浙江新高考选考通用技术之电子控制技术

3浙江高考选考通用技术之电子掌握技术概述本模块是一般高中通用技术课程的一个选修模块。本模块的教学应紧紧围绕技术课程的目标开放，着眼于培育学生的实践力量和创精神、提高学生的技术素养。教学内容的选择要留意根底性、综合性、人文性，努力反映电子验、制造和共通力量，使学生成为电子技术学习的主体，更好地面对当今技术社会的挑战。本模块的教学应反映必修模块“技术与设计1”和“技术与设计2”中技术设计的思想方法。-主题构造如以下图。电子掌握技术电子掌握技术传感器数字电路电磁继电器电子掌握系统及其应用理和应用，第四个主题是将前面三个主题组合成一个掌握系统，通过应用性设计，对“技术与设计”的内容进展应用、综合和拓展迁移。本模块的重点是在电子掌握系统及其应用上。学问，建议教师在教学时补充电阻、电容、电感、三极管、放大器等学问和常用电子测量仪器如多用电表、示波器的使用方法。模块的四个主题，建立电子掌握系统的完整构造概念是前提，传感器、数字电路、电磁的迁移。一、内容构造图:常见传感器的种类、型号常见传感器的种类、型号生疏传感器常见传感器的电路图形常见传感器的检测传感器常见传感器的作用传感器应用常见传感器典型应用二、学问点列表学习结果〔学问点〕学习结果〔学问点〕指标〕表现水平常见传感器的种类、型号·能从外形和标识上识别光敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、声敏传感器、力敏传感器、气敏传感器等常见传感器·生疏光敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、声敏路图形符号Ⅱ常见传感器的电路图形Ⅰ常见传感器的检测常见传感器的作用·能用多用电表检测光敏传感器、热敏传感器、湿敏性并推断好坏·知道光敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、声敏理信息采集和电信号转换原理和作用·举例说明光敏传感器、热敏传感器、湿敏传感器、在自动掌握系统中的应用ⅡⅠ常见传感器典型应用Ⅰ三、重难点分析〔一〕重点分析1传感器象人体的感觉器官一样能感受到外界物理信息的变化能够采集外界物理信息的唯一元器件，是实现自动检测和自动掌握的首要环节。传感器种类繁多，常见的电阻式传感器是将被测量，如光、温度、湿度、力、气体浓度等物理量转换式成电阻值〔间接转换成电流、电压信号〕这样的一种器件。主要有光敏、热敏、湿敏、压敏、气敏等电阻式传感器件。光敏二极管和光敏三极管对红外线敏感，可在红外遥控电子掌握系统中应用。2技术课程的学习要从学生的生活阅历动身，了解传感器在日常生活、生产、军事、环境人文因素的感悟和理解。〔二〕难点分析1从外形和标识上区分不同的常见传感器是其应用的根底生疏它们，对初学者有较大难度。2发探究欲望，能比较、推断传感器的好坏及引脚极性，正确使用传感器，这是一个是试验、探究的过程，是理论和实践的结合，是学生技术素养的一个观看点。使用，而且不同的传感器有不同的检测方法，所以是传感器教学中的一个难点。四、教学建议教师在教学中不要介绍传感器的工作原理，重点要放在如何让学生定性了解传感器上。因此，教学中穿插学生动手试验和教师课堂实物演示就显的特别重要。如何上好这局部教学内容，建议把握好以下4个教学内容。1、了解常见传感器的型号命名方法：对于敏感型电阻式传感器，其型号一般由四局部组成，第一局部是字母“M”表示敏感型元件，其次局部字母表示敏感类别〔都是拼音的第一个字母”表示正温度系数热敏电阻F”表示负温度系数热敏电阻Y”表示压敏电阻S”表示湿敏电阻、“QGCL”表示力敏电阻，后面两个局部表示用途和序号。例如：MF41是一般旁热式负温度系数热敏电阻，MG42是可见光敏电阻，MSC-1是陶瓷湿敏电阻,等等。对于非电阻式传感器，就要查阅有关手册，如光敏二极管常用型号是2CUXX,管3DUXX，使用时要留意集电极C和放射极E的区分。2、定性生疏常见传感器教师可以先介绍一两个常见传感器将不同的物理信息转换成电信号的最简洁原理和外形构造，教学中重点是定性介绍常见的传感器如光敏传感器、热敏传感器、磁敏传感器、声敏传感器、气敏传感器等的功能作用。比方，教师可以先介绍电阻型敏感器，其物理信息直接转换的电信号是电阻值的变化；材料，其电阻值随温度的上升而上升；负温度系数热敏电阻是以锰、镍、铜等的化合物为原料，按肯定比例混合用陶瓷工艺制成，其电阻值随温度的上升而降低。对于非电阻型敏感器，如光敏二极管由硅材料构成PN结，具有单向导电性，工作在反流，且随光强度增大而增大，所以光敏二极管是将光信息直接转换为电流信号。