通用技术学生活动手册

【比较好的资料】这是通用技术选修电子控制技术的活动设计汇总来自网络仅供参考活动一 小水塔水位自动控制电路的制作安吉孝丰高级中学 顾翔立老师提供一、本活动说明根据通用技术学科教学指导意见 ，电子控制系统概述一章安排 5 个课时，本杰课可以安排在最后的 2 课时来完成。活动是目的使让学生理解电子可控制技术的含义，能用方框图分析生活中常见的电子控制系统的工作过程，知道开环电子控制系统与闭环电子控制系统的区别。本活动电子焊接时间需 90 分钟，主要完成控制线路板的元件安装和通电试验活动，通电试验时所需要的其余的配套设施，如贮水桶、蓄水池、水泵引线、三个不同位置的电极引线应在课前事前做好准备。二、教学建议1. 提示：在本电路中，检测器为三个不同位置的电极，控制器是负责对从电极输入的电信号进行处理的整个电路，执行器是水泵。输入 电极控制 三极管组成的电路输出 水泵的开与关2. 提示：三极管 9013 管脚朝下，端面朝自己，三个脚分别是C、B 、E ，继电器的电极安排都有相应标记，其工作原理可用参考教材 P074、078 相关介绍。3. 提示：电路板制好后，首先应清除铜箔面氧化层，可用擦字橡皮擦，这样不易损伤铜箔（氧化严重的也可用细砂纸轻轻打磨） ，直至铜箔面光洁如新。然后在铜箔面涂上一层松香水（松香碾成粉末溶解于酒精中，浓一些效果好） ，晾干即可。松香水涂 层既是保护层（保护铜箔不再氧化） ，又是良好的助焊剂。4. 提示：虚焊等焊接质量问题，往往是电子制作失败的原因之一。除了需要不断练习之外，还应注意以下几个环节：（1）焊锡的选用：选用松香芯焊锡丝。（2）助焊剂的选用：自制的线路板由于没有助焊剂，元器件引脚镀锡时应选用松香作助焊剂。（3）焊点形状的控制：标准的焊点应圆而光滑 无毛利。焊点上如果带毛利或者焊点成蜂窝状。 这说明焊接这一基本功还必须练习。在练习时，不要心急，一定要待烙铁头有足够的温度时，再动手焊。先蘸上适量焊锡，不要过多或过少。焊时烙铁头沿元器件引脚环绕一圈，再稍停留一下后离开，这样焊出的焊点一般都能符合要求。5. 提示：特别提醒学生在时间操作中要注意安全。6. 提示：发现与正常工作状态不一致时，应及时断电检查，主要检查的方向是电子元器件的安装是否有误、电路板与其他配套的设备的连线是否有接错。7. 提示：对控制量和被控对象的分析虽然在技术与设计 2中已经学习过，但仍然是一个教学的难点，突破这一难点首先要弄清楚被控量和被控对象的概念，然后明确被控量是一个可变化的物理参量（如温度、光的照度强弱、声音的响度、水位、力的大小等） ，然后分析与这个被控量有直接关系的环节、机械等。参考答案：控制（处理）电子线路板输出（水）被控对象（贮水箱）检测水位电极输入预设的水位活动二 多功能自动控制电路的设计与制作杭十四中 莫志仁老师提供一、本活动说明根据电子控制技术教学指导意见 ，电子控制系统信息的获取与转换，认识常见的传感器。如光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器等，同时知道传感器的作用的要求。.通过多功能自动控制器电路的制作活动，了解自动控制电路的基本原理和“传感器”基本作用。将多功能自动控制电路应用到实际家庭生活和学习中。通过本节教学试验来感受自动控制电路功能和作用。本活动时间约需 90 分钟，通过了解电子元件的基础上，按照活动手册中的“活动提示”逐步进行安装。教师可以根据实际情况，在学生动手活动时巡回指导，特别要注意的是：1、部分元件插入的位置和高度等；2、关于焊接是否符合要求；3、调试时首先检查各元件是否安装正确；并与学生探讨并作一指导。二、教学建议1活动的导入可以用实际家庭生活和学习中某些问题用自动控制装置来帮助解决的案例，以激发学生的活动兴趣。2多功能自动控制电路就是以一个基本控制电路为基础，通过改变不同敏感元件，就可以成为具有多种功能的自动控制器。问题导入：如何实现使一个基本的控制电路具有多种控制功能？