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(共22张PPT)
第15课
恒温箱实验
主要内容：
1.搭建简易恒温箱系统。
2.设计恒温箱控制算法。
3.验证恒温箱控制算法。
在科学实验室、医学研究和生物养殖等领域中，常常需要一个温度恒定的环境。为了满足这种需求，可以设计和制作一个恒温箱。通过体验恒温槽的运行，我们已经初步了解恒温控制系统的构成和控制过程。那么，如何发挥创造力，自己动手设计一个恒温箱呢？
设计一个恒温箱，需要经历硬件结构设计、控制算法设计和验证调试等基本过程。
一
设计恒温箱的硬件结构
大多数恒温箱被设计成类似箱子的封闭空间以维持内部温度的稳定。与日常家用的电烤箱相比，恒温箱在温度控制上更加精准，它能够持续稳定地将箱内温度维持在预设值，波动极小。在科学实验中，它能够确保实验结果的准确性和可重复性。
一
设计恒温箱的硬件结构
■认识恒温箱结构
恒温箱一般由控制模块、温度传感器模块、加热模块、散热模块等组成，恒温箱系统的机构如下图：
一
设计恒温箱的硬件结构
■搭建简易恒温箱
根据恒温箱的组成结构，选择合适的模块，搭建简易恒温箱系统。
一
设计恒温箱的硬件结构
根据恒温箱预期功能，选择合适的材料，设计合理的结构，将各个模块有机组装起来。
一
设计恒温箱的硬件结构
想一想
为了让恒温箱能够实现恒温功能，在箱体设计上要注意什么？
二
设计恒温箱的控制算法
搭建好恒温箱的硬件结构，还需要为它设计控制算法。
■恒温箱控制过程分析
恒温箱的功能需求是根据设定的预期温度，在恒温箱内形成一个恒定的温度环境。
二
设计恒温箱的控制算法
想一想
如何让恒温箱形成一个恒定的温度环境呢？
二
设计恒温箱的控制算法
恒温箱维持恒定温度环境，其实是一个循环控制过程。以初始温度30℃、预期恒定温度40℃为例，分析恒温箱工作过程如下：
二
设计恒温箱的控制算法
恒温箱恒温箱启动后，当温度传感器模块检测到的实际温度低于预期温度时，控制模块控制加热模块进入工作状态，对箱体进行加热；当温度传感器检测到实际温度达到40℃时，控制模块控制加热模块和散热模块都进入停止状态；当温度传感器检测到实际温度高于预期温度时，控制模块控制加热模块停止、散热模块启动，将多余的热量散发到箱体外部，实现降温。
二
设计恒温箱的控制算法
■算法设计
通过对恒温过程的分析，可以为恒温箱设计以下算法：
三
调试验证与改进优化
设计好恒温箱的控制算法，就可以进行联机调试，验证算法的可行性。
通过有限或者无线连接，将计算机和恒温箱控制模块建立联系，将程序下载到控制模块中。
点击启动按钮，运行恒温箱控制程序，观察恒温箱显示模块上的数据，每隔30秒记录一次显示模块上的读数，可以根据实时温度的值来判断恒温箱是否正常工作。
二
设计恒温箱的控制算法
■编写程序
用python语言，将设计好的算法编写成计算机可以执行的代码。为减少加热、散热模块频繁启动，将t的值从40℃调整为温度区间37~42℃，具体代码→：
三
调试验证与改进优化
三
调试验证与改进优化
想一想
如何恒温箱没有正常工作，可能是什么原有造成的？
在恒温箱基础上增加加湿模块和温度传感器模块，可以实现恒温恒湿的功能。请为恒温箱设计一个可行的算法。
评价标准：
1.设置温度、湿度初始值。
2.在循环体中，增加实时温度检测和判断比较并行的湿度实时检测和判断比较过程，湿度判断的条件设置正确，当“实时湿度”低于“预设湿度”的时候，启动加湿，否则就停止加湿。
谢谢聆听，
下节课再见！

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