例：生疏常见传感器件教师：给学生看光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器、气敏传感器的实物，同时也展现磁敏传感器、力传感器和位移传感器的照片，并介绍各个传感器的名称。教师举实物自问自答：为什么称光敏传感器。由于它能收集光的信息，并把它转变为电信号。教师举实物问：为什么称热敏传感器。学生答复：由于它能收集热信息，并把它转变为电信号。教师：它能收集温度信息，并把它转变为电信号。温度是反映物体热度的物理量。学生：教师为什么气敏传感器引脚这么多，而热敏传感只有两个引脚。教师：目前对自然气〔液化气〕敏感的传感器，技术上还需要4个引脚其中两个引脚需进展，会有一天气敏传感器的引脚与光敏传感器的引脚一样只有两个引脚。3、使学生直观生疏传感器的作用结论各种传感器的作用都是一样的，将非电量信息转换成电信号输出，不同的是它们敏感的非电量信息不同，有的是光、有的是声、有的是温度……。例：传感器的作用教师试验前预备：光敏电阻一只、热敏传感器一只、电吹风一把、指针式万用表一架、电池组、电阻一个.教师上课演示，同学观看。置万用表于R×1K档,表笔分别接入光敏电阻的两个引脚，1为30千欧，即光敏电阻无光照时电阻值增大，有光照时电阻值减小。用电吹风对光敏电阻置万用表于R×1K档，表笔分别接入热敏电阻的两个引脚，观看万用表指示的电阻值为2千欧姆，用电吹风产生热风吹热敏电阻，热敏电阻温度上升的同时观看万用表指示的电阻值渐渐增大，即热敏电阻随着温度的上升，电阻值增大，用手遮盖热敏电阻，使它不受光，观看万用表热敏电阻的电阻值不发生变化，说明热敏电阻仅拾取温度的信息。如检测光敏二极管可用光照法，多用电表选R×1K电阻档，用黑表笔〔表内电池正极〕接光敏二极管负极，红表笔接正极，用手遮住光敏二极管光照窗口，此时电阻接近无穷大；然后，让光线照耀光敏二极管，电阻会大幅度减小，可以直观光敏二极管的特性、可以推断8～9KΩ，5MΩ。教师做试验小结：不同的传感器可以用来收集不同的信息，将信息变化转换为电阻值变感器、力敏传感器、声敏传感器、磁敏传感器。对于阻类传感器，在要求不高的场合，它们随外界信息变化而变化，则是好的，否则为不良的。不良的传感器是不能用的。教师：如何将电阻类传感器电阻随外界信息变化而变化变换为输出电信号随外界信息变化而变化呢？9.1RRG3V9.1电阻性传感器检测电路用手遮盖光敏传感器输出电压随光敏传感器受光面的光强度而变化。教师：这个试验电路告知我们一个事实，电阻性传感器在应用时要并接由E〔电源〕和R〔电阻〕相串联组成的转换电路。该转换电路能使电阻类传感器电阻随外界信息变化而变化，变换为传感器输出电信号随外界信息变化而变化。输出掌握电压送执行电路。执行电路接通路灯开关，路灯点亮，反之，路灯电源被切断。4、学生动手试验，加深对传感器的应用了解。路简洁、操作简洁、突出学生对传感器在应用性方面的生疏，使学生知道传感器的作用在的自动掌握系统需使用什么类别的传感器。例：〔微调电位器、光敏传感器、湿敏传感器、三极管、发光二极管电阻、多用表、电池组、调光台灯、喷雾器、照度计、湿度计、声强仪等〕试验电路：图９.2传感器试验电路510教师：图９.2是一个信号处理电路〔掌握器〕和执行器组成的一个报警试验电路，报警时，发光二极管V亮，图中V主要功能是信号处理，V是执行器〔执行器也可以是继电1 2 1器或蜂鸣器等R是限流电阻，限制V亮时的最大电流，通常R取20ΩV亮时的流过1 1 1V10mA。R也为限流电阻，防止因传感器接错，电源直接烧毁三极管的BE1 2图中，a、ba、ba、b两点接光敏传感电阻时，该电路的功能为照度报警器；当a、b两点接声传感器时，该电路的功能为噪声报警器……。下面以a、b两点接光敏传感器为例介绍照度报警器电路工作原理。光照强度大时，光敏传感器的电阻小，依据分压原理，电源ER的上的分压值大，P适当调整R的电阻值，使在b、G0.7V。三极管V因V=0.7VP 2 be电源经电阻R，发光二极管V、三极管VC、EV1 1 2 1发光二极管被点亮——照度报警，说明当前照度太强了。〔几十千欧或上百千欧ER上几乎没有什么分压值，三极管V的V值几乎为零，三极管截止，没有电流流过P 2 be三极管C、E极，发光二极管V不亮，说明当前光照度没有超过“戒备线1教师：同学们想一想，上述电路中，微调电位器R的与电源E组成一个转换电路，光p敏传感器经转换电路变换后，就能将光信息变换微电信号输出。调整R的目的是转变在确P定的照度条件下，转换电路输出的电压，即报警照度为“戒备线教师：同学们争论一下怎样调整照度报警器?学生：争论，答复〔略〕教师：小结，试验步骤１〕100Ｌ〔报警照度〕Ｘ２〕在试验板上接入光敏传感器，３〕接通电源开关Ｋ４〕调整微调电位器RP５〕用多用表直流电压档确认，ＶBE

