资源简介

项目五 温度控制器的制作
学习项目名称 温度控制器的制作
情境应用 智能家居、恒温室的温度控制器
基本知识点 1. 反馈的原理2．运放的基本原理及比例运算放大器3. 电压比较器的原理
认知技能点 1. 温敏电阻Pt100的认知与检测2. 稳压二极管的认知与检测3. LM358的认知与检测4. 小电机的认知与检测
操作技能点 万用板安装与焊接温度控制器
课程场地 《电子技术基础与技能》课程教室
设计课时 7
五、
温度控制器的制作
温度控制器，根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，或者电子原件在不同温度下有不同的工作状态，从而给电路提供温度数据。 【学情分析】略
【教材内容及处理】
本教学设计通过项目情景自然过渡到温度控制器电路的学习，在学生了解电路中相关元件后，再去学习电路各部分的原理，形成明确电路基础知识，同时培养学生观察和思考，应用自身所学知识分析和解决问题的方法能力。
【教学目标】
知识目标：掌握稳压二极管、温敏电阻Pt100、直流小电机以及LM358的认知与检测，理解反馈电路运放基本原理以及电压比较电路原理。
技能目标：能够插接、调试温度控制器电路
素养目标：激发学生学习兴趣；提高团队协作意识，学会探索与应用知识。
【项目重点】：掌握温度控制器电路中元器件的认知与检测，根据面包板的插接方法，学会插接温度控制器电路。
【项目难点】：能分析、调试温度控制器电路。
【教学手段及教具准备】
1．教学场地：《电子技术基础与技能》课程教室
2．教学手段：多媒体PPT、网络数字化资源。
3．教具准备：温度控制器电路制作材料、直流电源、万用表
教学环节 情境设计与学习任务 师生活动
第一课时
情景引入 温度控制器，根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，或者电子原件在不同温度下有不同的工作状态，从而给电路提供温度数据。 提出问题：1.生活中，你看到过这种温度控制器吗？ 2.你想自己制作一个这样的温度控制器吗？设计意图：通过学生对温度控制器的好奇心引起学生对本堂课的学习兴趣。 1.教师抛出问题，学生思考问题并讨论。 2.通过问题引起学生好奇心，顺利进入课堂教学。
稳压二极管、温敏电阻Pt100的认知与检测 1.稳压二极管1）稳压二极管的认知稳压二极管又叫齐纳二极管 ( http: / / baike. / item / %E9%BD%90%E7%BA%B3%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1" \t "_blank )。它是利用PN结在反向击穿状态下，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象制成的起稳压作用的二极管，如图5-2为外观实物图。 图5-2 稳压二极管外观图稳压二极管要工作有两个条件：（1）反向加在稳压二极管上的电压要大于稳压管的稳压值。
（2）通过稳压管的电流要达到其工作条件（也就是反向电流要足够大，一般至少是几个mA）。2）稳压二极管的图形符号稳压二极管的图形符号如图5-3所示，阳极又称为正极，阴极又称为负极。 图5-3 稳压二极管的符号3）稳压二极管的检测稳压二极管 ( https: / / www. / s wd=%E7%A8%B3%E5%8E%8B%E4%BA%8C%E6%9E%81%E7%AE%A1&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1YLuAcLuHRzPjmLrjDvnHF90ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3EnHb3PH6zPjcYnWcdPWRdPHcd" \t "_blank )是一种工作在反向击穿区、具有稳定电压作用的二极管。其性能好坏的测量与普通二极管的测量方法相似，稳压二极管的测量方法是：将数字万用表打在二极管档位，在测正向电压时，将万用表的红表笔接在稳压二极管的正极，黑表笔接在稳压二极管的负极，测出其导通电压值如图5-4所示；在测反向电压时，将万用表的黑表笔接在稳压二极管的正极，红表笔接在稳压二极管的负极，测得值如图5-5所示，表示稳压二极管性能较好。 图5-4 用万用表测稳压二极管的正向电压图5-5 用万用表测稳压二极管的反向电压2. Pt100温敏电阻1）Pt100温敏电阻的认知Pt100温敏电阻是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆 ( http: / / baike. / subview / 19469 / 5237167.htm" \t "_blank )。图5-6 Pt100温敏电阻的实物图 2）Pt100温敏电阻的符号Pt100温敏电阻的符号如图5-7所示。 图5-7 Pt100温敏电阻的符号3）Pt100温敏电阻的检测先在常温下用万用表两表笔接触电阻的两根引线，然后把电阻靠近一个热源（比如高温的电烙铁）。如果万用表的显示会立即变化并在一段时间持续，则可说明这个热敏电阻是可用的。 图5-8 用万用表测量Pt100温敏电阻 1.学生学习稳压二极管、温敏电阻Pt100好坏的检测2.教师讲授并巡回指导检测
