資源簡(jiǎn)介

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程
一、教學(xué)內(nèi)容
開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是控制系統(tǒng)類(lèi)型之一，在實(shí)際應(yīng)用中也很常見(jiàn)。本節(jié)課通過(guò)搭建定時(shí)澆水 控制系統(tǒng)模型的技術(shù)體驗(yàn)活動(dòng)， 使學(xué)生熟悉開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程， 理解其中控制 器、執(zhí)行器等的作用。通過(guò)若干典型案例的分析，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用方框圖表達(dá)簡(jiǎn)單開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
工作過(guò)程， 并能根據(jù)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的特征辨析常見(jiàn)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。
二、學(xué)科核心素養(yǎng)要求
1、技術(shù)意識(shí)：熟悉簡(jiǎn)單開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過(guò)程，理解其中控制器、執(zhí)行器等
的作用，辨析開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的特征。
2、圖樣表達(dá)：會(huì)用方框圖表達(dá)簡(jiǎn)單開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)工作過(guò)程。
3、物化能力：能搭建簡(jiǎn)單的水位報(bào)警裝置及簡(jiǎn)單的定時(shí)澆水裝置。
三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1、 重點(diǎn)：熟悉簡(jiǎn)單開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的基本組成和工作過(guò)程。
2、 難點(diǎn)：學(xué)會(huì)用方框圖表達(dá)簡(jiǎn)單開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)工作過(guò)程。
四、教學(xué)準(zhǔn)備
材料：報(bào)警器材、電子定時(shí)器、電源、水泵、吸水管、水桶、滴箭等
五、教學(xué)過(guò)程
1、 復(fù)習(xí)、情境導(dǎo)入
（1）什么是控制？
人們按照自己的意愿或目的，通過(guò)一定的手段，使事物向期望的目標(biāo)發(fā)展。
（2）控制的三要素：
控制的對(duì)象、控制目的、控制手段
（3）控制的分類(lèi)：
控制過(guò)程中人工干預(yù)的情形來(lái)分：
人工控制，自動(dòng)控制
按執(zhí)行部件的不同來(lái)劃分：
機(jī)械控制，氣動(dòng)控制，液壓控制，電子控制
家中的植物，有的喜歡潮濕，有的喜歡干燥。對(duì)于蘆薈這類(lèi)喜歡干燥的植物，若采用在花 盆下放置接水盤(pán)的方式， 易導(dǎo)致其根部腐爛， 蘆薈不能長(zhǎng)時(shí)間浸在水中。因此， 當(dāng)家人外出時(shí)，
就需要根據(jù)蘆薈的需水量定時(shí)給蘆薈澆水。需改用定時(shí)澆水的方式， 如何實(shí)現(xiàn)呢？
2、新課學(xué)習(xí)
（1）理解控制系統(tǒng)
學(xué)生分小組活動(dòng)：根據(jù)教材中的制作過(guò)程， 搭建雨水收集池水位報(bào)警裝置。
學(xué)生分小組活動(dòng)：對(duì)雨水收集池水位報(bào)警裝置進(jìn)行技術(shù)體驗(yàn)。
（2）分析開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)工作過(guò)程
學(xué)生分小組活動(dòng)：根據(jù)教材中的制作過(guò)程， 搭建定時(shí)澆水控制系統(tǒng)裝置。
學(xué)生分小組活動(dòng)：：對(duì)定時(shí)澆水控制系統(tǒng)裝置進(jìn)行技術(shù)體驗(yàn)。
（1）通電，檢查各滴箭是否正常滴水。
（2）調(diào)節(jié)出水量：調(diào)節(jié)好每個(gè)滴箭的滴水量。
（3）設(shè)置電子定時(shí)器參數(shù)：澆水時(shí)長(zhǎng)和間隔。
討論：定時(shí)器、水泵、回流管、滴箭分別起什么作用？是否滴水？什么時(shí)間滴水由什么決定？
總結(jié)：用定時(shí)器設(shè)定好澆水時(shí)間及時(shí)長(zhǎng)， 到了設(shè)定時(shí)間就自動(dòng)接通水泵， 開(kāi)始往水管里抽水，
通過(guò)調(diào)節(jié)定時(shí)器時(shí)長(zhǎng)，控制滴到植物土壤中的水量。
用方框圖表示該控制系統(tǒng)。
圖 1 定時(shí)澆水控制系統(tǒng)模型方框圖
總結(jié)：控制系統(tǒng)的輸出量不對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響， 這種控制系統(tǒng)稱(chēng)為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。
其工作過(guò)程可用方框圖表示如下：
圖 2 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)方框圖