之间的电压０.７Ｖ６〕关闭台灯，发光二极管不亮。用多用表直流电压档确认ＶBE

之间电压小于０.７Ｖ教师：试验步骤５和６中用电压表测量Ｖ的电压这个操作可以省略。为什么要求大BE家做呢？由于RR产生的电压降。P P该电压可以理解为光敏传感器的输出电压，该电压是否０.７Ｖ打算信号处理管是导通还是截止，即发光二极管是亮还是暗。当Ｖ为０.７Ｖ时，三极管时导通，当Ｖ

<０.４ＶBE BE时，三极管时截止的。教师：下面分小组做试验。一组做一种传感器试验。同学们在做试验的同时要发挥团队精神，同时思考下面二个问题：１、想一想，在日常生活中，见过什么电子产品用过你做过试验的传感器２、报警器的功能有什么地方不满足，提出建设性意见试验完毕前每一个小组派代表答复上述问题学生：试验开头 〔略〕学生：小组代表发言。同学们争论〔略〕教师：最终作试验小结〔略〕《常见传感器的检测》教学设计学们对传感器有一个感性生疏，初步把握传感器的检测方法，了解传感器将物理量转换为电量的特性，为使用传感器进展电子掌握系统的设计奠定根底。依据日常生活中〔用于夜晚楼道声响照明灯的开关、热敏〔自动开水壶、磁敏〔门开防盗报警〕421、使用多用电表的欧姆档，通过测量传感器在外界物理量变化时的电阻值变化规律，并作好数据记录；2QXD－2到传感器输入信号时，可掌握发出四种音乐声，以及进展灯光闪耀和继电器掌握。二、教学对象分析：虽然传感器在日常生活中应用广泛术体验，因此对传感器对物理量感受和转换作用并不理解，因此使用多用电表和演示仪器进展试验，可增加试验的趣味性，调动学生的探究欲望。本课教学要求学生学会使用多用电表测量传感器的电阻随环境物理量的变化状况。学生对多用电表的使用娴熟程度不一，可分组合作、相互学习，完成检测任务。三、教学目标及分析1、了解常见传感器的检测方法；能够依据检测信息对几种传感器进展特性分析。学会使用多用电表检测光敏电阻、正、负温度系数热敏电阻、磁敏传感器；2、经受传感器检测的一般过程，从系统、信息、掌握的角度分析传感器的作用，从传感器检测仪的掌握功能领悟“黑箱”原理；3、培育学生养成严谨细致的技术学习习惯〔如不要将温度计折断、不要被开水烫了等解决问题力量的培育，领悟技术试验的一般思想方法。教学重点：学会生疏、检测几种常见的传感器。教学难点：对测量数据的分析归纳。四、教学策略及媒体的运用1、教师先搜集各种生活中传感器应用和各种传感器比照的图片资料，扩大学生的学问面；2、将检测流程简洁、现象明显的光敏电阻的检测安排在开头，集中观看，然后由学生应用类似方法设计其它几种传感器的检测；3、各小组依据测量数据进展争论、推选代表发言归纳。五、教学预备1/1/1/组温度传感器特性测试试验仪器：小电热棒111光敏传感器特性测试试验仪器：调光台灯11六、教学过程过程教师活动学生活动及预期目标设计思路多媒体用图片展现各种生活中传感器培育学生对展现应用事例和各种传感器名称、符号和作用传感器的兴趣多用电11、分组争论、确定检测方运用根本方表检测的电阻或通断状况，并记录数据；2理信息的强度；留意特别留意法、分组操作；2、加热水杯，将热敏传感值随温度变化状况；法解决问题，归纳检测步骤温度传感器在常温顺100C0时的阻值，留意测量光敏电阻的暗电阻；3、归纳举例。3、将调台灯照耀光敏传感照度变化的状况；3、沟通、争论、归纳传感器的特性仪器演11、在演示仪上接插不同的示使用；2、介绍“黑箱”理论。3、组织学生演示说明结论。传感器，观看现象；2、领悟“黑箱”理论；3、分析试验现象，归纳论设计的路总结整1画出电阻值随环境物理量培育学生技理测方法；2测方法报告并归纳整理术学习的良好1、温度传感器检测试验：多用电表置R×100温度计测得起始加热时的水温为25C，此时多用电表测得热敏电阻〔型号：TTC103〕的阻值是5Ω；用电热棒加温，随着水温不断上升，热敏电阻随之下降〔负温度系数，当水温100C0500Ω。10个不同温度作为观测点，测出热敏电阻的10个不同电阻值，列出表格并画出电阻值随温度变化的曲线。2、光敏传感器检测试验：多用电表置R×100100LUX,测得光敏电阻值为3KΩ，672LUX1.1KΩ。10不同光照度作为观测点，测出光敏电阻的10个不同电阻值，列出表格并画出电阻值随光照度变化的曲线。一、内容构造图数字信号的特性及优点数字信号的特性及优点数字信号10三极管数字电路根本规律门与、或、非门与非、或非门数字集成电路类型数字集成电路数字集成电路应用二、学问点列表学习结果〔学问点〕数字信号的特性及优点

