資源簡介

(共28張PPT)
義務教育信息科技（2024）六年級　　　　　　　　　　
第1課時
第八單元　自主可控與安全
六年級下冊
第29課 避免故障保安全
1
2
了解控制系統故障的表現與危害。
了解一些控制系統在安全防護方面的設計。
學習目標
3
初步具備控制系統安全防范功能的設計意識。
第29課　避免故障保安全
一個控制系統的正常運行，除了要求使用者嚴格遵守控制系統的使用規章制度，還要求控制系統本身具備相應功能，最大限度避免各種儀器儀表、電路、開關、發動機等硬件的故障。
控制系統的任何一個部件發生故障，都可能導致整個系統無法正常運行。控制系統發生的故障，主要分為硬件故障和軟件故障。
第29課　避免故障保安全
第29課　避免故障保安全
硬件故障有傳感器故障、機械部件故障、電源線路故障等；軟件故障有操作系統安裝錯誤、參數設置錯誤、病毒入侵等。
第29課 課堂導入
小智家的大棚種了草莓，草莓適宜溫度是 15~25 ℃。爸爸把通風設備開啟的閾值設為 20℃。但有一天，溫度傳感器失靈，導致測量的溫度比實際溫度高 10℃。大棚溫度已到 7 ℃，但傳感器測出的溫度卻是 17 ℃，升溫設備一直沒接到“打開”的指令，導致一半的草莓都被“凍”傷了！
產量下降
問題情境
控制系統故障事件
2024年5月，美國聯合航空公司一架客機起飛后遇到襟翼故障，緊急返航。
2024年5月，日本大發工業公司由于車輛前部的減震裝置存在缺陷，對兩種車型共104 471輛汽車進行召回。
問題情境
第29課 課堂導入
從現在的智能種植大棚，回到歷史上的飛機、汽車這種大型控制系統，任何一個模塊、任何一個零件都是極其重要的，都有可能出現故障，并造成嚴重的后果。
把你能想到的原因都說出來。
思考：你知道控制系統故障原因可能有哪些嗎？
問題情境
第29課 課堂導入
一 討論交流你遇到過的控制系統故障
二 了解控制系統避免故障的自我保護設計
學習活動
第29課 學習活動
回顧自己使用過的一些設備系統，有沒有遇到過故障。如果有，請說給同學聽聽；如果沒有，請根據表格的提示，上網查詢或者問老師同學，這些設備可能發生的故障會是什么。
控制系統名稱 故障原因 控制系統表現
空調
冰箱
臺燈
智能門鎖
一、討論交流你遇到過的控制系統故障
第29課 學習活動
下面是一些簡單的故障分析，你的分析和老師的一樣嗎？如果你還遇到或查到什么別的控制系統故障，請說出來和大家分享。
控制系統名稱 故障原因 控制系統表現
空調 設備失靈 不能制冷
冰箱 設備失靈 冷藏室的食物被凍，出現結冰現象
臺燈 電路故障（短路） 燈泡被燒壞
智能門鎖 硬件被損 鎖芯生銹，鑰匙無法插入
．．．．．．
一、討論交流你遇到過的控制系統故障
第29課 學習活動
購買家用電器時，包裝里都會有一個使用說明書或用戶使用手冊，里面會列出可能遇到的故障以及處理辦法。
提示：家用電器中的系統故障說明可以提示用戶故障現象出現的原因，并幫助用戶自己排除故障。
一、討論交流你遇到過的控制系統故障
第29課 學習活動
有一些故障現象描述中會提到故障碼（如E0），同時洗衣機本身也會有停止運行、蜂鳴器響起等處理。
錯誤代碼
及故障現象
可能包含影響洗衣效果或損壞洗衣機的潛在問題
一、討論交流你遇到過的控制系統故障
這是一種自我保護機制
思考：這種自我保護的設計很有用，你還能找到生活中有這樣設計的設備嗎？
第29課 學習活動
二、了解控制系統避免故障的自我保護設計
第29課 學習活動
控制系統會出現故障，就像人體會生病一樣。一個抵抗力強、自我保護意識強的人，往往不容易生病，或者生病了會很快恢復。同樣，一個控制系統的安全性能越高，它的自我保護能力也就越強。
二、了解控制系統避免故障的自我保護設計
控制系統的自我保護指的是，通過在控制系統內部安裝保護功能模塊, 使得整個控制系統在運作時有一個良好的自我保護功能，從而確保控制系統的穩定運行和安全使用，避免控制系統的損壞和保證相關人員的安全。
第29課 學習活動
“跳閘”，防止過載觸電或著火
電梯緊急迫降
