資源簡介

《通用技術學生活動手冊·選修·電子控制技術》教師參考2008年版
活動一 小水塔水位自動控制電路的制作
安吉孝豐高級中學 顧翔立老師提供
一、本活動說明
根據《通用技術學科教學指導意見》，電子控制系統概述一章安排5個課時，本杰課可以安排在最后的2課時來完成。活動是目的使讓學生理解電子可控制技術的含義，能用方框圖分析生活中常見的電子控制系統的工作過程，知道開環電子控制系統與閉環電子控制系統的區別。
本活動電子焊接時間需90分鐘，主要完成控制線路板的元件安裝和通電試驗活動，通電試驗時所需要的其余的配套設施，如貯水桶、蓄水池、水泵引線、三個不同位置的電極引線應在課前事前做好準備。
二、教學建議
1.
提示：
在本電路中，檢測器為三個不同位置的電極，控制器是負責對從電極輸入的電信號進行處理的整個電路，執行器是水泵。
2.
提示：三極管9013管腳朝下，端面朝自己，三個腳分別是C、B、E，繼電器的電極安排都有相應標記，其工作原理可用參考教材P074、078相關介紹。
3.
提示：電路板制好后，首先應清除銅箔面氧化層，可用擦字橡皮擦，這樣不易損傷銅箔（氧化嚴重的也可用細砂紙輕輕打磨），直至銅箔面光潔如新。然后在銅箔面涂上一層松香水（松香碾成粉末溶解于酒精中，濃一些效果好），晾干即可。松香水涂 層既是保護層（保護銅箔不再氧化），又是良好的助焊劑。
4.
提示：虛焊等焊接質量問題，往往是電子制作失敗的原因之一。除了需要不斷練習之外，還應注意以下幾個環節：
（1）焊錫的選用：選用松香芯焊錫絲。
（2）助焊劑的選用：自制的線路板由于沒有助焊劑，元器件引腳鍍錫時應選用松香作助焊劑。
（3）焊點形狀的控制：標準的焊點應圓而光滑 無毛利。焊點上如果帶毛利或者焊點成蜂窩狀。 這說明焊接這一基本功還必須練習。在練習時，不要心急，一定要待烙鐵頭有足夠的溫度時，再動手焊。先蘸上適量焊錫，不要過多或過少。焊時烙鐵頭沿元器件引腳環繞一圈，再稍停留一下后離開，這樣焊出的焊點一般都能符合要求。
5.
提示：特別提醒學生在時間操作中要注意安全。
6. 提示：發現與正常工作狀態不一致時，應及時斷電檢查，主要檢查的方向是電子元器件的安裝是否有誤、電路板與其他配套的設備的連線是否有接錯。
7. 提示：對控制量和被控對象的分析雖然在《技術與設計2》中已經學習過，但仍然是一個教學的難點，突破這一難點首先要弄清楚被控量和被控對象的概念，然后明確被控量是一個可變化的物理參量（如溫度、光的照度強弱、聲音的響度、水位、力的大小等），然后分析與這個被控量有直接關系的環節、機械等。
參考答案：
活動二 多功能自動控制電路的設計與制作
杭十四中 莫志仁老師提供
一、本活動說明
根據《電子控制技術教學指導意見》，電子控制系統信息的獲取與轉換，認識常見的傳感器。如光敏傳感器、熱敏傳感器、聲敏傳感器等，同時知道傳感器的作用的要求。.通過多功能自動控制器電路的制作活動，了解自動控制電路的基本原理和“傳感器”基本作用。
將多功能自動控制電路應用到實際家庭生活和學習中。通過本節教學試驗來感受自動控制電路功能和作用。
本活動時間約需90分鐘，通過了解電子元件的基礎上，按照《活動手冊》中的“活動提示”逐步進行安裝。教師可以根據實際情況，在學生動手活動時巡回指導，特別要注意的是：1、部分元件插入的位置和高度等；2、關于焊接是否符合要求；3、調試時首先檢查各元件是否安裝正確；并與學生探討并作一指導。
二、教學建議
1．活動的導入可以用實際家庭生活和學習中某些問題用自動控制裝置來幫助解決的案例，以激發學生的活動興趣。
2．多功能自動控制電路就是以一個基本控制電路為基礎，通過改變不同敏感元件，就可以成為具有多種功能的自動控制器。
問題導入：如何實現使一個基本的控制電路具有多種控制功能？
首先我們來探究一個基本控制電路：
光電自動控制電路及制作
從光電控制基本電路圖中，了解到除元件R1、J外，其余的電子元件組成較為簡單的基本電路。
光電自動控制基本電路圖 光電控制主要電路元件
光電自動控制基本電路元件排列圖
元件R是一個光敏二極管，它是一種光電轉換器件，光敏二極管的參數值隨著光照強度增強而減小。
光敏電阻 光敏二極管
圖中已經清楚地表示出元件的安裝位置，在安裝三極管V1、V2和二極管V3這
些有極性元件時還是要清楚的識別出它們的腳的極性和對應的安裝位置。
(1)仔細檢查各個元件的安裝位置是否正確