指标当学生获得这种学习结果时，他们能够·数字信号和模拟信号的区分？·了解数字信号的特性·举例说明数字信号相对模拟信号的优点

表现水平ⅡⅠⅡ数字信号中“1”和“0”·知道数字信号中“1”和“0”的意义 Ⅱ·了解数字电路是能便利处理“1”和“0”两种状态Ⅰ信号的电路三极管·了解三极管的开关特性·了解三极管的开关特性是规律门电路的根底ⅠⅠ与门、或门、非门·列举与、或、非规律关系在日常生活中的表现事例·生疏与门、或门、非门的电路符号·生疏与门、或门、非门输出信号与输入信号之间的ⅠⅠⅠ规律关系表达式·会填与门、或门、非门的真值表、会画波形图 Ⅱ与非门、或非们 ·知道与非门、或非门的电路符号 Ⅰ辑关系表达式·会填与非门、或非门的真值表、会画波形图 Ⅱ数字集成电路类型 ·知道数字集成电路有TTL和CMOS两种类型 Ⅰ·了解TTL型和CMOS型集成电路构成 Ⅰ·识别TTL和CMOS数字集成电路 Ⅰ·比较TTL型和CMOS型集成电路在电气特性方面的 Ⅱ差异·了解使用TTL型和CMOS型集成电路的留意事项 Ⅰ数字集成电路应用 ·能用数字集成电路安装简洁的有用电路装置 Ⅱ能够对数字电路进展简洁的组合设计和制作并进 Ⅱ行试验三、重难点分析〔一〕重点分析1道都是由与门、或门、非门这三种根本门电路构成的。门电路的输出数据由输入数据打算，其规律关系函数表达式表达了门电路的输出与输入之间的关系。真值表以表格形式反映了输入信号全部变化可能性对应输出信号的关系数表达式的表格化形式，真值表是理解数字电路工作状态的重要依据。达式打算的。本质都是一样的。2TTLCMOS数字集成电路有TTLCMOSTTL与CMOS型，TTL主要由NPNCMOS这两种集成电路的构造和电气性能有很大不同，使用时，理解它们的特性格外重要。TTLCMOS较大的差异，所以TTLCMOS比较工程TTLCMOS0〔输出时〕0.3～0.4V0～0.4V0〔输入时〕0.3～0.8V0～1.5V1〔输出时〕2.4～3.6V3.5～Vd〔电源电压〕1〔输入时〕2～3.6V3.5～Vd〔电源电压〕规律摆幅小大输入阻抗低〔约几KΩ〕工作电压5V3～18V平均传输延迟时间快〔约十几ns〕慢(约几十ns)功耗大〔约十几mW〕低〔约几个uW〕阈值电压1.5V2.5V〔5V时〕扇出系数850集成度低高抗辐射力量弱强TTLCMOS系是一样的，不影响对电路的规律分析。3用数字集成电路构成简洁有用电路，是数字集成电路应用和构成较简单组合数字电路的根底。学生通过电路安装，可以生疏和生疏电子元器件，初步把握焊接、安装技巧，体验成功的欢快，培育对电子技术的兴趣。在教学时可选用与、或、非、与非、或非等集成门构成多谐振荡电路，利用多谐振荡器搭接电子门铃、报警器等简洁、好玩电路，有兴趣的学生调。〔二〕难点分析1好理解；而数字信号是对模拟信号的人为加工和处理，它以另外一种形式〔01的编码〕的一个难点。2、数字电路简洁的组合设计和制作试验学生通过数字电路简洁的组合设计，要学会优化设计方案，选择、识别电子元器件，焊接、安装电路、学会写试验报告，初步体验电子技术试验的一般过程。数字电路的组合设计要建立在简洁数字集成电路安装的根底之上，是对简洁数字集成电路的组合应用。四、教学建议1、正确理解数字信号面的了解数字信号、较准确地理解数字信号的特性：模拟信号：自然界中声、光、热、力等物理信息经相应的传感器转换成电信号，信息的强度和变化规律。模拟信号的主要缺点：①噪声简洁叠加在模拟信号上，引起信号失真；②不便计算机处理。十进制数与成二进制数之间的转换：如：9＝〔1001〕，7＝〔0111〕，5＝〔0101〕，3＝〔0011〕等等。2 2 2 2把握十进制数和二进制数的特性，可以帮助学生理解数字信号。模拟信号转化为数字信号的过程〔示意〕如下：①例如声音信号经声敏传感器〔话筒〕转换成电压Ua9.3〔a〕所示：②依据采样定理，由采样电路对模拟信号进展采样，输出采样电压信号波形如图9.3〔b〕所示，采样信号是离散的模拟信号，只要采样频率足够高，采样信号能正确无误地表示模拟信号；③A/D转换器将采样后的模拟信号经量化、编码后转换成数字信号，如图9.3〔c〕所2V0010,7V0111,9V1001。9.3对模拟信号采样、编码示意图12数字信号的特点：0101的信号，相对模拟信号有显著的优点：①数字信号简洁抑制失真问题：在传输、放大处理过程中失真的数字信号，经限幅、整形处理后，即可复原；②数字信号抗噪声干扰力量强：可承受多种算法对数字信号进展检错纠错；③数字信号便于计算机和大规模数字集成电路存储、处理。④经数字电路处理后的数字信号，依据需要，可用D/A25V1.5V7805集5V电源供试验室使用。59.47805地端，③脚为+5V稳压输出端；它具有1.5A的输出力量，内部有限流保护、过宠保护和过压保护，承受低噪声、温度漂移小的基准稳压电源，工作稳定牢靠。1 2IC7805+C12200uF