首先我们来探究一个基本控制电路：光电自动控制电路及制作从光电控制基本电路图中，了解到除元件 R1、J 外，其余的电子元件组成较为简单的基本电路。光电自动控制基本电路图 光电控制主要电路元件光电自动控制基本电路元件排列图元件 R 是一个光敏二极管，它是一种光电转换器件，光敏二极管的参数值随着光照强度增强而减小。光敏电阻 光敏二极管图中已经清楚地表示出元件的安装位置，在安装三极管 V1、V2 和二极管 V3 这些有极性元件时还是要清楚的识别出它们的脚的极性和对应的安装位置。 (1)仔细检查各个元件的安装位置是否正确 (2)进行焊接 (3)按焊接后先用万用表检查各个元件焊接质量，是否存在虚假焊情况(4)剪去过长的元件脚（5）焊接电池盒导线，将电源和开关用导线焊接到电路板中。调 试： 闭合开关后，当光敏二极管的感光面上受到光照时，发光二极管发光，当光线强度减弱或光线消失时，发光二极管熄灭，说明电路能起正常光控作用。活动提示 1：调节可变电阻器，对光电控制的灵敏度有什么作用？参考答案：有暗有亮的变化,发光缓慢活动提示 2：这个光控电路是控制什么的？参考答案：是控制发光管的发光强弱活动提示 3：这种光控电路可以应用到那些方面？参考答案：利用这种光控指示（发光管发光）的特性，可应用到暗房光的控制指示中活动提示 4：将直流蜂鸣器安装焊接在图中 a 、b 位置参考答案：蜂鸣器随光控的作用发出蜂鸣声活动提示 6：将电磁继电器 J 安装焊接在图中位置。参考答案：电磁继电器 J 随光控而工作活动提示 7：继电器又可以用来控制那些用电器？参考答案：就当整个光控电路是一个光控开关，可用来控制热水器的电源控制。活动提示 8：自动磁控电路制作将干簧管替代光电控制电路中的光敏电阻就成为磁控电路干簧管通常管内的两个电极是断开的，当磁铁接近它时，两个电极就立刻闭合而导通。 当磁铁接近一次干簧管，干簧管内的两个电极就立刻闭合而导通一次。所以，磁控电路对磁信号起控制作用。活动提示 9：自动声控电路制作声控电路就是控制电路可以利用声音（信号）来控制用电器工作的电路，它也可以由光控电路通过改装形成。将柱极体话筒替代光控电路中光敏二极管就形成了自动声控电路，柱极体话筒是一种声电转换元件，它的“阻值”随着声音强度的增大而减小。话筒有极性，安装时要注意它的正负极。将光控电路中光敏二极管位置用导线焊接上柱极体话筒，安装时应注意它的极性，将电源和开关用导线接入电路。闭合开关后，用哨声、喊话声、击掌声等发出声音信号，电路对用电器就能起控制作用，说明电路正常，调节可变电阻可以用来调节声控的灵敏度。如果电路不正常，按前面对电路的检查方法进行检查，直至排除故障。活动提示 10：自动温控电路制作动 手 制 作温控电路是利用温度信号来控制用电器工作的又一种重要而应用广泛控制电路，它可以由我们熟知的光控电路通过改进形成。热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化。这里所采用的的热敏电阻的阻值是随着温度的升高而减小。将光控电路中光敏二极管位置安装焊接上热敏电阻，将电源和开关用导线接入电路，闭合开关后，将热敏电阻放在热水中或放在高温物体附近，当热敏电阻接受到温度信号后，控制电路对用电器就能起控制作用，说明电路正常，调节可变电阻可以用来调节温控的灵敏度。如果电路不正常，按前面对电路的检查方法逐步进行检查，直至排除故障。活动提示 11：自动水位控制电路制作动手制作水位自动控制电路是利用水位变化信号来控制用电器工作的又一种重要而应用广泛控制电路，它可以由光控电路通过改进形成。把 A、B 两根电极放入水箱内一高一低形成高低测量水位差，用导线将电极引出，接到光控电路中替代光敏二极管，形成能自动控制水箱内水位的水位控制器。活动三 触摸开关的制作台州中学 刘德岳老师提供 一、活动说明根据第三章电子控制系统的信号处理的教学内容及学习目标，电路对数字信号的处理是本章的核心内容，本章教学可让学生通过试验来感受数字电路的奥妙。