第二课时
直流电机、LM358运放的认知与检测 1.直流电机1）直流电机的认知直流电机的外形如图5-9所示。 图5-9 直流电机的外形图2）直流电机的图形符号直流电机的图形符号如图5-10所示。图5-10 直流电机的图形符号3）直流电机的检测一般直流电动机 ( https: / / www. / s wd=%E7%9B%B4%E6%B5%81%E7%94%B5%E5%8A%A8%E6%9C%BA&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1Ydn1-9mvc4P1mdPvRzmH0k0ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3EnH6znWc4PW6YrHb3PH04rjcvr0" \t "_blank ),可用万用表电阻档测量电动机电阻值是否正常，若烧坏通常线圈阻值为∞，若短路则电阻值为0，如图5-11所示。图5-11 万用表测直流电机线圈示意图2.LM358运放1）LM358运放的认知LM358是双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，如图5-12所示。 图5-12 LM358运放的实物图2）LM358运放的电路符号和引脚图LM358运放的电路符号如5-13所示，图中两种画法是因新、旧国标的规定而不同，在实际中都常使用，LM358运放的引脚图如5-14所示，表5-1为LM358运放管引脚功能的详细解释。 图5-13 LM358运放的电路符号 图5-14 LM358运放的引脚图表5-1 LM358运放管引脚功能引出端序号符号功能引出端序号符号功能1OUT1输出端15IN2（+）正向输入端22IN1（—）反向输入端16IN2（—）反向输入端23IN1（+）正向输入端17OUT2输出端2 4GND地8VCC 电源3）LM358运放管的检测外观检测：标识清晰、完整，引脚完好无损坏。 1.学生学习直流电机、LM358运放的好坏检测2.教师讲授并巡回指导检测
第三课时
反馈电路运放基本原理 1.反馈的原理反馈又称回馈，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程，即将输出量通过恰当的检测装置返回到输入端并与输入量进行比较的过程，是控制理论 ( http: / / baike. / lemma / ShowInnerLink.htm lemmaId=841236&ss_c=ssc.citiao.link" \t "_blank )的基本概念。反馈可分为负反馈 ( http: / / baike. / lemma / ShowInnerLink.htm lemmaId=7682991&ss_c=ssc.citiao.link" \t "_blank )和正反馈 ( http: / / baike. / lemma / ShowInnerLink.htm lemmaId=7681990&ss_c=ssc.citiao.link" \t "_blank )。2.运放的基本原理 运算放大器是目前应用最广泛的一种器件，当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活的实现各种特定的函数关系。运算放大器的应用电路有很多，如反相比例运算放大器、同相比例运算放大器等。反相比例运算放大器反相比例运算放大器如图5-15所示，输入信号加入反相输入端。图5-15 反相比例运算放大器对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为
输出电压与输入电压成比例关系，方向相反，改变比例系数即改变两个电阻的阻值就可以改变输出电压的值。2）同相比例运算放大器 图5-16 同相比例运算放大器同相比例运算放大器如图5-16所示，输入信号加在同相输入端，它的输出电压与输入电压之间的关系为只要改变比例系数就能改变输出电压，且与的方向相同。 学生结合前面学习的LM358的引脚功能基础，在老师的引导下学习反馈电路运放基本原理。
第四课时
电压比较器电路原理 LM358组成的电压比较器如图5-17所示，可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。 图5-17 LM358运放构成的比较器电压比较器的功能：比较输入端两个电压的大小（用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系）：当“＋”输入端电压高于“－”输入端时，电压比较器输出为高电平；当“＋”输入端电压低于“－”输入端时，电压比较器输出为低电平；电压比较器的作用：它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。 学生在老师的讲解下学习电压比较器电路原理
第五课时
按电路图完成电路的插接 本次任务是制作一个温度控制器电路，电路原理如图5-18所示。图5-18 温度控制器电路原理图按图5-18和附件表5-1完成电路的插接提示：注意区分稳压二极管极性和LM358运放各引脚。 学生按照电路原理图，在万用板上完成电路的插接。