輸入量：控制系統(tǒng)的給定量，如設(shè)定時(shí)間。
輸出量（被控量）：控制系統(tǒng)所要控制的量，也是控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)，如澆灌的水量。
被控對(duì)象：控制系統(tǒng)中所要求控制的裝置或生產(chǎn)過(guò)程。
執(zhí)行器：直接對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的裝置或元件，如水泵。
控制器：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)出控制命令的裝置或元件，如控制電路。
控制量：執(zhí)行器的輸出信號(hào)，如流過(guò)水管的水量。
常見(jiàn)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：
自動(dòng)烘手機(jī)， 防盜報(bào)警系統(tǒng)， 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)， 音樂(lè)噴泉控制系統(tǒng)， 鬧鐘定時(shí)控制系統(tǒng)， 紅
綠燈定時(shí)控制系統(tǒng)等。
案例分析（師生互動(dòng)）：
1、希羅自動(dòng)門(mén)。
問(wèn)題：請(qǐng)根據(jù)希羅自動(dòng)門(mén)的開(kāi)、關(guān)工作過(guò)程， 將對(duì)應(yīng)控制系統(tǒng)方框圖中的內(nèi)容以及輸入信號(hào)、
輸出信號(hào)填寫(xiě)完整。
2、 自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)。
問(wèn)題：請(qǐng)根據(jù)自動(dòng)門(mén)的控制系統(tǒng)工作過(guò)程，將對(duì)應(yīng)控制系統(tǒng)方框圖中的內(nèi)容以及輸入信號(hào)、
輸出信號(hào)填寫(xiě)完整
3、音樂(lè)噴泉的控制。
問(wèn)題：請(qǐng)根據(jù)音樂(lè)噴泉的控制工作過(guò)程，將對(duì)應(yīng)控制系統(tǒng)方框圖中的內(nèi)容以及輸入信號(hào)、
輸出信號(hào)填寫(xiě)完整。
4、 自動(dòng)烘手機(jī)控制系統(tǒng)。
問(wèn)題：請(qǐng)根據(jù)自動(dòng)烘手機(jī)控制系統(tǒng)工作過(guò)程，將對(duì)應(yīng)控制系統(tǒng)方框圖中的內(nèi)容以及輸入信
號(hào)、輸出信號(hào)填寫(xiě)完整。
課堂練習(xí):
1、某學(xué)校鈴聲控制系統(tǒng)的工作過(guò)程是:電腦根據(jù)設(shè)定的時(shí)間順序,發(fā)出電信號(hào)給功率放大器,
使音箱發(fā)出鈴聲。關(guān)于該控制系統(tǒng)的說(shuō)法中,不正確的是 ( D )
A、控制器是電腦
B、執(zhí)行器是功率放大器
C、被控對(duì)象是音箱
D、輸出量是功率放大器發(fā)出的電信號(hào)
2、如圖所示為公共廁所人體感應(yīng)自動(dòng)供水系統(tǒng)示意圖。當(dāng)探頭檢測(cè)到有人進(jìn)入廁所,控制
器控制電磁閥打開(kāi),向水箱供水。該供水控制系統(tǒng)的執(zhí)行器是 ( D )
A、水箱
B、進(jìn)水閥
C、探頭
D、電磁閥
3、如圖所示的抽屜,每次拉開(kāi),抽屜內(nèi)的 LED 燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮 30 秒。該 LED 燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制
系統(tǒng)的輸出量是 ( D )
A、房間的亮度
B、抽屜的開(kāi)或關(guān)
C、設(shè)定的亮燈時(shí)間
D、燈的亮或滅
4、如圖所示為一款高鐵站自動(dòng)取票機(jī)， 用戶(hù)點(diǎn)擊屏幕上“互聯(lián)網(wǎng)取票 ”菜單命令并將身份 證置于讀取器位置后，電腦(單片機(jī))接收到信息，打印車(chē)票并驅(qū)動(dòng)相關(guān)電機(jī)及機(jī)械裝置，將車(chē)
票從取票口送出。關(guān)于自動(dòng)取票機(jī)的控制，下列說(shuō)法正確的是( B )
A．該控制是閉環(huán)控制
B．被控對(duì)象是車(chē)票
C．輸出量是電機(jī)的驅(qū)動(dòng)
D．執(zhí)行器是電腦(單片機(jī))
3、課堂小結(jié)
（1）控制系統(tǒng)的概念。
（2）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的概念。
（3）控制系統(tǒng)的工作組成及工作過(guò)程（開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)方框圖）。
4、布置作業(yè) 教材 118 頁(yè)練習(xí) 2
六、教學(xué)總結(jié)
由任務(wù)情境導(dǎo)入，通過(guò)活動(dòng)體驗(yàn)探究開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念，并通過(guò)若干典型案例的分
析，理解開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的組成及工作過(guò)程。
七、教學(xué)反思
活動(dòng)作為任務(wù)的分解與落實(shí)必須具有一定的挑戰(zhàn)性，但也不能超出學(xué)生的能力范圍。特別
是在課堂上，對(duì)教學(xué)案例的選擇應(yīng)該謹(jǐn)慎。

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