(2)進行焊接
(3)按焊接后先用萬用表檢查各個元件焊接質量，是否存在虛假焊情況
(4)剪去過長的元件腳
（5）焊接電池盒導線，將電源和開關用導線焊接到電路板中。
調 試：
閉合開關后，當光敏二極管的感光面上受到光照時，發光二極管發光，當光線強度減弱或光線消失時，發光二極管熄滅，說明電路能起正常光控作用。
活動提示1：調節可變電阻器，對光電控制的靈敏度有什么作用？
參考答案：有暗有亮的變化,發光緩慢
活動提示2：這個光控電路是控制什么的？
參考答案：是控制發光管的發光強弱
活動提示3：這種光控電路可以應用到那些方面？
參考答案：利用這種光控指示（發光管發光）的特性，可應用到暗房光的控制指示中
活動提示4：將直流蜂鳴器安裝焊接在圖中a 、b位置
參考答案：蜂鳴器隨光控的作用發出蜂鳴聲
活動提示6：將電磁繼電器J安裝焊接在圖中位置。
參考答案：電磁繼電器J隨光控而工作
活動提示7：繼電器又可以用來控制那些用電器？
參考答案：就當整個光控電路是一個光控開關，可用來控制熱水器的電源控制。
活動提示8：自動磁控電路制作
將干簧管替代光電控制電路中的光敏電阻就成為磁控電路
干簧管通常管內的兩個電極是斷開的，當磁鐵接近它時，兩個電極就立刻閉合而導通。 當磁鐵接近一次干簧管，干簧管內的兩個電極就立刻閉合而導通一次。所以，磁控電路對磁信號起控制作用。
活動提示9：自動聲控電路制作
聲控電路就是控制電路可以利用聲音（信號）來控制用電器工作的電路，它也可以由光控電路通過改裝形成。將柱極體話筒替代光控電路中光敏二極管就形成了自動聲控電路，柱極體話筒是一種聲電轉換元件，它的“阻值”隨著聲音強度的增大而減小。話筒有極性，安裝時要注意它的正負極。
將光控電路中光敏二極管位置用導線焊接上柱極體話筒，安裝時應注意它的極性，將電源和開關用導線接入電路。閉合開關后，用哨聲、喊話聲、擊掌聲等發出聲音信號，電路對用電器就能起控制作用，說明電路正常，調節可變電阻可以用來調節聲控的靈敏度。如果電路不正常，按前面對電路的檢查方法進行檢查，直至排除故障。
活動提示10：自動溫控電路制作動 手 制 作
溫控電路是利用溫度信號來控制用電器工作的又一種重要而應用廣泛控制電路，它可以由我們熟知的光控電路通過改進形成。熱敏電阻的阻值隨著溫度的變化而變化。這里所采用的的熱敏電阻的阻值是隨著溫度的升高而減小。
將光控電路中光敏二極管位置安裝焊接上熱敏電阻，將電源和開關用導線接入電路，閉合開關后，將熱敏電阻放在熱水中或放在高溫物體附近，當熱敏電阻接受到溫度信號后，控制電路對用電器就能起控制作用，說明電路正常，調節可變電阻可以用來調節溫控的靈敏度。如果電路不正常，按前面對電路的檢查方法逐步進行檢查，直至排除故障。
活動提示11：自動水位控制電路制作動手制作
水位自動控制電路是利用水位變化信號來控制用電器工作的又一種重要而應用廣泛控制電路，它可以由光控電路通過改進形成。
把A、B兩根電極放入水箱內一高一低形成高低測量水位差，用導線將電極引出，接到光控電路中替代光敏二極管，形成能自動控制水箱內水位的水位控制器。
活動三 觸摸開關的制作
臺州中學 劉德岳老師提供
一、活動說明
根據第三章《電子控制系統的信號處理》的教學內容及學習目標，電路對數字信號的處理是本章的核心內容，本章教學可讓學生通過試驗來感受數字電路的奧妙。在電子技術高度發達的今天，數字信號往往由集成電路或大規模集成電路來處理，集成電路內部結構是我們看不見摸不到的，本活動中的主活動是通過分立元件——開關三極管組成邏輯電路對數字信進行處理。本活動設置的目的就是讓學生通過觸摸開關的制作、試驗，進一步理解電子電路中信號的傳遞與處理，加深對數字信號、數字邏輯、數字電路的理解，感受數字電路的應用所帶來的樂趣。
本活動時間約需45分鐘，可以用在學生學習第三節數字集成電路之后。如果采用參考活動，建議將活動安排在第四節“數字電路的應用”中。按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。教師也可以根據實際情況，靈活處理該活動。
二、教學建議
1.活動的導入可以用類似于活動手冊中活動描述的方式。
2.活動提示1：工作原理是由教師來完成分析的。教師可以在實驗電路中分離出一級電路來復習三極管的開關特性及數字信號的傳遞，然后再分析整個電路的信號處理與工作情況，對控制系統的各個組成部分進行劃分。
