资源简介

自动抽水控制系统设计说明书
设计方案
1.设计目的
水位检测的自动抽水控制系统已经上市很长时间了，但是并没有普及到乡镇的居民。很多居民的抽水控制系统基本上都还是手动，忘记关水导致浪费水浪费电的现象并不在少数。于是有了想研究及制作这样一个检测水位的自动抽水控制系统，当水塔的水位高或低于一定值时，系统就停止或是开始工作，这样一来，就不会出现无辜浪费水浪费电的想象了。
作为教具，这也是一个很典型的案例，学生能通过演示，轻松掌握并愉快体验闭环控制系统的工作过程
设计要求
能实现水塔水位的自动控制，成本不易过高，外观装置不要过于复杂，尽量简单化，辅助学生更好的理解。
工作原理
开环控制系统时：通过定时器来控制电源，决定系统的工作的开始于结束。
2.闭环控制系统时：浮球开关（同时也可以称液位传感器或水位控制器）主要由磁簧开关和浮球组成，浮球内有磁性材料，在密闭的非导磁金属管或塑料管内设置一个或多个磁簧开关，然后将导管穿过一个或多个带有磁性材料的浮球，并利用固定双环控制浮球与磁簧开关在相关位置上，浮球随着液体上升或下降，利用球内靠近磁簧开头的接点，产生开与关的动作，作液位控制或指示（当浮球靠近磁簧开关是导通；离开时开关断开）。
双浮球进水控制电路
继电器与水泵、电源的电路连接实物图
三、制作材料
水位控制器，继电器，水泵，水管，电线，定时器，水瓶，电源
加工工具
电钻、剪刀、螺丝刀
设计草图(共12张PPT)
第四单元 控制与设计
第二节 闭环控制系统的
工作过程与方式
澄迈中学 王彩云
定时注水控制系统
定时器
设定注水的时间
水 塔
水塔的
实际水位
水
流
量
（输入量）
控制器
执行器
被控对象
（输出量)
思考：定时抽水控制系统有什么缺陷？
水泵
做一做
形式：小组合作(4--5人/组)
目的：弥补定时抽水控制系统的不足
器材：电源、继电器、浮球开关、水泵、 水瓶、水管、螺丝刀
继电器
浮
球
开
关
水泵及水管
浮 球 开 关
黑 黑 红 红
水泵线
电
源
线
电路连接图
注意：
1.单色线为正极。
2.水塔里的水管靠塔口上方放，不要碰到浮球开关。
思 考
简述该自动抽水控制系统的工作过程
该系统的基本组成
1
2
3
该控制系统的输入量、输出量、被控对象是什么？
水泵靠什么来控制？
控制电路怎么知道什么时侯该开始抽水，什么时侯停止抽水？
4
水塔水位靠什么来供给？
（给定的水位、实际水位、水塔）
（水泵）
（控制电路）
（浮球开关）
把系统的输出量返回到输入端并对控制过程产生影响的控制系统，称为闭环控制系统。
闭环控制系统的方框图如下：
反馈环节
检测装置
控制器
执行器
被控对象
给定值
被控量
控
制
量
比较器
闭环控制系统
常见的闭环控制系统
马桶水箱的水位控制
冰箱的温度控制
常见的闭环控制系统
饮水机保温控制
空调的温度控制
拓 展
闭环控制系统必须要有检测装置，但是有检测装置的是否都是闭环控制系统？
谢谢大家
再见！4.2闭环控制系统的工作过程与方式
澄迈中学 王彩云
一、教学目标
1.知识与技能
（1）了解闭环控制系统的基本组成和工作过程，了解方框图的基本构成。
（2）熟悉闭环控制系统在日常生活中的应用。
2.过程与方法
（1）通过制作自动抽水控制系统，亲自探究、体验闭环控制系统的工作过程与方式，提高动手实践及分析问题的能力。
（2）通过比较分析，逐步形成理解和分析闭环控制系统的一般方法，提高自主学习的能力。
3.情感态度与价值观
（1）通过对闭环控制系统制作与探究，养成善于探索，敢于创造的优良品质。
（2）利用所学知识解决生活中的技术问题，激发学习兴趣，引发探究欲望，提高学习的自信心。
二、教学重点
理解闭环控制系统的基本组成及工作过程
三、教学难点
1.水位检测抽水控制系统的制作
2.闭环控制系统的基本组成及工作过程
四、教学方法
讲授法、逆推分析法，探究法，讨论法，任务驱动法
五、设计思想
1.教材分析
本课教学内容为苏教版《技术与设计2》第四单元“控制与设计”的第二节“控制系统的工作过程与方式”。在学生学习了开环控制系统的基础上学习闭环控制系统的。上节课学生已经学习了开环控制系统，对系统的基本组成和工作过程已经了解，这节课主要是让学生接触闭环控制系统，在探究、对比、分析中掌握闭环控制系统的相关知识。通过本节课学习，能培养和提高学生的技术素养，激发学生学习技术的兴趣，能切身体会生活中的技术以及技术在生活中的应用。
2.学情分析
学生已经学习了开环控制系统的基础知识和系统、控制等基本概念，学会用系统方框图来表达开环控制系统的工作过程，具有观察和使用简单控制系统的生活体验，这些已知知识和经验为教学中提供了条件，同时也为本节顺利进行闭环控制系统的学习提供了可能。
