电子控制系统的组成和工作过程

不太了解，教师可用通俗的语言补充解释其作用，以利于学生的学习。二、教学目标1．知识与技能目标（1）知道电子控制系统的基本组成。（2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。2．过程与方法目标（1）通过对两种路灯控制系统方框图的对照，知道电子控制系统的基本组成。（2）通过搭接一个路灯自动控制的电子模型，加深对电子控制系统组成的理解。3．情感态度和价值观目标（1）激发学生动手尝试的兴趣和热爱技术的情感。（2）提高学生比较及分析电子控制系统的能力。三、教学重难点1．重点（1）电子控制系统的基本组成。（2）能用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。2．难点电子控制系统内部常见电子元件的工作原理。四、教学策略本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过观察、基本知识讲授、小组探究、分析表达、技术试验、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。五、教学准备通用技术专用教室、多媒体、课件、路灯自动控制模型。六、课时安排共1课时七、教学过程（一）新课导入教师展示：路灯自动控制模型板书：第一章电子控制系统概述第二节电子控制系统的组成和工作过程（二）新课呈现师：过去的路灯需要人工控制，现在利用电子控制技术实现了自动化控制，正如我们刚才看到的路灯自动控制模型，那么，这两者在组成上有什么异同呢？学生讨论教师总结路灯的人工控制系统：检测光的强度分析信息，发出命令执行命令，完成路灯的开和关点亮与熄灭路灯的电子控制系统：检测光的强度分析信息，发出命令执行命令，完成路灯的开和关点亮与熄灭电子控制系统的基本组成部分电子控制系统的基本组成部分被控对象信息讨论：电子控制系统各部分的组成及工作过程。输入部分：通常由各种传感器组成，输入信息可以有多少形式，可以是作用力，也可以是温度、湿度、磁场、光照强度等环境参数的变化，用传感器把采集的非电量变化转变为电量的变化（传感器的工作原理在本书第二章有详细介绍）。输入部分相当于人的感官，它能将采集的非电量变化转变为电量的变化。例如，手按动按钮开关，输入部分就把机械开关的通或断的非电量变化转变为电信号（电压或电流）的有或无的电量变化。控制（处理）部分：一般由具有各种控制功能的电子电路（或微处理器）组成。它的作用相当于人的大脑，它能对送入的电信号进行比较、分析和处理，并发出指令。输出部分：由电磁继电器、晶闸管等多种执行机构组成。输出信号可以是位移，如电磁继电器中衔铁运动、电动机的转动等，也可以是声音、光等，如扬声器中发出的音乐声。师：通过讨论与分析，我们可以将基本的电子控制系统的工作过程用下图来表示：电子控制系统的基本组成部分电子控制系统的基本组成部分采集信息并转化为电信号分析、比较和处理电信号并发出命令执行命令被控对象信息电子控制系统的工作过程[马上行动]分析下列电子控制系统的基本组成部分，并说出它们的简要工作过程（P9）。[PPT]展示参考答案电子控制系统名称输入部分控制（处理）部分输出部分智能化的红绿灯电子控制系统环形感应器电子电路红绿灯全自动洗衣机进水控制系统水位传感器电子电路电磁开关[马上行动]电子计算机的组成（P10）。在电子计算机家庭中，无论是大型的还是家用的，都可以看作是由输入、控制（处理）和输出三个最基本的部分组成的。输入：键盘、鼠标、话筒、摄像头、手写板、扫描仪等；控制（处理）：主机；输出：显示器、扬声器、打印机等。[小组试验]利用电子积木搭接一个光控路灯的模型，在电路试验板上按照下图所示电路搭接一个光控路灯的模型。使装置能达到下列要求：模拟夜晚，用黑纸罩住光敏电阻R，外界光线照射不到光敏电阻时，R的阻值变得很大，三极管导通，代表路灯的发光二极管就会自动点亮。模拟白天，当拿去遮光的黑纸，让强光照射光敏电阻R时，R的阻值变得很小，三极管截止，发光二极管就熄灭。[讨论]画出路灯自动控制模型的方框图。P两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，如下图：两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的。下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1%～10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理，得到：Ie=Ib+Ic这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=Ic/Ib式中：β1称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：β=△Ic/△Ib式中β称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。三极管放大时管子内部的工作原理：1．发射区向基区发射电子电源Ub经过电阻Rb加在发射结上，发射结正偏，发射区的多数载流子(自由电子）不断地越过发射结进入基区，形成发射极电流Ie。同时基区多数载流子也向发射区扩散，但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度，可以不考虑这个电流，因此可以认为发射结主要是电子流。2．基区中电子的扩散与复合电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。也有很小一部分电子（因为基区很薄）与基区的空穴复合，扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。3．集电区收集电子由于集电结外加反向电压很大，这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散，同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。另外集电区的少数载流子（空穴）也会产生漂移运动，流向基区形成反向饱和电流，用Icbo来表示，其数值很小，但对温度却异常敏感。[扩展阅读3]发光二极管：发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。[教师总结]分析路灯自动控制模型中的各部分组成及工作过程。（三）能力展示[思考]分析音乐喷泉的工作过程，并画出音乐喷泉的电子控