使國旗在旗桿底端。在國歌播放的同時初始狀態(tài)使國旗在旗桿底端。在國歌播放的同時啟動自制的電子定時器，電動機開始轉(zhuǎn)動并帶動啟動自制的
24、電子定時器，電動機開始轉(zhuǎn)動并帶動滑輪運動，使國旗上升。當(dāng)定時器計時停止時，滑輪運動，使國旗上升。當(dāng)定時器計時停止時，斷開電源使電動機停止轉(zhuǎn)動，此時國旗應(yīng)該正好斷開電源使電動機停止轉(zhuǎn)動，此時國旗應(yīng)該正好升至桿頂。如果升旗速度與國歌的播放時間之間升至桿頂。如果升旗速度與國歌的播放時間之間存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，直到符存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，直到符合要求。（自動升旗簡易控制裝置電路圖）合要求。（自動升旗簡易控制裝置電路圖）方案方案D：1.采用采用CD 唱機（含有觸發(fā)電路）、電動機、直流唱機（含有觸發(fā)電路）、電動機、直流電源、滑輪等元件實現(xiàn)。電源、滑輪等元件實現(xiàn)。2.測得國歌播
25、放時間和旗桿長度，預(yù)估電動機的轉(zhuǎn)測得國歌播放時間和旗桿長度，預(yù)估電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)時間、旗桿長度和電動的轉(zhuǎn)速，選擇滑速。根據(jù)時間、旗桿長度和電動的轉(zhuǎn)速，選擇滑輪的直徑。輪的直徑。3.從從CD唱機中引出音頻信號，將唱機中引出音頻信號，將CD唱機（含有觸唱機（含有觸發(fā)電路）、電動機、直流電源串聯(lián)在電路中。發(fā)電路）、電動機、直流電源串聯(lián)在電路中。方案方案D：4.初始狀態(tài)使國旗在旗桿底端。當(dāng)啟動初始狀態(tài)使國旗在旗桿底端。當(dāng)啟動CD唱機播放國歌時，唱機播放國歌時，音頻信號觸發(fā)電路帶動電動機轉(zhuǎn)動，使滑輪運動，國旗勻音頻信號觸發(fā)電路帶動電動機轉(zhuǎn)動，使滑輪運動，國旗勻速上升；當(dāng)國歌播放結(jié)束、沒有音頻信號時，電
26、動機停止速上升；當(dāng)國歌播放結(jié)束、沒有音頻信號時，電動機停止轉(zhuǎn)動，此時國旗應(yīng)該正好升至桿頂。如果升旗速度與國歌轉(zhuǎn)動，此時國旗應(yīng)該正好升至桿頂。如果升旗速度與國歌的播放時間之間存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，的播放時間之間存在誤差，則需要重新調(diào)整滑輪的直徑，直到符合要求。直到符合要求。5.在啟停電動機的電路中并聯(lián)一個手動按鈕在啟停電動機的電路中并聯(lián)一個手動按鈕SW2，用于在出，用于在出現(xiàn)故障時能升降旗幟?，F(xiàn)故障時能升降旗幟。這一方案的特點是，不需要外加定時器，而用音頻信號直這一方案的特點是，不需要外加定時器，而用音頻信號直接控制電動機，減少了時間上的誤差。接控制電動機，減少了時間上的誤差。作業(yè)