3 C20.1uF

+5v_9.45V变压器可选用8W以上电源变压器，使用前要测一下线圈的直流电阻，线圈电阻大的为初级线圈接220V沟通电源。桥式整流器可选用全桥整流块，整流块的②、③脚接变压器次级线圈，④脚接地，①脚接三端稳压器的输入端，滤波电容C1选用大容量电解电容，C2为小容量电解电容以消退可能产生的高频自激振荡。3通过推断规律门的试验，可以加深学生对真值表和规律函数关系表达的感性生疏。1：试验推断规律门一、教师先将学生分组～6个为一组2焊锡丝、274LS0874LS324钮、410KΩ电阻、200Ω100Ω电阻、22145V电源一个、多用电表一块等等。教师在黑板上画出两个电路图，如图9.59.613图9.5与门试验电路 图9.6或门试验电路1、教师让学生比照电路图，生疏元器件，留意集成电路的型号和引脚的排列挨次，电阻的阻值和发光二极管的极性、电源的正极和地。2、教师讲解焊接的留意事项，如元件管脚去氧化处理镀锡，为避开焊接时损坏芯片，对于集成电路最好加上插座，先将插座焊接在蜂巢板上，使用时再插上芯片等；输入输出V⑥电压A10B10V1011101输入输出V⑥电压A20B20V2011输入输出V⑥电压A10B10V1011101输入输出V⑥电压A20B20V2011101表9.1与门试验真值表 表9.2或门试验真值表二、学生自主探究：1、以小组为单位，利用分发的零配件，分别按图9.59.62、焊接完毕后，进展试验：按表格要求观看A、B通断的四种不同组合的二极管V亮灭状况，同时测量芯片第⑥脚的电压值，并将试验结果填入表格中；3、依据试验结果，教师引导学生进展小组争论观看分析真值表，导出规律关系函数表达式；推断数字集成电路的功能；依据V⑥的电压值，推断数字集成电路的类型〔是TTL还是CMOS〕。三、教师进展总结：74LS082〔2〕，74LS322TTL00.1V，13.6V〔假设是CMOS00V，15V〕。R31.6V～2V,50mA。假设不加限流电阻，发光二极管会烧毁。四、学生完成试验报告：报告应包括：试验目的、试验器材、试验电路、试验结果、结果分析等五个方面主要内容。4、用数字集成电路安装简洁的有用电路产生脉冲信号是数字集成电路的典型应用之一，脉冲信号既可作为数字系统的时钟脉多谐振荡器频率的计算方法，以便调整频率、转变门铃声音。14构成多谐振荡器，目的是使学生把握多种设计方案，以便试验、比较、选择。例2 CMOS门电路构成非对称式多谐振荡器试验用多谐振荡器构成天亮叫醒电路如图9.7所示元器件作用：ICCD4011型CMOS2U1间接有反响电阻R1,它工作在电压传输特性的转折区，把它的输出电压直接接到U2的输入端作为U2U2也工作在电压传输特性的转折区，其输出经电容C1U1BRG选用硫化镉光敏电阻MG41—23,其暗电阻≥5MΩ、亮电阻≤5KΩ。工作原理：天黑时，因R≥5ΩU＝“B不叫；天亮时，因R≤5ΩU＝“1U1与U2之间引起自激振荡，使电路在两个暂稳态中转换，于是电路不停地振荡。由理论推导可知，电路的振荡周期为：T≈1.4R1C1〔适用TTL。试验：①可调整W②可转变R1、C1＋5VRGUkW82K图9.7非对称式多谐振荡器天亮报警电路例3 CMOS门电路构成对称式多谐振荡器试验15图9.8 对称式多谐振荡器电路9.8所示，它由两个与非门和—对RC定时元件组成，其中R＝R＝R，C＝C＝C，BSS5VS1 2 1 2振荡器停振。接通电源后，与非门U1U2R1R2,工作在电压传输特性的转折区，U1、C1、U2、C2构成正反响回路，假设有一点小的干扰，就会引起自激振荡，使电路在两个暂稳态中转换，于是电路不停地振荡。由理论推导可知，电路的振荡周期为：T≈1.4RC〔适用TTL。在作试验时，R、C可选用不同的值进展试验，用示波器观看输出波形的变化，听蜂鸣器发出不同的声音。5、数字电路简洁的组合设计和制作试验数字电路的组合设计要建立在简洁数字集成电路安装的根底之上组合设计。例4可变调的天亮叫醒电路232电路U23电路的掌握端S，9.9U1U2U3U4产生较高频率，让U1、U2产生的较低频率振荡掌握U3、U4的信号，就是较高频率信号对较低频率信号的调制。工作原理：天黑时，因R≥5ΩU＝UU2振荡器不起振，掌握端SU3、U4天亮时，因R≤5Ω，U＝1U、U2S①S＝1，U、U4振荡器起振，输出较高频率信号；②S＝0，U、U4振荡器暂停工作，无信号输出。