3. 活動提示2：主要是認識元器件。電阻器由學生結合附錄中有關電阻器色標法的內容進行認讀，三極管S9014、D8550的引腳排列與SC8050相同(見圖)，二極管有白圈或黑圈的一端為負，發光二極管長引腳的電極為正極。各元件規格見表3-1。讓學生在認識元器件的過程中觀察電路板，熟悉元件在電路板中的位置。
4．活動提示3：本步驟是活動的關鍵，將元器件正確地安裝到電路板上，如果有任何一個元件出現差錯，均可導致電路不能正常工作。安裝元件的次序必須是從低到高、從小到大、先臥式后立式，特別要注意三極管的管腳或朝向、二極管和發光二極管的正負極。焊接時任何相鄰二個焊點不能連在一起，焊點呈圓錐形，每個焊點表面光亮且形狀相似，發光二極管和繼電器引腳的焊接時間不宜過長，否則會引起元件損壞；焊接后立式元件應與電路板保持垂直，臥式元件應躺在電路板上。用斜口鉗剪多余引腳時，必須是剪斷，剪的位置是焊點圓錐形的錐頂，切不可剪了一半再將引腳拉斷，否則很容易導致電路板銅箔脫落。
5．活動提示4：教師主要檢查元器件安裝有沒有錯誤、焊點有無粘連、電源連接是否正確。試驗所用的電源最好采用物理實驗室中的可調穩壓電源，在試驗過程中用干燥的手去觸摸與用汗濕的手去觸摸效果會有差別。學生試驗一般不接交流電源和燈泡，以確保安全；教師可做一次帶負載的試驗，以反映繼電器的作用。
6.在制作完成后讓學生完成問題討論。
參考答案：
輸入量是人體觸摸信號；控制器由V1、V2、V3、V4及周邊二極管、電阻等元件組成，執行器是繼電器，控制對象為用電器電源，輸出量為用電器電源的通斷。
（2）在燈亮時，V1處于 導通 狀態，V2處于 導通 狀態。
在燈滅時，V1處于 截止 狀態，V2處于 截止 狀態。
這說明三極管可以當作 開關 使用。
活動四 電子閃光電路的制作
臺州中學 劉德岳老師提供
一、活動說明
繼電器是一種常用的執行部件，它在電子控制系統中擔任著執行器的角色，如上一活動“觸摸開關”中執行器就由繼電器來擔當。本活動是針對第四章“電子控制系統的執行部件”中繼電器的作用、構造、工作原理而安排的。通過本活動的制作結合上一活動的實踐，加深對繼電器“以低控高、以小控大”作用的理解，親身領會繼電器在電子控制系統中擔當執行器的特點，通過測量進一步理解繼電器內部結構的組成及其相互關系。
本活動時間約需45分鐘，一般安排在第二節“直流電磁繼電器的構造、規格和工作原理”之后。按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。教師也可以根據實際情況，靈活處理該活動。
二、教學建議
1.在洗衣機中，電動機是由220V交流電源直接供電，而電子電路中的工作電源是直流低壓“6V～12V”，如何用直流低壓來控制交流高壓呢？繼電器就能勝任此工作，以此來導入本活動，也可以用類似于活動手冊中活動描述的方式來導入。
2．活動提示1：由于本活動電路相對復雜，只能向學生粗略介紹工作過程。V1、V2、C1、C2、R1、R2、R3、R4組成自激多諧振蕩器，從V2的集電極輸出頻率約70Hz～75Hz的開關脈沖，該脈沖功率較小，不足以使繼電器工作，需由V3、V4、D2、R5、R6組成的驅動電路進行功率放大，再去推動繼電器工作，D1起阻尼作用，防止繼電器線圈突然斷電時產生高壓自感電動勢，導致V4擊穿損壞。繼電器在開關脈沖的作用下不停地改變狀態，由繼電器控制的燈泡也在不停地閃光。由于繼電器中的開關是屬于有觸點的單刀雙擲開關，開關的撥動都會發出聲音。
3．活動提示2：認識元器件。電阻器由學生結合附錄中有關電阻器色標法的內容進行認讀，三極管S9014、D8550的引腳排列參見活動三，二極管有白圈或黑圈的一端為負，發光二極管長引腳的電極為正極，電解電容器的電極有正、負之分，長腳為正(見附圖)。各元件規格見表4-1。讓學生在認識元器件的過程中觀察電路板，熟悉元件在電路板中的位置。
4．活動提示3：本步驟是活動的關鍵，將元器件正確地安裝到電路板上，如果有任何一個元件出現差錯，均可導致電路不能正常工作。安裝元件的次序必須是從低到高、從小到大、先臥式后立式，特別要注意三極管的管腳或朝向，二極管、發光二極管和電解電容器的正負極不能弄錯。焊接時任何相鄰二個焊點不能連在一起，焊點呈圓錐形，每個焊點表面光亮且形狀相似，發光二極管和繼電器引腳的焊接時間不宜過長，否則會引起元件損壞；焊接后立式元件應與電路板保持垂直，臥式元件應躺在電路板上。用斜口鉗剪多余引腳時，必須是剪斷，剪的位置是焊點圓錐形的錐頂，切不可剪了一半再將引腳拉斷，否則很容易導致電路板銅箔脫落。