在电子技术高度发达的今天，数字信号往往由集成电路或大规模集成电路来处理，集成电路内部结构是我们看不见摸不到的，本活动中的主活动是通过分立元件开关三极管组成逻辑电路对数字信进行处理。本活动设置的目的就是让学生通过触摸开关的制作、试验，进一步理解电子电路中信号的传递与处理，加深对数字信号、数字逻辑、数字电路的理解，感受数字电路的应用所带来的乐趣。本活动时间约需 45 分钟，可以用在学生学习第三节数字集成电路之后。如果采用参考活动，建议将活动安排在第四节“数字电路的应用”中。按照活动手册中的“活动提示”一步步进行活动。教师也可以根据实际情况，灵活处理该活动。 二、教学建议1.活动的导入可以用类似于活动手册中活动描述的方式。2.活动提示 1：工作原理是由教师来完成分析的。教师可以在实验电路中分离出一级电路来复习三极管的开关特性及数字信号的传递，然后再分析整个电路的信号处理与工作情况，对控制系统的各个组成部分进行划分。 3. 活动提示 2：主要是认识元器件。电阻器由学生结合附录中有关电阻器色标法的内容进行认读，三极管 S9014、D8550 的引脚排列与 SC8050 相同(见图)，二极管有白圈或黑圈的一端为负，发光二极管长引脚的电极为正极。各元件规格见表 3-1。让学生在认识元器件的过程中观察电路板，熟悉元件在电路板中的位置。负极短脚为负极E:发射极 B:基极 C:集电极4活动提示 3：本步骤是活动的关键，将元器件正确地安装到电路板上，如果有任何一个元件出现差错，均可导致电路不能正常工作。安装元件的次序必须是从低到高、从小到大、先卧式后立式，特别要注意三极管的管脚或朝向、二极管和发光二极管的正负极。焊接时任何相邻二个焊点不能连在一起，焊点呈圆锥形，每个焊点表面光亮且形状相似，发光二极管和继电器引脚的焊接时间不宜过长，否则会引起元件损坏；焊接后立式元件应与电路板保持垂直，卧式元件应躺在电路板上。用斜口钳剪多余引脚时，必须是剪断，剪的位置是焊点圆锥形的锥顶，切不可剪了一半再将引脚拉断，否则很容易导致电路板铜箔脱落。5活动提示 4：教师主要检查元器件安装有没有错误、焊点有无粘连、电源连接是否正确。试验所用的电源最好采用物理实验室中的可调稳压电源，在试验过程中用干燥的手去触摸与用汗湿的手去触摸效果会有差别。学生试验一般不接交流电源和灯泡，以确保安全；教师可做一次带负载的试验，以反映继电器的作用。 6.在制作完成后让学生完成问题讨论。参考答案：（1） 输入量是人体触摸信号；控制器由 V1、V2、V3 、V4及周边二极管、电阻等元件组成，执行器是继电器，控制对象为用电器电源，输出量为用电器电源的通断。（2）在灯亮时，V 1 处于 导通 状态，V 2 处于 导通 状态。在灯灭时，V 1 处于 截止 状态，V 2 处于 截止 状态。这说明三极管可以当作 开关 使用。活动四 电子闪光电路的制作台州中学 刘德岳老师提供一、活动说明继电器是一种常用的执行部件，它在电子控制系统中担任着执行器的角色，如上一活动“触摸开关”中执行器就由继电器来担当。本活动是针对第四章“电子控制系统的执行部件”中继电器的作用、构造、工作原理而安排的。通过本活动的制作结合上一活动的实践，加深对继电器“以低控高、以小控大”作用的理解，亲身领会继电器在电子控制系统中担当执行器的特点，通过测量进一步理解继电器内部结构的组成及其相互关系。本活动时间约需 45 分钟，一般安排在第二节“直流电磁继电器的构造、规格和工作原理”之后。按照活动手册中的“活动提示”一步步进行活动。教师也可以根据实际情况，灵活处理该活动。二、教学建议1.在洗衣机中，电动机是由 220V 交流电源直接供电，而电子电路中的工作电源是直流低压“6V12V”，如何用直流低压来控制交流高压呢？继电器就能胜任此工作，以此来导入本活动，也可以用类似于活动手册中活动描述的方式来导入。2活动提示 1：由于本活动电路相对复杂，只能向学生粗略介绍工作过程。