其输出信号V09.10T1为U1、U2T2U3、U4＋RVW图9.9可变调天亮报警电路Vt图9.10组合电路输出调制信号1619一、内容构造图电磁继电器电磁继电器常见继电器种类无触点继电器电磁继电器继电器常识直流电磁继电器继电器的使用单向可控硅可控硅双向可控硅二、学问点列表学习结果〔学问点〕学习结果〔学问点〕指标〕表现水平常见继电器种类·知道继电器是“以弱电信号掌握高电压、强电流工作电路”的执行部件·知道电磁继电器有直流、沟通、时间继电器等种类型ⅠⅠⅠ直流电磁继电器·了解单组触点直流电磁继电器的构造·描述述直流电磁继电器的工作过程·了解直流电磁继电器的规格参数和规格·学会用直流电磁继电器搭接简洁有用的掌握电路·知道单向可控硅的构造和电路符号·了解单向可控硅的简洁工作原理·知道双向可控硅的构造和电路符号·了解双向可控硅的简洁工作原理·尝试用双向可控硅简洁搭接简洁有用的掌握电路ⅠⅠⅠⅡ直流电磁继电器的使用单向可控硅双向可控硅ⅡⅠⅠⅠⅠⅠ三、重难点分析〔一〕重点分析1、直流电磁继电器的构造和工作过程直流电磁继电器是利用电磁感应原理实现触点闭合和断开的掌握元件，它可以小电流、低电压掌握较大电流、高电压，用直流掌握沟通等，并可将被控电路与掌握电路完全隔离，在自动掌握、保护电路等方面有广泛的应用。继电器由电磁线圈、衔铁、常开触点、常闭触点、切换触点组成，当电磁线圈通电吸合衔铁，带动触点接触变换。2、直流电磁继电器搭接简洁有用的掌握电路用直流电磁继电器搭接简洁掌握电路，验证继电器的原理和工作过程。3、双向可控硅的简洁应用可控硅具有以小电流〔电压〕掌握大电流〔电压〕作用，并具有体积小、重量轻、功耗低、开关速度快等优点，在无触点开关、可控整流、调压、调光、调速等方面应用广泛。〔二〕难点分析1假设继电器选用不当，会产生不能牢靠工作、通电不能吸合、烧坏接触点、尺寸不适宜无法安装等问题，继电器种类很多，依据不同的电路选择适宜的继电器，有肯定难度。2如何使用可控硅。四、教学建议〔参数和根本工条件，从构造和掌握结果上说明它是无触点继电器，进而介绍它的优点。小组试验为主，让学生通过观看、分析试验的结果，把握本节的教学内容。教师可参照下面的试验过程进展教学设计。1、直流电磁继电器的选用原则路数、负载的性质〔电阻性还是电感性〕以及使用环境等因素选择继电器。现以JZC-22FA005型超小型中功率直流电磁继电器为例进展说明：触点形式：1H,1D,1Z;111额定工作电压：5V,继电器正常工作时线圈电压;吸合电压：4v,继电器产生吸合时的最小电压，一般为额定值的75%～80%;线圈电阻：75Ω，是继电器线圈的直流电阻值；额定工作电流：66mA，继电器正常工作时线圈电流;触点负荷：3A×220V10A×28V〔7〕外形尺寸：(L×W×H)=22.5×16.5×16.5mm。2、直流电磁继电器在数字电路掌握系统中的使用建议数字电路的电源一般是5V，为简化电路以免设置多路电源，如无特别要求，一般3V～5V的小型直流继电器；一般不直接用数字电路的输出去驱动直流继电器，要加驱动电路。＋5VVDJ驱动信号输入＋5VVDJ驱动信号输入VT90139.11电路所示，三极管VT1VTVT的集电极电压Vc≈0.2V，继电器K吸合工作。当输入驱动的数字信号为0时，VTJ9.11继电器驱动电路并接保护二极管VD，在开关三极管VT截止断开的瞬间，继电器线圈产生的反向高压可以通过二极管VDVT2数字电路掌握继电器试验目的：了解数字电路的输出是如何驱动电磁继电器工作的R1R110K+5VVD1J+5VVD1J1143VD274LS00AVT2 7 R2100ΩR3330Ω如图9.12〔1〕元器件选择：74LS002将①脚接＋5V,这样将与非门变成了非门U③=A。VD11N4001,发光二极管〔LED〕VD2BFP55mm，开关三极管VT9013〔625mW〕,继电器选用JRC-21F—5VDC.〔1〕工作过程：AA=0,U③=A=1,VTJ通电吸合工作，常开触点闭合〔能听到触点触动声〕接通LED电路，点亮发光二极管。松开按钮AA=1,与非门输出U③=A=0,开关三极管VTJ断电释放，常开触点复位〔能听到触点触动声〕切断LED电路，发光二极管熄灭。3、双向可控硅的触发特性和工作过程：双向可控硅的电路符号是VS，有三个电极阳极A1、A2、掌握极G；9.13A1A1A2GVS图9.13双向可控硅电路符号触发条件：当A1—A2A1—G流时〔不管极性，可控硅双向导通；可控硅导通后，去掉A1—G间的触发电压，可控硅仍始终保持导通；当A1—A2A1—A2例1 用多用电表检测双向可控如图9.14为双向可控硅的管脚电极。A1A2 G〔1〕检测掌握极G与主电极A1、A2之间的电阻：将多用电表置“R×1Ω”挡，测G与A1A1A2 G正、反向电阻均应为较小阻值； 图9.14双向可控硅正面引脚图测G与A2之间的正、反向电阻，均应为无穷大。〔2〕检测导通特性：将多用电表黑表笔接A1，红表笔接A2，阻值应为无穷大，用螺丝刀将GA2短接一下，表针应向右偏转并保持在十几欧姆处，否则说明可控硅已损坏。如TLC386A双向可控硅，其耐压为700V，额定导通电流为3A。例2 用可控硅设计、安装可调光台灯试验9.15所示〔1〕元器件的选择与作用：双向可控硅VS选用TLC386A，双向二极管VD2CTS,一般状况下，VD呈高阻截止状态，当外加电压〔无论极性〕高于VD的击穿电压〔约几十伏， 灯泡