5．活動提示4：教師主要檢查元器件安裝有沒有錯誤、焊點有無粘連、電源連接是否正確。試驗所用的電源最好采用物理實驗室中的可調穩壓電源。正常情況下，發光二極管的閃爍與繼電器吸合、分離的聲音是同步的，如果只有發光二極管閃光，繼電器沒有動作，應重點檢查D1和V4。
6．活動提示5：在完成“問題討論4”的情況下，用一個2k的電阻與一個發光二極管串聯來取代燈泡，使發光二極管閃爍發光。注意：通過發光二極管的電流必須是正極流入負極流出。
7．問題討論參考答案：
（1）執行 被控對象 燈的亮滅
（2）繼電器內部有一個用電磁力和彈簧彈力控制的單刀雙擲開關，不管開關撥向何方，都會發出聲音，因此，當繼電器的工作狀態連續發生變化時，繼電器就會發出“嘀”、“嗒”的聲音。
若不用繼電器，控制電路不能直接控制轉向燈。因控制電路所能輸出的功率較小，不能使轉向燈泡發光。
（3）將萬用電表檔位開關置于×1檔并調零，分別測量繼電器任意兩只引腳間的電阻，只有二次指針會擺動，電阻不為零的二只引腳為內部線圈引腳，電阻為零的二只引腳為常閉觸點引腳，第5只腳為常開觸點引腳。
（4）采用9V燈泡。將燈泡與繼電器開關串聯，再接到電源中。
活動五 晶閘管搶答器的制作
杭十四中 莫志仁老師提供
本活動說明
根據《電子控制技術教學指導意見》，了解常見無觸點繼電器，知道晶閘管的構造和電路符號。了解晶閘管的簡單的工作原理。知道晶閘管的簡單應用電路。.通過晶閘管自動控制器電路的制作活動，了解晶閘管控制電路的基本原理和基本作用。
本活動時間約需90分鐘，通過了解電子元件的基礎上，按照《活動手冊》中的“活動提示”逐步進行安裝。特別要注意的是：1、部分元件插入的位置和高度等；2、關于焊接是否符合要求；3、調試時首先檢查各元件是否安裝正確；教師可以根據實際情況，在學生動手活動時巡回指導，并與學生探討并作一指導。
教學建議
可控硅是一種新型的半導體器件，它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、動作快以及使用方便等優點，活動導入以可控硅實際應用案例的展示，以激發學生的活動興趣。
活動提示1：可調電壓插座
電路如圖，可用于調溫（電烙鐵）、調光（燈）、調速（電機），使用時只要把用電器的插頭插入插座即可，十分方便。
V1為雙向二極管2CTS，V2為3CTSI雙向可控硅，調節RP可使插座上的電壓發生變化。
活動提示2：簡易混合調光器
根據電學原理可知，電容器接入正弦交流電路中，電壓與電流的最大值在相位上相差90°。根據這一原理，把C1和C2串聯聯接，并從中間取出該差為我所用，這比電阻與電容串聯更穩定。電路中，D1和D2分別對電源的正半波及負半波進行整流，并加到A觸發和C1或C2充電。進一步用W來改變觸發時間進行移相，只要調整W的阻值，就可達到改變輸出電壓的目的。D1和D2還起限制觸發極的反相電壓保護雙向可控硅的作用。
活動提示3：可調速吸塵器
這種吸塵器使用可控硅元件構成調速電路，能根據需要控制電機轉速，以發跡管道吸力的大小。下圖所示的調速電路比較成熟，普遍使用在高檔大功率吸塵器中。
活動提示4：光控電子開關
光控電子開關，它的“開”和“關”是靠可控硅的導通和阻斷來實現的，而可控硅的導通和阻斷又是受自然光的亮度（或人為亮度）的大小所控制的。該裝置適合作為街道、宿舍走廊或其它公共場所照明燈，起到日熄夜亮的控制作用，以節約用電。
工作原理：電路如上圖所示，220V交流電通過燈泡H及整流全橋后，變成直流脈動電壓，作為正向偏壓，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度時，光敏二極管D呈現底阻狀態≤1KΩ，使三極管V截止，其發射極無電流輸出，單向可控硅VS因無觸發電流而阻斷。此時流過燈泡H的電流≤2.2mA,燈泡H不能發光。電阻R1和穩壓二極管DW使三極管V偏壓不超過6.8V，對三極管起保護作用。夜晚，亮度小于一定程度時，光敏二極管D呈現高阻狀態≥100KΩ，使三極管V正向導通，發射極約有0.8V的電壓，使可控硅VS觸發導通，燈泡H發光。RP是清晨或傍晚實現開關轉換的亮度選擇元件。