V1、V2、C1、C2、R1、R2、R3、R4 组成自激多谐振荡器，从 V2 的集电极输出频率约 70Hz75Hz 的开关脉冲，该脉冲功率较小，不足以使继电器工作，需由 V3、V4、D2、R5、R6 组成的驱动电路进行功率放大，再去推动继电器工作，D1 起阻尼作用，防止继电器线圈突然断电时产生高压自感电动势，导致 V4 击穿损坏。继电器在开关脉冲的作用下不停地改变状态，由继电器控制的灯泡也在不停地闪光。由于继电器中的开关是属于有触点的单刀双掷开关，开关的拨动都会发出声音。3活动提示 2：认识元器件。电阻器由学生结合附录中有关电阻器色标法的内容进行认读，三极管 S9014、D8550 的引脚排列参见活动三，二极管有白圈或黑圈的一端为负，发光二极管长引脚的电极为正极，电解电容器的电极有正、负之分，长脚为正(见附图)。各元件规格见表 4-1。让学生在认识元器件的过程中观察电路板，熟悉元件在电路板中的位置。负 极长脚为正极4活动提示 3：本步骤是活动的关键，将元器件正确地安装到电路板上，如果有任何一个元件出现差错，均可导致电路不能正常工作。安装元件的次序必须是从低到高、从小到大、先卧式后立式，特别要注意三极管的管脚或朝向，二极管、发光二极管和电解电容器的正负极不能弄错。焊接时任何相邻二个焊点不能连在一起，焊点呈圆锥形，每个焊点表面光亮且形状相似，发光二极管和继电器引脚的焊接时间不宜过长，否则会引起元件损坏；焊接后立式元件应与电路板保持垂直，卧式元件应躺在电路板上。用斜口钳剪多余引脚时，必须是剪断，剪的位置是焊点圆锥形的锥顶，切不可剪了一半再将引脚拉断，否则很容易导致电路板铜箔脱落。5活动提示 4：教师主要检查元器件安装有没有错误、焊点有无粘连、电源连接是否正确。试验所用的电源最好采用物理实验室中的可调稳压电源。正常情况下，发光二极管的闪烁与继电器吸合、分离的声音是同步的，如果只有发光二极管闪光，继电器没有动作，应重点检查 D1 和 V4。6活动提示 5：在完成“问题讨论 4”的情况下，用一个 2k的电阻与一个发光二极管串联来取代灯泡，使发光二极管闪烁发光。注意：通过发光二极管的电流必须是正极流入负极流出。7问题讨论参考答案：（1）执行 被控对象 灯的亮灭（2）继电器内部有一个用电磁力和弹簧弹力控制的单刀双掷开关，不管开关拨向何方，都会发出声音，因此，当继电器的工作状态连续发生变化时，继电器就会发出“嘀 ”、 “嗒” 的声音。若不用继电器，控制电路不能直接控制转向灯。因控制电路所能输出的功率较小，不能使转向灯泡发光。（3）将万用电表档位开关置于1 档并调零，分别测量继电器任意两只引脚间的电阻，只有二次指针会摆动，电阻不为零的二只引脚为内部线圈引脚，电阻为零的二只引脚为常闭触点引脚，第5 只脚为常开触点引脚。（4）采用 9V 灯泡。将灯泡与继电器开关串联，再接到电源中。活动五 晶闸管抢答器的制作杭十四中 莫志仁老师提供一、 本活动说明根据电子控制技术教学指导意见 ，了解常见无触点继电器，知道晶闸管的构造和电路符号。了解晶闸管的简单的工作原理。知道晶闸管的简单应用电路。.通过晶闸管自动控制器电路的制作活动，了解晶闸管控制电路的基本原理和基本作用。本活动时间约需 90 分钟，通过了解电子元件的基础上，按照活动手册中的“活动提示”逐步进行安装。特别要注意的是：1、部分元件插入的位置和高度等；2、关于焊接是否符合要求；3、调试时首先检查各元件是否安装正确；教师可以根据实际情况，在学生动手活动时巡回指导，并与学生探讨并作一指导。二、 教学建议可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，活动导入以可控硅实际应用案例的展示，以激发学生的活动兴趣。活动提示 1：可调电压插座电路如图，可用于调温（电烙铁）、调光（灯）、调速（电机），使用时只要把用电器的插头插入插座即可，十分方便。V1 为双向二极管 2CTS，V2 为 3CTSI 双向可控硅，调节 RP 可使插座上的电压发生变化。