WA2A2VSA1R双向二极管就击穿导通。 2.7K〔2〕工作原理：沟通电经灯泡、W、R对电容C充电，当C上的电压高于

S～220V

GC VDVD的击穿电压时，C通过VD向 0.1u/300v可控硅的掌握极G放电，触发双向可控硅VS导通。转变W值，就转变了C的充电速度， 图9.15双向可控硅调压电路控硅的导通角，完成沟通调压。在作本电路试验时，要留意安全、防止触电。可将电路安装在台灯的绝缘底座内，检查焊接和绝缘没问题时，再通电试验。一、内容构造图根本组成根本组成电子掌握系统概述工作过程设计电子掌握系统应用开环电子掌握系统安装调试设计、安装闭环电子掌握系统调试和改进组成、分类及应用遥控电子掌握系统简洁遥控系统的设计、安装与调试二、学问点列表学习结果〔学问点〕电子掌握系统的根本组成电子掌握系统的工作过程开环电子掌握系统的设计、安装、调试闭环电子掌握系统的设计、安装闭环电子掌握系统的调试和改进遥控电子掌握系统

指标当学生获得这种学习结果时，他们能够〕 表现水平输出执行环节的作用与联系了解闭环电子掌握系统的组成了解反响环节的作 Ⅰ用能用方框图分析生活中常见的开环电子掌握系统的Ⅱ工作过程能用方框图分析生活中常见的闭环电子掌握系统的Ⅱ工作过程·能用数字集成电路等安装简洁的有用电路 Ⅱ能用常用电子仪器如多用电表和示波器等对该电路Ⅱ进展调试·能应用该电路设计和安装开环电子掌握系统 Ⅱ·能用集成电路等设计和安装简洁的闭环掌握系统 Ⅱ·能对简洁的闭环掌握系统进展调试和改进 Ⅱ·了解常见的遥控系统的组成、分类及应用 Ⅰ调试 Ⅱ三、重难点分析〔一〕重点分析1、用方框图分析生活中常见的闭环电子掌握系统的工作过程可使学生站在系统的高度，分析系统中各个环节的相互联系、相互作用、选择、优化设计方案，学会技术决策、科学决策的方法。〔1〕了解闭环电子掌握系统中各个环节的作用：①输入环节：输入掌握信号，这个掌握信号可以是人为预先设定也可以是由传感器采集外界物理信息转换来的；②掌握环节：由电子集成电路构成，对输入信号进展比较、分析、处理输出掌握信号，这个掌握信号可以是提示性信号〔如一组“音乐”或“报警”电信号〕也可以是掌握继电器工作的触发信号；③输出环节：是电子掌握系统的执行环节，可以是继电器、也可以是喇叭等被控对象；④被控对象：往往是电炉丝、电灯、电动机等大功率设备；⑤检测、反响环节：主要由传感器组成，监测被控量〔如温度等信号；处理。用数字集成电路等安装简洁的有用电路来设计和安装开环电子掌握系统，学生通过用数字集成电路等安装简洁的有用电路来设计和安装开环电子掌握系统，可使学生站在系统的高度，分析开环系统中各个环节的作用和掌握关系、选择、优化设计方案。选择、识别电子元器件，焊接、安装、调试电路、完成试验报告，体验电子技术试验的全过程。是对本章所学传感器、数字集成电路和继电器学问的综合应用。〔二〕1、用集成电路等设计和安装简洁的闭环掌握系统，依据任务要求，画出闭环电子掌握系统的方框图；依据任务要求，具体分析各个环节的作用，提出技术要求、指标；选择符合技术要求、指标的传感器类型、掌握环节的构造电路、继电器类型和适宜的被控对象；画出具体的闭环电子掌握系统电路图；安装电路：可用面包板接插或用蜂巢板焊接。2、电子掌握系统的调试和改进〔如离散度较大求，甚至不能工作，所以调试、改进是一个重要的环节，也是一个难点。电子掌握系统的设计要经过比较、选择和优化，因此调试、改进这个环节，一般不对电路构造作大的改动，只对元器件的参数进展调整，以到达设计指标的要求。把握电路工作原理，了解有关参数的调整方法，如在多谐振荡器电路中有那些元荡器是否工作。电子测量仪器是调试电子掌握系统的主要技术手段，多用电表可以推断电子元器技术指标到达设计要求。四、教学建议器、数字集成电路和继电器学问的综合应用。另一方面，是培育学生如何从整体动身，分析和设计电子掌握系统。虽然电子掌握系统课程中的“系统能设计和安装简洁的闭环掌握系统，并进展调试和改进。1、在电子掌握系统及其应用的教学过程中，引导学生亲历设计的过程活的四周无处不见电子掌握技术，教学中考虑如何引导学生亲历设计的过程是格外重要的，其重要性在于这种引导要能够激发学生对技术问题的兴趣和争论愿望提出问题，然后再用多种方法解决问题。在教学设计中，教师应多考虑以引导者的身份消灭，制造一种开放、民主、活泼、进取的学习气氛，鼓舞学生开放想象，大胆创，使教学成为生动活泼，师生互动的过程，使全班同学在学习中都得到进展。例：教学设计可以考虑安排学生回家用电饭煲煮一顿饭，用全自动洗衣机洗一次衣服，用……，并观看记录试验的过程。经同学们课堂争论后，教师提出一系列为什么。如：为什高。2、从应用的角度理解电子掌握系统技能，它是需要实践的积存，不能要求太高。1开环掌握系统的设计和制作9.5它由传感图9.16开环电子掌握系统组成方框图于掌握精度不高的场合。能要求。教师：开环电子掌握系统的原理框图如图9.16所示。下面同学们争论一下每个框图采用什么单元电路。同学：喧闹争论。教师小节：依据开环掌握系统的原理框图和同学们争论的结果，应承受如图9.17所示的掌握电路。24图9.17掌握烧水报警电路教师：图中温度传感器R是选择负温度系数的热敏电阻。当水温上升时电阻减小，反T之电阻增大，电位器RRRVTVDVDGGRP 1 2 1 2 1 1 2 3CRCf=1.4RC1 3 1 31VD为发光二极管，由它完成光报警。下面分析电路的工作过程。1调整R可转变电阻，设定报警温度。当水温上升，R电阻值减小，V电压数值上升，P T beV电压数位小，这时VTV不亮。D点低电压,使VD导通，将非门Gbe 1 D1 2 1使非门GG谐振荡器处于停振状态，扬声器无声，说明水的温度低于设定的报警温度。1 2当水的温度升至设定的报警温度时，V电压数值增大导使VT导通，电源经VTE、Cbe 1 1极、VDR构成回路，电流经过发二极管VDVD亮。同时，电流经过R产生较大的压降，1 2 1 1 2DVD截至，由非门GG2 1 29.6R1