27、：作業(yè)：1.以前學(xué)校的大門是對開的，現(xiàn)在很多學(xué)校的門都以前學(xué)校的大門是對開的，現(xiàn)在很多學(xué)校的門都改為電動門，但是這種門操作過于呆板，大門在改為電動門，但是這種門操作過于呆板，大門在關(guān)閉過程中有人通過時，容易夾傷行人，請同學(xué)關(guān)閉過程中有人通過時，容易夾傷行人，請同學(xué)們就我們所學(xué)習(xí)技術(shù)與設(shè)計的知識分析電動門的們就我們所學(xué)習(xí)技術(shù)與設(shè)計的知識分析電動門的設(shè)計，并能夠提出改進方案。設(shè)計，并能夠提出改進方案。作業(yè)：作業(yè)：2.有位科學(xué)家，為了促使迷上電視的女兒堅持鍛煉，專門設(shè)計有位科學(xué)家，為了促使迷上電視的女兒堅持鍛煉，專門設(shè)計了一輛有趣的了一輛有趣的“自行車自行車”女兒必須騎上自行車不停地踩腳蹬，女兒必須
28、騎上自行車不停地踩腳蹬，才能驅(qū)動發(fā)電機給電視機供電，想偷懶就看不到電視。請你才能驅(qū)動發(fā)電機給電視機供電，想偷懶就看不到電視。請你根據(jù)已學(xué)的技術(shù)與設(shè)計的知識，畫出根據(jù)已學(xué)的技術(shù)與設(shè)計的知識，畫出“自行車自行車發(fā)電發(fā)電電視電視機機”這一過程的方框土，分析在這套裝置的設(shè)計中，綜合了這一過程的方框土，分析在這套裝置的設(shè)計中，綜合了哪些技術(shù)和原理。哪些技術(shù)和原理。3.設(shè)計并制作水車控制裝置的模型。利用流動的水沖擊水車，設(shè)計并制作水車控制裝置的模型。利用流動的水沖擊水車，以控制不同的機械裝置而產(chǎn)生動作。以控制不同的機械裝置而產(chǎn)生動作。第第3 3課時課時自動升旗簡易控制裝置的設(shè)計與自動升旗簡易控制裝置的設(shè)計
29、與實施評價和總結(jié)。實施評價和總結(jié)。 1.方案實施：方案實施：自動升旗簡易控制裝置的設(shè)計與實施自動升旗簡易控制裝置的設(shè)計與實施 2.交流與評價：交流與評價： 撰寫試驗報告，自我評價和小結(jié)；撰寫試驗報告，自我評價和小結(jié)； 小組自評；小組自評； 展示成果，學(xué)生將本組的作品展示給全班同學(xué)，其他同展示成果，學(xué)生將本組的作品展示給全班同學(xué)，其他同學(xué)可以提出自己的改進意見。學(xué)可以提出自己的改進意見。 作業(yè)：作業(yè)： 1.在賓館的房間天花板上都有一個自動滅火在賓館的房間天花板上都有一個自動滅火裝置，當(dāng)室內(nèi)煙霧的濃度過高時，該裝置會裝置，當(dāng)室內(nèi)煙霧的濃度過高時，該裝置會自動噴水，起到降溫滅火的作用，請你根據(jù)自動噴
30、水，起到降溫滅火的作用，請你根據(jù)這一裝置，設(shè)計自動滅火裝置的模型。這一裝置，設(shè)計自動滅火裝置的模型。 2.請對太陽能熱水器進行分析：請對太陽能熱水器進行分析：（1）一般家用太陽能熱水器水溫控制是如何）一般家用太陽能熱水器水溫控制是如何實現(xiàn)的？實現(xiàn)的？（2）有的賓館使用多臺熱水器串聯(lián)來集中供）有的賓館使用多臺熱水器串聯(lián)來集中供水，當(dāng)水溫過低是，通過控制器啟動輔助電加水，當(dāng)水溫過低是，通過控制器啟動輔助電加熱開關(guān)，使水溫控制在一定范圍。請畫出這一熱開關(guān)，使水溫控制在一定范圍。請畫出這一控制系統(tǒng)的方框圖，并說明其工作過程?？刂葡到y(tǒng)的方框圖，并說明其工作過程。 3.設(shè)計并制作可伸縮的晾衣控制裝置。利用手搖設(shè)計并制作可伸縮的晾衣控制裝置。利用手搖裝置或電動裝置將晾衣繩連同衣物移到室外，下裝置或電動裝置將晾衣繩連同衣物移到室外，下雨時將它整體收回到室內(nèi)。雨時將它整體收回到室內(nèi)。
高中通用技術(shù) 第四單元 控制與設(shè)計 控制系統(tǒng)的設(shè)計與實施（共3課時）課件 蘇教版必修2
