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(共42张PPT)
第6单元 第3课
自动孵蛋箱与电子开关
（湘科2024版）六年级
下
1
核心素养目标
3
活动目标
5
练习提升
7
活动日志
2
新知导入
4
新知讲解
6
拓展延伸
单元回顾与评价
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
认识到控制系统可靠性对安全的重要性，学会设计冗余方案以提高系统稳定性，培养对技术安全的责任感。
通过编程实现孵蛋箱温度的自动调节功能，提升数字化工具的使用技能，激发创新思维和实践能力。
学会设计并理解孵蛋箱温度控制的逻辑流程，通过编程实践培养逻辑思维、算法设计和问题解决能力。
深入了解电子开关和传感器在孵蛋箱控制系统中的应用，增强对信息技术改变生活的认识与兴趣。
02
新知导入
将鸡蛋孵化成小鸡是饲养鸡的重要环节。单纯依靠母鸡孵化小鸡存在孵化效率不高的问题，不适合大规模养殖。使用自动孵蛋箱，通过精准控制孵蛋的温度、湿度等环境因素，模拟母鸡孵蛋过程，能大大提高孵化效率。
02
新知导入
孵蛋箱里有哪些部件能帮助调节温度湿度？
孵蛋箱里有电子开关和传感器，它们能监测环境并自动调节，确保孵化条件最佳。
02
新知导入
思考
如果孵蛋箱只有一个传感器，万一它坏了怎么办？
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
如果只有一个传感器，坏了就可能导致孵化失败。所以，为了更可靠，可以增加冗余的传感器，这样即使一个坏了，另一个还能继续工作。
02
新知导入
在我看来，计算机计算机依靠传感器来接收外界的信息。就像我们的眼睛和耳朵一样，传感器可以感知光、声音、温度、压力等各种物理量，并将这些信息转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化为数字信号，让计算机能够处理和分析。编码就像是一个神秘的密码世界。它虽然看不见摸不着，却在计算机的世界里起着非常重要的作用。
孵蛋箱集成了先进的电子开关与高精度传感器技术，能够实时、精准地监测并调节箱内的温度与湿度条件，为蛋宝宝提供一个舒适且稳定的孵化环境。
传感器是孵蛋箱的“眼睛”，实时监测箱内环境，为控制系统提供准确的数据支持。
02
新知导入
03
活动目标
了解电子开关的基本原理和使用方法。
理解自动孵蛋箱模型基本控制原理。
了解提高系统控制可靠性的方法。
04
新知讲解
一、了解电子开关
为了给待孵化的蛋提供一个适宜的孵化环境，孵蛋箱应该具有以下基本功能：
（1）能记录孵化时间；
（2）能监测箱内温度并自动调节至适宜温度；
（3）能监测箱内湿度并自动调节至适宜湿度
（4）具有较高的可靠性。
了解电子开关
开动脑筋
根据控制原理，如何将孵蛋箱内的温度保持在一个适宜的范围之内？
当孵蛋箱内温度过低时，需要加热提高箱内温度，当温度过高时，则需要停止加热，让孵蛋箱内的温度保持在一个相对稳定的范围之内。要实现这一功能，就需要根据周围环境温度的变化，利用电子开关来控制加热元件电路的开和关。
04
新知讲解
开动脑筋
电子开关利用电子器件实现电路通断，包括一个可控的电子驱动器件如继电器。它在控制系统中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
04
新知讲解
信息链接
在输入控制端施加一个小的电信号，继电器就可以在输出控制端实现关闭或者开启功能。继电器是一种用较小的电流去控制较大电流的“自动开关”。继电器广泛应用于自动控制系统。
04
新知讲解
04
新知讲解
输入：通过温度传感器获取温度数据。
计算：主控板通过比较运算，发出控制指令。
输出：输出控制指令控制继电器打开或关闭发热元件。
执行：发热元件实现加热功能。
反馈：通过温度传感器不断获取箱内温度值，反馈到控制器及时控制发热元件打开或关闭，将孵化箱的温度控制在38~39℃。
自动孵蛋箱模型基本设计
二、设计制作自动孵蛋箱模型
实验探究
实验目的：制作孵蛋箱模型，实现温度自动调节功能。
04
新知讲解
实验探究
实验设计
04
新知讲解
实验探究
实验准备：主控板、扩展板、继电器、温度传感器、加热元件、电源和编程计算机。
04
新知讲解
实验探究
实验过程：1、硬件搭建。将主控板插入扩展板，通过连接线将温度传感器连接到扩展板P0口，将继电器连接到P1口，加热元件通电后连接到继电器上。
04
新知讲解
实验探究
实验过程：2、程序编写。添加扩展板、温度传感器模块，编写程序。
04
新知讲解
实验探究
实验过程：3、运行调试。将程序上传至主控板，观察孵蛋箱是否能实现温度的自动调节。
04
新知讲解
04
新知讲解
在控制系统中，每个控制环节都有可能出现故障，导致整个系统失控给我们带来危险或造成损失。比如，如果孵蛋箱的温度传感器失效，有可能出现温度失控，导致孵蛋失败，甚至引起火灾。
提高控制系统可靠性的方法