为限流阻，其功能是保护VT1

放射结，防止因操作失误而损坏，R的阻值打算VT饱和时的导通电流。因此它实质是调整报警时发光二极管的亮2 1度。通常发光二极管设计的工作电流为10mA左右。这时，对应R的阻值约为5002术要求吗？掌握电路输出的掌握信号强吗？声光报警强度够吗？这一切还需要试验来验证调试和修改。符合技术要求的传感器型号，想一想制作与调整的步骤，为下一堂课试验做预备。2闭环掌握系统恒温箱。教师：恒温掌握是什么掌握？设计时要承受什么掌握系统？同学：恒温掌握是准确掌握，系统要承受闭环掌握系统。9.18所示。它由掌握、执行器、被控对象和检测装置组成，同学们争论一下，这些方框对应恒温水箱那些单元电路。图9.18闭环电子掌握系统方框图25同学：争论答复教师小结：检测装置对应恒温水箱的热敏传感器、执行器对应继电器，被控对象电热棒。恒温水箱闭环掌握系统原理框图为图9.19图9.19水箱恒温闭环掌握电路方框图教师：同学们争论一下各框图组成的单元电路，说明为什么要这样设计同学：争论9.20。下面分析电路的自动恒温掌握过程。图9.20教师：在图9.20R为正温度系数的热敏电阻，其功能是接收水温信息〔安装时它T是浸在水中VTVT和R是信号处理电路〔掌握器，J是继电器，它的开关是电热棒的1 2电源开关，R用来设定温控点。P当水温低时，R阻值小，电源在R两端的压降大，使VTVT导通，电流流过继电器，T P 1 2继电器开关动作，电热棒〔图中没有画出〕通电加热，水温渐渐上升，由于水温的上升，使浸在水中的热敏电阻R阻值增大，RR两端的T P P压降减小到是VTVT截止，继电器J1 2RR端电压上升到使VTVT导通……。T P 1 2这样周而复始，到达水箱中水温恒温。9.8J光二极管和无稳态的电源开关，电子掌握系统是开环还是闭环，同学们争论一下。同学：喧闹争论，答复以下问题9.92628温报警装置。的继电器和传感器型号，想一想制作与调整的步骤，为下一堂课试验做预备。例三、闭环掌握系统的分析与设计―――水塔水箱水位自动掌握系统1、明确问题：掌握量：水位传感信号；被控量：水位传导电压大小与高、低水位线位置的关系；水塔高度与水泵扬程的选择。2、系统设计：确定解决问题的目标和评价标准；解决问题的目标：利用水的导电特性，使用导电体探测水位的凹凸，掌握继电器闭合、断开，带动水泵抽水。评价标准：①当水位低于低水位线时，抽水；②当水位到达高水位线时，停顿抽水；③当水位介于高、低水位线之间时，要维持水泵原工作状态；原来抽水，则连续抽水，等水位到达高水位线时再停机；原来停机，则连续停机，等水位降到低水位线时，再抽水。鼓舞学生设计多方案①掌握量：可使用裸导线或液面传感器作为水位探头。②掌握器：可用三极管放大电路，可用数字集成电路，也可用专用集成芯片等。③执行器：可用不同电压、功率的继电器。④被控对象：水泵3、系统综合：对可能使目标实现的各种方案、治理措施或全系统进展综合；综合考虑系统的水漏电的安全性、电路简捷工作牢靠、造价等因素，选用适宜的传感器、掌握电路构造、继电器的种类和被控水泵。4、系统分析：制作模型；以实现目标、解决问题、满足需要为前提，深入地进展分析；水箱中的水位探头示意图：水箱中水位探头位置如图9.21所示， a为电源电压引出端，b为低水位探头，c为高水位探头。a、b、c为三根暴露的硬铜电线。A B CA B CC高水位b低水位a水箱水位闭环电子掌握系统方框图：

9.21水箱中水位探头位置示意图输入掌握电压掌握处理探头C确定高水位，b确定低水位与非门构成被控对象继电器、水泵输出检测反响由bc两个探头组成水位传感器检测水位的凹凸9.22水箱水位闭环电子掌握系统方框图用RSRS9.23U2、U3与非门的输出穿插反响构成具有记忆功能的电路——根本RS〔a〕当水位低于b