第六课时
电路调试 按照附件表5-2调试步骤调试电路并记录数据。
第七课时
评价 1.按照附件5-3完成项目评价并总结 学生自评
附件1：
学习页：
一、选择题
1. LM358集成芯片中含有几个运放（ ）。
A．1个 B．2个 C．3个 D.4个
2. 用万用表电阻档测量直流小电机时，若测出阻值为0，则表示（ ）。
A．短路 B．断路 C．正常 D.烧坏
3.在电压比较器中，当“＋”输入端电压高于“－”输入端时，则表示电压比较器输出电平为（ ）。
A．低电平 B．高电平 C．负电压 D.正电压
4.下图中，哪个是稳压二极管？（ ）
A B C D
二、判断题
1.稳压二极管正常稳压时应工作在正向导通区域。 （ ）
2.在反相比例运算放大电路中，输出信号与输入信号同相。 （ ）
3.电压比较器是可以将矩形波变为同频率的正弦波。 （ ）
4.反馈按瞬时极性分类可分为负反馈 ( http: / / baike. / lemma / ShowInnerLink.htm lemmaId=7682991&ss_c=ssc.citiao.link" \t "_blank )和正反馈 ( http: / / baike. / lemma / ShowInnerLink.htm lemmaId=7681990&ss_c=ssc.citiao.link" \t "_blank )。 （ ）
5.温敏电阻Pt100中的100表示它在0℃时阻值为100欧姆 。 （ ）
三、计算题
1.在反相比例运算放大电路中，若为10KΩ，R为1KΩ，输入电压为2V，求输出电压值。
工作页：
表5-1 温度控制器电路元件清单
序号 符号 名称 规格 数量
1 R1 电阻 10K 1个
2 R2 电位器 50K 1个
3 R3 电阻 1K 1个
4 R4 电阻 820R 1个
5 R5 电阻 2.2K 1个
6 PT100 温度传感器 温度传感器 1个
7 D1 稳压二极管 2.6V 1个
8 U1 运算放大器 LM358 1个
9 Q1 三极管 8550 1个
10 LED1 发光二极管 红色LED 1个
11 S1 电动机 12V 200mA 1个
表5-2 项目任务执行表（执行结果用√表示完成）
序号 执行步骤 执行内容 执行标准 参考时间 执行结果
1 核对元件清单并检测 电阻R1、R3、R4、R5的检测 判断质量好坏 20分钟
可调电阻R2的检测 判断质量好坏
三极管Q的检测 判断质量好坏
稳压管的检测 判断质量好坏
发光二极管LED的检测 判断质量好坏
LM358及芯片底座的检测 外观检测
电机的检测 判断质量好坏
Pt100的检测 判断质量好坏
2 元件布局 按照电路图进行布局 布局合理 15分钟
3 元件焊接 焊接电阻R1、R3、R4、R5 焊点光滑，无毛刺，漏焊，虚焊 25分钟
焊接稳压管D1
焊接芯片座U1
焊接三极管Q
焊接LED
焊接电机M
焊接Pt100
焊接可调电阻R2
4 导线焊接 分别将R2的中间抽头、R3的一个管脚分别与LM358的2管脚、3管脚连接起来 1.用万用表电阻档检测连接可靠。2.按照图5-19焊接完成。 30分钟
连接R4与LM358的1管脚
R4另一个管脚与Q基极连接
Q发射极分别与（M）一端连接、R5连接
R5另一端与Q连接
稳压管D1负极与电阻R1、R2一端连接
R1的另一个管脚、R3的另一个管脚、LM358的8号管脚、Q集电极都连接电源
稳压管D1另一个管脚、可调电阻R2另一个管脚、Pt100、LM358的4管脚、M另一个管脚及LED1的另一个管脚都连接在电源负极
5 装配与调试 将12V电源接入电路中 用万用表测电压是否达到12V，且观察LED1是否点亮 5分钟
调节可调电阻R2 用万用表测量电机M两端的输出，观察Pt100对电路的控制情况，电机是否正常转动。
总计：95分钟
评价表：
表5-3 任务检测标准
序号 检测内容 执行标准 自评 教师评
1 电路功能 1.电路功能完全实现 -A
2.实现部分功能 -B
3.不能实现功能 -C
2 工艺要求 1.电路布局美观合理 -A
2.布局欠美观 -B
3.布局杂乱无章 -C
3 安全文明 1.工具摆放整齐，仪表使用规范，无安全事故 -A
2.工具不齐，但无安全事故 -B
3.出现安全事故或损坏仪表 -C
项目名称（课时）7
教学目标：通过温度控制器电路的制作，学会元件认知与检测，了解电路原理，掌握电路安装调试方法，培养学生分析解决问题和动手操作能力。
教学过程
直流电机、LM358运放的认知
课时7
课时6
课时5
课时4
课时3
课时2
课时1
稳压二极管、温敏电阻pt100认知与检测
反馈电路运放基本原理
电压比较电路原理
1.核对元件清单并检测2.元件布局、插接
温度控制器电路的调试
项目评价、总结
教学准备
教学评价：
1.过程+终端
2.理论+操作
教学组织：
1.做中学，学中做
2.工学一体化
教学资源：
1.元件认知 PPT
2.项目原理PPT
3.温度控制器制作过程微视频
教学设备：
1.温度控制器制作材料
2.仪器仪表：万用表、投影等
教学场地：《电子技术基础与技能》课程教室

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