活动提示 2：简易混合调光器 根据电学原理可知，电容器接入正弦交流电路中，电压与电流的最大值在相位上相差 90。根据这一原理，把 C1 和 C2 串联联接，并从中间取出该差为我所用，这比电阻与电容串联更稳定。电路中，D1 和 D2 分别对电源的正半波及负半波进行整流，并加到 A 触发和 C1 或 C2 充电。进一步用 W 来改变触发时间进行移相，只要调整 W 的阻值，就可达到改变输出电压的目的。D1 和 D2 还起限制触发极的反相电压保护双向可控硅的作用。活动提示 3：可调速吸尘器这种吸尘器使用可控硅元件构成调速电路，能根据需要控制电机转速，以发迹管道吸力的大小。下图所示的调速电路比较成熟，普遍使用在高档大功率吸尘器中。活动提示 4：光控电子开关光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。工作原理：电路如上图所示，220V 交流电通过灯泡 H 及整流全桥后，变成直流脉动电压，作为正向偏压，加在可控硅 VS 及 R 支路上。白天，亮度大于一定程度时，光敏二极管 D 呈现底阻状态1K，使三极管 V 截止，其发射极无电流输出，单向可控硅 VS 因无触发电流而阻断。此时流过灯泡 H 的电流2.2mA,灯泡 H 不能发光。电阻 R1和稳压二极管 DW 使三极管 V 偏压不超过 6.8V，对三极管起保护作用。夜晚，亮度小于一定程度时，光敏二极管 D 呈现高阻状态100K，使三极管 V 正向导通，发射极约有 0.8V 的电压，使可控硅 VS 触发导通，灯泡 H 发光。RP 是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。安装与调试：安装时，将装焊好的印制板放入透明塑料盒内并固定好，将它与受控电灯 H 串联，并让它正对着天幕或房子采光窗前较明亮的空间，避免 3 米以内夜间灯光的直接照射。调试宜傍晚时进行，调节 RP 阻值的大小，使受控电灯 H 在适当的亮度下始点亮。活动提示 5：自动延时照明开关夜晚离开房间，总要先关掉照明灯。可如果灯开关不在门口，那么关上灯再摸黑走到门口，十分不方便。本文介绍的一种开关仅用 9 个元件，可方便地加在原来的开关上，使您的灯在关掉后延时几十秒钟，让您有充足的时间离开房间，免受摸黑之苦。工作原理：电路原理如下图所示。A、B 分别接在原开关两端。合上开关 S 时，交流电的正半周经 D6、R2、R1、D1 和可控硅控制极，触发可控硅导通；交流电的负半周经 D4、R2、R1、D1 和可控硅控制极，触发可控硅导通。可控硅导通后，相当于短路 C、D 两点，因而A、B 两点也经过二极管和导通的可控硅闭合起来。此时照明灯亮。断开开关 S 后，由于电容 C1 经 R1、D1 和可控硅控制极放电，使可控硅仍有触发电流维持导通。放电电流逐渐减小，一段时间后，可控硅截止，灯灭。此电路延时时间约为 4050 秒。元件选择：可控硅选最大电流 1A、耐压 400V 的。D1、D3D6 可用1N4004。C1 用耐压 630V、35F 的彩电电容。如果合上开关 S 灯不亮，可适当减小 R1 的阻值。活动提示 6：声控音乐彩灯彩灯控制器的电路如下图，R1、R2、D 和 C 组成电阻降压半波整波电路，输出约 3V 的直流电供 SCR 的控制回路用。压电陶瓷片 HTD 担任声-电换能器，平时调 W 使 BG 集电极输出低电平，SCR 关断，彩灯不亮。当 HTD 接收到声波信号后，BG 集电极电平升高，SCR 即开通，所以彩灯能随室内收录机播出的音乐节奏而闪烁发光。W 可用来调节声控灵敏度，W 由大调小时，声控灵敏度愈高，但 W 过小时，电灯常亮，这时就失去声控作用，使用调试时，将 W 由大逐渐调小至某一阻值时，电灯即点亮，再将 W 退回少许（即稍微调大），电灯就熄灭，这时声控灵敏度最高，离 HTD 二三米远处普通谈话声就能使彩灯闪烁。如嫌灵敏度太高，只要将 W 调大些即可，电灯长亮不熄，表示 BG 的放大倍数 值过小，应更换