安裝與調試：安裝時，將裝焊好的印制板放入透明塑料盒內并固定好，將它與受控電燈H串聯，并讓它正對著天幕或房子采光窗前較明亮的空間，避免3米以內夜間燈光的直接照射。調試宜傍晚時進行，調節RP阻值的大小，使受控電燈H在適當的亮度下始點亮。
活動提示5：自動延時照明開關
夜晚離開房間，總要先關掉照明燈?？扇绻麩糸_關不在門口，那么關上燈再摸黑走到門口，十分不方便。
本文介紹的一種開關僅用9個元件，可方便地加在原來的開關上，使您的燈在關掉后延時幾十秒鐘，讓您有充足的時間離開房間，免受摸黑之苦。
工作原理：電路原理如下圖所示。A、B分別接在原開關兩端。合上開關S時，交流電的正半周經D6、R2、R1、D1和可控硅控制極，觸發可控硅導通；交流電的負半周經D4、R2、R1、D1和可控硅控制極，觸發可控硅導通?？煽毓鑼ê?，相當于短路C、D兩點，因而A、B兩點也經過二極管和導通的可控硅閉合起來。此時照明燈亮。
斷開開關S后，由于電容C1經R1、D1和可控硅控制極放電，使可控硅仍有觸發電流維持導通。放電電流逐漸減小，一段時間后，可控硅截止，燈滅。此電路延時時間約為40～50秒。
元件選擇：可控硅選最大電流1A、耐壓400V的。D1、D3～D6可用1N4004。C1用耐壓630V、35μF的彩電電容。如果合上開關S燈不亮，可適當減小R1的阻值。
活動提示6：聲控音樂彩燈
彩燈控制器的電路如下圖，R1、R2、D和C組成電阻降壓半波整波電路，輸出約3V的直流電供SCR的控制回路用。壓電陶瓷片HTD擔任聲-電換能器，平時調W使BG集電極輸出低電平，SCR關斷，彩燈不亮。當HTD接收到聲波信號后，BG集電極電平升高，SCR即開通，所以彩燈能隨室內收錄機播出的音樂節奏而閃爍發光。
W可用來調節聲控靈敏度，W由大調小時，聲控靈敏度愈高，但W過小時，電燈常亮，這時就失去聲控作用，使用調試時，將W由大逐漸調小至某一阻值時，電燈即點亮，再將W退回少許（即稍微調大），電燈就熄滅，這時聲控靈敏度最高，離HTD二三米遠處普通談話聲就能使彩燈閃爍。如嫌靈敏度太高，只要將W調大些即可，電燈長亮不熄，表示BG的放大倍數β值過小，應更換β大些的三極管。電阻均為1/8W碳膜電阻。
活動提示7：簡易延時照明燈
本文介紹的這種延時照明燈非常簡單，安裝也十分方便，將它直接連接于普通開關的兩端即可。使用時，打開開關電燈點亮，關燈后由于延時電路的作用使電燈仍亮幾秒鐘后自動熄滅。本電路安全可靠，適合初學者自制。
電路原理：該延時照明燈的電路如附圖所示。延時電路如虛線框內所示。圖中K為拉線開關或墻壁開關，當K閉合后，該延時電路不工作，電燈處于正常的發光狀態。當K被關斷后，該電壓一方面經R1向電容C充電，由于在C的充電期間沒有電流流過R2，則三極管V一直處于截止狀態；另一方面，該電壓經R3、R4向可控硅SCR提供觸發電壓，使可控硅處于導通狀態，因此在關燈后電燈亮一段時間。當電容C被充足電后，使三極管V由截止轉為導通狀態，將可控硅SCR關斷，電燈也就熄滅了。
本電路關燈延時期間，延時時間由R1、C的取值來確定，讀者也可根據各自需要自行確定。本電路中的可控硅，筆者選用的為單向可控硅，在關燈延時期間電燈的亮度約為開燈時亮度的一半，以適合人們的視覺上的需要，同時又可節能。
電路制作：圖中單向可控硅SCR選用MCR100－8，耐壓須為600V以上。燈泡的功率不大于100W為宜。二極管VD為1N4007，V為C1815。電阻均為1／8W碳膜電阻。
制作時，用一小塊電路板將圖中虛線框內各元器件焊裝上。最好將本電路裝在拉線開關底部凹槽內，用膠水粘牢并將引線接至開關兩接線端即可。
活動提示8：單鍵自鎖開關
單鍵自鎖開關說明
1、上電不動作。
2、按鈕按下后再釋放，繼電器吸合。
3、按鈕長按時,繼電器釋放，松開后繼電器吸合。
4、按鈕點按時：繼電器釋放 ←→ 吸合循環動作。
5、因為47Ω電阻有壓降，繼電器可以用DC9V的。
活動提示9：簡單的停電自鎖開關
電網供電正常時，它象普通開關一樣使用。按一下K1，220V交流電經R1和R2分壓給雙向可控硅提供一觸發電壓，使雙向可控硅導通?？煽毓鑼ê螅陔娫措妷赫胫芷陂g，少量電流經R4、D向C充電，同時經R3、R2分壓觸發可控硅；在負半周期間，C向R3和R2放電并觸發雙向可控硅，這樣使雙向可控硅繼續導通，保證負載正常工作。一旦電網突然停電，C上的電荷經R3和R2放電。在電網恢復供電后，由于K1常開，C上又無電壓，不能使雙向可控硅觸發導通，電路呈斷開自鎖狀態，因此沒有電流流過負載。只有重按一下K1，負載才能正常工作，從而有效地防止了因斷電后恢復供電造成的浪費和事故。常閉按鈕K2用于正常供電情況下關斷電路。