空調過載保護
二、了解控制系統避免故障的自我保護設計
第29課 學習活動
空調的高溫保護模塊工作過程示意圖
二、了解控制系統避免故障的自我保護設計
首先，有一個檢測裝置，檢測室外溫度是否超標，如果超標，就啟動自我保護功能。
輸入
輸出
計算
檢測到的室外溫度與設定的溫度（閾值）比較；根據結果生成指令
檢測到的
室外溫度
空調停止
或繼續工作
第29課 學習活動
控制系統的自我保護功能，既保護了自身，也保護了使用者。
高壓鍋止開閥
保證了只有在鍋內壓力接近正常氣壓時，才能把鍋蓋打開。
二、了解控制系統避免故障的自我保護設計
人只要站在電梯門附近，電梯門就會保持開的狀態。
電梯防夾
汽車車門自動上鎖
汽車速度起來后，車門會自動上鎖，是為了防止不慎開門。
電吹風過溫保護
能在溫度超過安全范圍時自動斷電，避免過熱引起火災。
第29課 學習活動
觀察高壓鍋設計細節，你知道它們的作用嗎？
很多控制系統在設計上的一些小細節是為了保護設備自身，保護使用者安全。
二、了解控制系統避免故障的自我保護設計
防爆限壓閥
報警閥
安全閥
安全防堵罩
安全自鎖閥和安全手柄
第29課 學習活動
二、了解控制系統避免故障的自我保護設計
防爆限壓閥：當內部壓力達到設定的安全高壓值時，限壓閥開始均勻排氣控制鍋內壓力，防止壓力過高。
安全閥：如果限壓閥失效，安全閥會開始排氣泄壓，作為第二道安全保護措施。
報警閥：在限壓閥和安全閥都失效的情況下，報警閥會啟動并發出警報，同時排氣。
安全防堵罩：位于排氣孔內側，可以防止食物殘渣堵塞排氣孔，確保氣體可以順暢排出。
安全自鎖閥：在加熱后，浮子閥上升鎖死鍋蓋，防止意外開蓋，增加安全性。
安全手柄：對齊鍋蓋和隔離高溫。
第29課 學習活動
1．很多電氣設備都有自我保護功能。
2．自我保護功能，既保證了設備自身的安全，又保護了使用者的人身安全。
3．控制系統設計者要具備產品安全防范功能設計的意識。
第29課 課堂總結
小智家不斷改造種植大棚，想增加一些安全保護措施，保證大棚基礎設施的安全。如果請你做設計師，你會給他們設計一個什么樣的“自我保護”模塊呢？請參考前面所學，繪制該模塊的工作過程示意圖。
下面的模塊供選擇。
1．室外溫度過低保護模塊 2．室外溫度過高保護模塊
3．系統電流過大保護模塊 4．噴灌器壓力過大保護模塊
第29課 拓展與提升
請為智能種植大棚增加一個自我保護模塊。
極端環境溫度，超過主控板溫度工作范圍。
風扇模塊可能會因為電源問題或者扇葉遮擋而無法正常工作。
噴灌器外接水管被異物堵住，導致噴灌器壓力過大，或發生過流，無法正常工作。
光敏傳感器可能會因為灰塵、污垢的覆蓋或者硬件損壞而讀數不準。
第29課 拓展與提升
請為智能種植大棚增加一個自我保護模塊。
故障分析總結
極端工作環境超過了可承受的范圍
電源問題或電流異常，導致控制系統故障
噴灌器被異物堵住，導致壓力異常
傳感器工作環境異常（遮擋……）
室外溫度過低保護模塊
電流過大保護模塊
室外溫度過高保護模塊
噴灌器壓力過大保護模塊、噴灌器狀態檢測模塊和儲水器水位監測模塊
你的想法……
第29課 拓展與提升
請為智能種植大棚增加一個自我保護模塊。
室外溫度過低保護模塊
控制系統電流過大保護模塊
室外溫度過高保護模塊
噴灌器壓力過大保護模塊、噴灌器狀態檢測模塊和儲水器水位監測模塊
你的想法……
請從右邊的選項中選擇一個來設計它的模型示意圖。如果你有別的創意，也可以按自己的想法來設計工作過程示意圖。
第29課 拓展與提升
請為智能種植大棚增加一個自我保護模塊。
設計參考：空調的過溫保護系統工作過程示意圖
檢測傳感器提示：
溫度傳感器
水壓傳感器
電流檢測
傳感器
液位傳感器
（檢測水位）
第29課 拓展與提升
請從右邊的選項中選擇一個來設計它的模型示意圖。當然如果你有別的創意，也可以按自己的想法來設計工作過程示意圖。
請為智能種植大棚增加一個自我保護模塊。
下課啦！

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