3.教学策略
（1）让学生自发地、主动地探究、学习。本课教学中利用生活中的问题来激发学生的探究欲望，引导学生自发地把生活中碰到的问题用闭环控制系统来解决。
（2）用逆推法分析，先探究体验闭环控制系统的工作过程以及基本组成，再推出概念，循序渐进，学生更容易接受。
六、教学准备
1. 教学资源的准备
多媒体教学设备、通用技术专用教室、教学课件PPT、自动抽水 控制系统、继电器，水位控制器，水泵，水管，螺丝刀等各类工具
2. 教学课件的准备
教学课件比较简洁、明了，多以直观的图片来说明，抓住关键知识点，突出中心。
教学过程
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
一、复习导入 通过演示一个定时注水控制系统，来复习上节课所学习的控制系统。 演示好后，让学生思考控制系统的缺陷。 师：想不想做 一个更完善的控制系统，来弥补定时注水控制系统的不足。 学：想。 回顾开环控制系统的相关知识。 讨论定时抽水控制系统的缺陷，并提出解决方案 1.让学生轻松进入课堂，复习巩固开环控制系统的知识，为下一步的活动做铺垫。
二、探究体验 形式：小组合作(3-4人/组) 时间：10-12分钟 目的：弥补定时抽水控制系统的不足 器材：电源、继电器、浮球开关、水泵、 水瓶、水管、螺丝刀 教师给各小组发放器材后，给学生介绍器材的基本情况以及制作时要注意的事项，帮助学生更好更快的完成制作。 教师巡查并做有必要的指导，制作基本完成后，简单小结制作过程以及表扬表现好的小组，做出鼓励性评价。 让小组演示他们的成果，并简述系统的工作过程。 （一到两组） 引导学生说出该系统的基本组成。 该控制系统的输入量、输出量、被控对象是什么？ 水塔水位靠什么来供给？ 水泵靠什么来控制？ 控制电路怎么知道什么时侯该开始抽水，什么时侯停止抽水？ 教师把答案板书在黑板上，试图连成一个方框图 1.小组合作，完成自动抽水控制系统的制作。 2.小组讨论。对系统的工作过程进行阐述，并派代表发言。 3.在老师的引导下说出系统的基本组成。 通过制作及观察系统工作情况，让学生更深刻的体验到闭环控制系统的工作过程，提高学生的动手制作能力，培养学生自主探究未知知识的优良品质。
三、对比分析，发现新知识 1.投影定时抽水控制系统与检测水位的抽水控制系统的方框图。推出闭环控制系统的概念以及方框图。 2.师：生活中有哪些是闭环控制系统。 学生举例，有些可能会混淆开环闭环，教师要做出正确的判断，加深学生的理解。 拓展：闭环控制系统必须要有检测装置，但是有检测装置的是否都是闭环控制系统？ 学生讨论 教师再评价，小结 1学生比较，在对比分析中，发现新的知识。 2.知识拓展，开放视野，了解所学的知识在日常生活中的应用。 先探究体验，再归纳出新知识，学生会比较容易接受，也会更好的理解。
四、小结 小结本节课的知识点，评价同学们的优秀表现，表扬特别突出的小组，鼓励落后面的小组。 感悟，进步 培养学生的自信心，保持好的学习积极性。
八、教学反思
闭环控制系统的知识对于学生来说是难于理解的内容，因此在设计这节课的时候是一步一步的走近概念、深入概念，不是一下子就提出的，这样一来学生就觉得闭环控制系统不那么抽象了。在设计时，先小组合作，制作一个实体的闭环控制，在制作的过程中，对系统的基本组成也有了一定的了解，再探究体验它的工作过程，提高了自主学习及发现问题的能力，最后再隆重推出概念，再延伸迁移到闭环控制系统在生活中的应用，扩大学生的视野，这个过程感觉还是很好的。刚开始上课时，复习开环，问学生还记得什么是开环控制系统吗？学生答不上来，心里就想，学生学得这么不好，这节课会不会就要泡汤了？也许有可能是学生第一次接触新老师，还不适应。所以我后面稍作提示，鼓励他们，慢慢的就进入状态，变得活跃主动了，还表现得特别好。我们的课堂需要学生的参与、表现，教师要对学生的表现进行及时并恰当的评价，这样才能提高学生的积极性以及培养学生的信心，课堂氛围才会更好，自己在这方面也在慢慢做好。教师要有激情，才能更好的活跃课堂氛围，调动学生的兴趣，这也是我努力学习，想要拥有的一个技能。不足的是，时间把握方面还是做得不够好，因为紧张，在最后拓展部分和总结部分做得不到位。还是要多锻炼，才能更好的提高自己的心理素质，对这样的课堂评比能应对自如。经过这次活动，尽管因为没有想到满意的设计方案，有过很多纠结，很多烦恼，很多想放弃的时候，但是坚持下来，会总是值得的！

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