活動提示10：雙色彩燈
本彩燈是以多諧振蕩器為控制信號，燈光交替閃耀，可給節日晚上（尤其是舞會）增加不少光彩和歡快氣氛。
工作原理如下圖所示。交流220V電源經C1、VD1、VD2及VD3降壓、整流、濾波后，在VD3兩端得到3V的穩定電壓。多諧振蕩器中的VT1、VT2輪流導通，其集電極電流控制雙向晶閘管VS1和VS2工作，彩燈將交替閃爍著光彩。
元器件選擇：電容C1為0.47μ/400V(滌綸電容)、C2為220μ/6V，C3、C4為50μ/16V。電阻R1為1M/1W，R2、R3為20K／1/4W。二極管VD1、VD2選1N4004。穩壓二極管VD3選3V/1W。發光二極管VD4、VD5為FG114001。雙向晶閘管VS1、VS2為TLC3A/400V。三極管VT1、VT2為3CK9D，60≤β≤120。
使用方法：
(1)如彩燈不亮，將3V穩壓管換成4.5V穩壓管。
(2)為防止流過發光二極管VD4、VD5的電流過大，最好在其回路中分別串入一個300Ω的限流電阻。
(3)調整時，改變R1、R2或C1、C2的大小，則可直接控制彩燈相互變化的快慢節奏。
(4)如雙向晶閘管VS1、VS2用3A/400V，最好負載功率在300W以下，切忌不可超過最高限額500W。如想增大功率，可選用電流大于3A的晶閘管，但C1的容量還需增加。如原用0.47μ/400V可換成0.68～1μ/400V即可。
(5)本裝置采用塑料作外殼，以避免市電源對人的觸電，這樣更為安全。
活動提示11：可控硅交流調壓器
交流調壓器采用可控硅調壓器。電路簡單、裝置容易、控制方便的可控硅交流調壓器，這可用作家用電器的調壓裝置，進行照明燈調光，電風扇調速、電熨斗調溫等控制。本活動調壓器的輸出功率達100W，一般家用電器都能使用。
1：電路原理：電路圖如下
可控硅交流調壓器由可控整流電路和觸發電路兩部分組成， 從圖中可知，二極管D1—D4組成橋式整流電路，雙基極二極管T1構成張弛振蕩器作為可控硅的同步觸發電路。當調壓器接上220V交流電通過負載電阻RL經二極管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K兩端形成一個脈動直流電壓，該電壓由電阻R1降壓后作為觸發電路的直流電源。在交流電的正半周時，整流電壓通過R4、W1對電容C充電。當充電電壓Uc達到T1管的峰值電壓Up時，T1管由截止變為導通，于是電容C通過T1管的e、b1結和R2迅速放電，結果在R2上獲得一個尖脈沖。這個脈沖作為控制信號送到可控硅SCR的控制極， 使可控硅導通。可控硅導通后的管壓降很低，一般小于1V，所以張弛振蕩器停止工作。當交流電通過零點時，可控硅自關斷。當交流電在負半周時，電容C又從新充電……如此周而復始，便可調整負載RL上的功率了。
2：元器件選擇
調壓器的調節電位器選用阻值為470KΩ的WH114-1型合成碳膜電位器，這種電位器可以直接焊在電路板上，電阻除R1要用功率為1W的金屬膜電阻外，其佘的都用功率為1/8W的碳膜電阻。D1—D4選用反向擊穿電壓大于300V、最大整流電流大于0.3A的硅整流二極管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR選用正向與反向電壓大于300V、額定平均電流大于1A的可控硅整流器件，如國產3CT
活動提示12：電熱毯溫控器
市售電熱毯一般有高、低兩個溫度檔。使用時，撥在高溫檔，入睡后總被熱醒；撥在低溫檔，有時醒來會覺得熱度不夠。為此，筆者制作了這種電熱毯溫控器，它可以把電熱毯的溫度控制在一個適宜的范圍內。
工作原理：電路如下圖所示。圖中IC為NE555時基電路；RP3為溫度調節電位器，其滑動臂電位決定IC的觸發電位V2和閾電位Vf，且V5=Vf=2Vz。220V交流電壓經C1、R1限流降壓，D1、D2整流，C2濾波，DW穩壓后，獲得9V左右的電壓供IC用。室溫下接通電源，因已調V2Vz，V6≥Vf時，IC翻轉，③腳變為低電位，BCR截止郵電局熱絲停止發熱，溫度開始逐漸下降，BG1的Iceo隨之逐漸減小，V2、V6降低。當V6元件選擇：BG1可選用3AX、3AG等PNP型鍺管；BCR用400V以上小型塑封雙向可控硅，其它元件可按圖標選用。