三、提高控制系统可靠性的方法
04
新知讲解
因此，在一些重要的控制系统中，人们为了降低风险，提高系统的可靠性，通常会设计两套或两套以上的硬件、软件。例如，在飞机飞行控制系统中，安装了多个飞行速度传感器，配备了两套相同的飞机操控系统以提高飞机的可靠性和飞行的安全性。
实验探究
在自动孵蛋箱模型中，控制温度是关键。为了防止温度传感器出现故障可以增加一个温度传感器。当主控板从两个温度传感器分别采集到的温度值基本相同，则判断温度值测量正常；如果两个温度值有较大差异，则报警提醒异常。
04
新知讲解
实验探究
小组合作，设计控制流程，尝试编程实现以上功能。
04
新知讲解
05
练习提升
1.孵蛋箱是一个 闭环 控制系统。
05
练习提升
2.小组合作，制作一个同时具有温度以及湿度调节功能的孵蛋箱。
06
开拓视野
控制中的冗余设计
如果在高温、高压力、强腐蚀性等比较恶劣的环境下工作，传感器往往容易受到损伤而发生故障。为了解决运行过程中传感器损坏而带来的控制失效问题，最好的解决方法是进行冗余设计。在被控对象中布置至少两个传感器，一个作为主传感器，另一个作为备份传感器。当主传感器出现故障时控制器自动切换到备份传感器。
07
拓展延伸
湿度传感器的其他应用
天气小帮手：
湿度传感器能测空气里的水分，帮助天气预报员告诉你会不会下雨。
植物小护士：
放在花盆里，湿度太低时会提醒你给植物浇水，让小花不口渴。
07
拓展延伸
湿度传感器的其他应用
浴室防雾镜：
浴室镜子用它感应湿度，自动加热防止起雾，照镜子永远清楚！
饼干保鲜员：
食品工厂用它检查仓库湿度，太潮湿时启动除湿机，饼干脆脆不返潮。
07
拓展延伸
湿度传感器的其他应用
衣服干燥小助手：
智能晾衣架用它感知空气湿度，晴天自动晾衣，雨天提醒收衣服。
博物馆保护侠：
保护名画和古董的玻璃柜里藏着它，保持干燥环境，防止文物发霉。
08
单元回顾与评价
单元回顾
08
单元回顾与评价
评价交流
1.同学之间相互交流，分享各自的收获
我觉得这次实验特别有意思。我观察到孵蛋箱内的温湿度变化对蛋的孵化有很大影响，而且我还学会了如何根据传感器的数据来调整电子开关，让箱内的环境保持最适宜的状态。感觉这次实验让我对生物科技有了更深入地了解呢！
08
单元回顾与评价
评价交流
2.评一评，画一画。(最高为5颗★)
评价内容 自我评价
了解舵机的基本原理和使用方法
理解自动投喂器模型基本控制原理
了解红外传感器基本原理
理解电子围栏模型基本控制原理
了解电子开关和自动孵蛋器控制原理
了解提高控制系统可靠性的方法
08
单元回顾与评价
评价交流
2.评一评，画一画。(最高为5颗★)
学习表现 自我评价 同学评价 教师评价
积极参与探究活动和小组合作
能充分利用数字工具开展学习
能提出有创意的想法和观点
主动分享和展示学习成果
09
活动日志
活动日志 班级：XX 姓名：XX 活动名称 自动孵蛋箱与电子开关
活动环节 1口 设计制作自动孵蛋箱模型 2口 提高控制系统可靠性的方法（在对应环节画V）
活动完成内容 设计制作自动孵蛋箱模型、提高系统可靠性
活动完成度 口口口口口口口口口(100%)
活动小结 问题与反思：语法错误、编辑错误。
改进的方法：加强对自动孵蛋箱模型可靠性的理解。
09
板书设计
自动孵蛋箱与电子开关
1.进行新知引入
2.尝试设计制作自动孵蛋箱模型
3.实现提高控制系统可靠性的方法
4.完成课堂练习
5.进行知识拓展
10
课后作业
01
请编写一个程序，实现2个温度传感器对比控制。
10
课后作业
02
小组讨论改进孵蛋箱的方法。
10
课后作业
1、孵蛋箱里用来调节温度的重要部件是什么？( )
电子开关 B. 灯泡 C. 风扇 D. 水箱
2、传感器在孵蛋箱中的主要作用是？( )
装饰 B. 照明 C. 监测温度和湿度 D. 播放音乐
3、当孵蛋箱内的温度过低时，电子开关会怎么做？( )
关闭加热元件 B. 开启加热元件 C. 发出警报声 D. 自动断电
4、孵蛋箱通过什么部件的协同工作，实现温湿度的自动调节？( )
电子开关和传感器 B. 灯泡和风扇 C. 水箱和加热元件D. 控制器和装饰物
5、在孵蛋过程中，如果湿度过高，孵蛋箱可能会通过什么方式来降低湿度？( )
A. 开启加热元件提高温度 B. 增加风扇转速以吹散湿气 C. 启动通风系统或使用除湿装置 D. 关闭电源停止工作
C
A
C
B
A
10
课后作业
6、孵蛋箱里的电子开关和传感器是怎么一起工作的？
7、孵蛋箱内的传感器只能监测温度，不能监测湿度。（ ）
8、电子开关在孵蛋箱中起着控制加热元件开关的作用。（ ）
9、孵蛋箱内的环境对蛋的孵化没有影响。（ ）
孵蛋箱里的电子开关和传感器是紧密配合工作的。传感器就像孵蛋箱的“眼睛”，实时监测箱内的温度和湿度，然后把这些信息传递给控制系统。电子开关则像是一个“守门人”，它根据传感器传来的信号，控制加热元件的开关。
错
错
对
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