制作要點：熱敏傳感器BG1可用耐溫的細軟線引出，并將其連同管腳接頭裝入一電容器鋁殼內，注入導熱硅脂，制成溫度探頭。使用時，把該探頭放在適當部位即可。
活動提示13：安全省電的按鍵式床頭燈
一盞延時式床頭燈，對于許多讀者在夜晚使用是很方便的。本文介紹的按鍵式床頭燈能安全和方便的要求，電路原理如下圖所示。
該床頭燈由節電型單穩態電路和亮度可控照明燈兩部分組成。兩部分靠光電耦合器耦合，電氣部分完全獨立，使用十分安全。當K1斷開時，VT1截止，其集電極電壓為0V，VT2截止，NE555第①腳接地端開路而不工作，此時，電路的耗電僅為VT1、VT2的穿透電流，約3～5μA，四節電池能使用一年半以上。按下K1后，VT1飽和導通，R3兩端電壓接近電源電壓，VT2飽和導通，NE555工作，此時，NE555第②腳由高電平變為低電平，而且低于1/3的電源電壓，NE555翻轉，第③腳輸出高電平，其一路能過R7驅動光電耦合器4N25，使雙向可控硅VS導通，床頭燈H點亮；另一路通過二極管VD1、電阻R6向VT2提供足夠大的偏流，維持VT2飽和導通，此時，即使K1斷開，VT2的工作狀態也不變，即NE555的暫穩狀態不變。在此期間，電源經R5為C1充電，使C1兩端電壓不斷升高，當C1兩端電壓大于2/3電源電壓時，通過NE555的放電端第⑦腳放電，NE555的暫穩態結束，第三③腳由高電平變為低電平，VT2截止，進入另一個穩定狀態，只有在K1再次接通時，NE555才再次進入暫穩態，床頭燈再次點亮。
該床頭燈所用元件型號及數據如附圖所示，無特殊要求。整個床頭燈安裝容易，調試簡單，只要安裝無誤，就能正常使用。若延時時間太短，可加大R5的阻值或C1的容量，反之亦然。安裝時將按鍵部分外置，其余元件裝入塑料盒內，以確保使用安全。
活動六 集成直流穩壓電源的制作
顧翔立老師提供
一、本活動說明
根據《通用技術學科教學指導意見》，第二節閉環電子控制系統的設計及其應用安排有4課時。教學目標是使學生能設計和安裝簡單的閉環電子控制系統，并進行調試和交流。
本次活動所需時間為1課時在通用技術專用教室完成，在考慮學生的知識水平和符合標注要求的前提下，化解了設計電路原理圖的難點，把重點放在電子控制系統的應用上。使用集成電路套件，減少了焊接和故障，大多數學生都能獲得成功。
二、教學建議
1、利用電烙鐵預熱過程，教師簡要講解直流穩壓電源的組成與原理，重點解答為什需要穩壓這一過程。
提示：
（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。
（2）整流電路：利用單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電
（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。
（4）穩壓電路：穩壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。
2、講解串聯型穩壓電路的工作原理，重點突出負反饋作用，介紹lm317集成穩壓塊的性能。
提示：
317系列穩壓器輸出連續可調的正電壓，可調范圍為6V—13V，最大輸出電流 為1.5A。穩壓內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優良、不易損壞、使用方便等優點。其電壓調整率和電流調整率均優于固定式集成穩壓構成的可調電壓穩壓電源。
3、指導學生進行焊接。對不正確的焊接操作及時糾正。
提示：
直流穩壓電源電路板較小，其中最大的元器件是變壓器，變壓器的漆包線（尤其初級線圈）較細，應放在最后安裝，否則會給后續的安裝任務造成麻煩或扯斷線圈引腳。在焊接初級線圈與外殼的插座金屬片時，要注意以下兩點：1漆包線要刮漆，2由于金屬片面積較大，電烙鐵放在金屬片上的時間要足夠，否則容易虛焊，但過長的時間也要注意燙壞外殼的塑料。
4、安裝完畢后，強調必須通過老師的檢測，才可用通電試驗。
提示：
直流穩壓電源元件較少，且有質量可靠套件購買，對于已經具備一定焊接水平的學生來說，可用在半節課時間完成。本次活動采用的是變壓器直接接通220v交流電，所以應格外注意安全。電路板、變壓器等應全部安裝在塑料外殼內。未經老師檢查不允許通電試驗。發現異常情況應立刻斷電，在老師現場指導下進行檢查。
活動七 紅外線遙控接收系統的設計與制作
臺州中學 劉德岳老師提供
一、活動說明
本活動是配合教材第五章第二節“遙控電子控制系統的設計與應用”而安排的。由于課時的限制，不能制作整套遙控系統，本活動利用任何一款家用電器遙控器作為紅外線遙控信號發射器，根據發射器有無紅外線信號來控制其它電器。通過本活動的制作與調試，進一步理解遙控系統的組成與應用，尤其是遙控接收系統。在活動中
本活動時間約需70分鐘，一般安排在第二節“遙控電子控制系統的設計與應用”中“遙控系統的組成、分類及其應用”之后，教師也可根據教學情況安排在“簡單紅外遙控系統的設計安裝和調試”之后。按照《活動手冊》中的“活動提示”一步步進行活動。教師也可以根據實際情況，靈活處理該活動。
二、教學建議
1．本活動的導入可以采用活動描述提供的方式，教師也可以采用其它例子或其它方式來導入本活動。
2．關于器材準備，實驗室任何一款家用電器遙控器1個以供試驗時作為紅外線發射器用。最好能準備一組隔離電源（輸入220V 輸出220V），使試驗更加安全。
3．活動提示1：工作原理僅需針對遙控接收電路的組成來進行講述。遙控接收器相當于遙控接收控制系統中的控制器，一般由接收電路、放大電路、解調電路、指令譯碼電路、驅動電路，后接執行器。在本活動中，紅外線接收專用集成電路SFH506-38就已經包括了紅外線接收電路和放大電路，由D3、D4、C4、R2、V1組成解調電路，R3、R4、R5、R6、R7、R8、C5、C6、D5、D6、V2、V3構成譯碼電路，D7、R9、V4組成驅動電路，R1、C1、D1、D2、C2構成電源供電電路，具體參見圖7-1。
4．活動提示2：認識元器件。電阻器由學生結合附錄中有關電阻器色標法的內容進行認讀，電容器的認讀可參考教材附錄P120頁至P122頁的內容，三極管S9014、D8050的引腳排列參見活動三，二極管有白圈或黑圈的一端為負，發光二極管長引腳的電極為正極，電解電容器的電極有正、負之分(參見活動四)，長腳為正。紅外線接收管的引腳排列見活動手冊圖7-1。各元件規格見表7-1。讓學生在認識元器件的過程中觀察電路板，熟悉元件在電路板中的位置。
5．活動提示3：由于本活動電路相對復雜，元件數量較多，很容易出現元器件安裝錯誤，要特別引起注意。電源電路暫不安裝，繼電器觸點引腳不與其它電路相連，等其它電路安裝、試驗正常后再安裝。本步驟是活動的關鍵，將元器件正確地安裝到電路板上，如果有任何一個元件出現差錯，均可導致電路不能正常工作。安裝元件的次序必須是從低到高、從小到大、先臥式后立式，特別要注意三極管的管腳或朝向，二極管、發光二極管和電解電容器的正、負極不能弄錯（圖7-4中D1的方向錯了）。焊接時任何相鄰二個焊點不能連在一起，焊點呈圓錐形，每個焊點表面光亮且形狀相似，紅外線接收集成電路、發光二極管和繼電器引腳的焊接時間不宜過長，否則會引起元件損壞；焊接后立式元件應與電路板保持垂直，臥式元件應躺在電路板上。用斜口鉗剪多余引腳時，必須是剪斷，剪的位置是焊點圓錐形的錐頂，切不可剪了一半再將引腳拉斷，否則很容易導致電路板銅箔脫落。
6．關于測試。為了保證測試安全，必須采用穩壓電源為本電路供電。教師主要檢查元器件安裝有沒有錯誤、焊點有無粘連、電源連接是否正確。正常情況每按一次遙控器，發光二極管和繼電器的狀態改變一次。
7．問題討論參考答案：
（1）紅外線接收集成電路是用來接收紅外線信號，將紅外線信號轉換成電信號并由內部放大電路進行放大后輸出。
（2）電視機遙控器上各個按鍵的功能，對于本電路是一樣的，因為本電路中的解調電路和譯碼電路比較簡單，只譯出遙控信號的有無，不能譯出每個按鍵的具體內容。
（3）通過試驗，用課本將遙控器與接收器隔開，遙控器將發揮不了作用。因為紅外線是光線，在這樣的情況下是直線傳播的。
輸入
電極
控制
三極管組成的電路
輸出
水泵的開與關
輸入
預設的水位
控制（處理）
電子線路板
輸出
（水）
被控對象
（貯水箱）
檢測
水位電極
短腳為負極
負極
E:發射極
B:基極
C:集電極
負 極
長腳為正極

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