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(共28张PPT)
义务教育信息科技（2024）六年级　　　　　　　　　　
第1课时
第八单元　自主可控与安全
六年级下册
第29课 避免故障保安全
1
2
了解控制系统故障的表现与危害。
了解一些控制系统在安全防护方面的设计。
学习目标
3
初步具备控制系统安全防范功能的设计意识。
第29课　避免故障保安全
一个控制系统的正常运行，除了要求使用者严格遵守控制系统的使用规章制度，还要求控制系统本身具备相应功能，最大限度避免各种仪器仪表、电路、开关、发动机等硬件的故障。
控制系统的任何一个部件发生故障，都可能导致整个系统无法正常运行。控制系统发生的故障，主要分为硬件故障和软件故障。
第29课　避免故障保安全
第29课　避免故障保安全
硬件故障有传感器故障、机械部件故障、电源线路故障等；软件故障有操作系统安装错误、参数设置错误、病毒入侵等。
第29课 课堂导入
小智家的大棚种了草莓，草莓适宜温度是 15~25 ℃。爸爸把通风设备开启的阈值设为 20℃。但有一天，温度传感器失灵，导致测量的温度比实际温度高 10℃。大棚温度已到 7 ℃，但传感器测出的温度却是 17 ℃，升温设备一直没接到“打开”的指令，导致一半的草莓都被“冻”伤了！
产量下降
问题情境
控制系统故障事件
2024年5月，美国联合航空公司一架客机起飞后遇到襟翼故障，紧急返航。
2024年5月，日本大发工业公司由于车辆前部的减震装置存在缺陷，对两种车型共104 471辆汽车进行召回。
问题情境
第29课 课堂导入
从现在的智能种植大棚，回到历史上的飞机、汽车这种大型控制系统，任何一个模块、任何一个零件都是极其重要的，都有可能出现故障，并造成严重的后果。
把你能想到的原因都说出来。
思考：你知道控制系统故障原因可能有哪些吗？
问题情境
第29课 课堂导入
一 讨论交流你遇到过的控制系统故障
二 了解控制系统避免故障的自我保护设计
学习活动
第29课 学习活动
回顾自己使用过的一些设备系统，有没有遇到过故障。如果有，请说给同学听听；如果没有，请根据表格的提示，上网查询或者问老师同学，这些设备可能发生的故障会是什么。
控制系统名称 故障原因 控制系统表现
空调
冰箱
台灯
智能门锁
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
第29课 学习活动
下面是一些简单的故障分析，你的分析和老师的一样吗？如果你还遇到或查到什么别的控制系统故障，请说出来和大家分享。
控制系统名称 故障原因 控制系统表现
空调 设备失灵 不能制冷
冰箱 设备失灵 冷藏室的食物被冻，出现结冰现象
台灯 电路故障（短路） 灯泡被烧坏
智能门锁 硬件被损 锁芯生锈，钥匙无法插入
．．．．．．
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
第29课 学习活动
购买家用电器时，包装里都会有一个使用说明书或用户使用手册，里面会列出可能遇到的故障以及处理办法。
提示：家用电器中的系统故障说明可以提示用户故障现象出现的原因，并帮助用户自己排除故障。
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
第29课 学习活动
有一些故障现象描述中会提到故障码（如E0），同时洗衣机本身也会有停止运行、蜂鸣器响起等处理。
错误代码
及故障现象
可能包含影响洗衣效果或损坏洗衣机的潜在问题
一、讨论交流你遇到过的控制系统故障
这是一种自我保护机制
思考：这种自我保护的设计很有用，你还能找到生活中有这样设计的设备吗？
第29课 学习活动
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
第29课 学习活动
控制系统会出现故障，就像人体会生病一样。一个抵抗力强、自我保护意识强的人，往往不容易生病，或者生病了会很快恢复。同样，一个控制系统的安全性能越高，它的自我保护能力也就越强。
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
控制系统的自我保护指的是，通过在控制系统内部安装保护功能模块, 使得整个控制系统在运作时有一个良好的自我保护功能，从而确保控制系统的稳定运行和安全使用，避免控制系统的损坏和保证相关人员的安全。
第29课 学习活动
“跳闸”，防止过载触电或着火
电梯紧急迫降
空调过载保护
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
第29课 学习活动
空调的高温保护模块工作过程示意图
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
首先，有一个检测装置，检测室外温度是否超标，如果超标，就启动自我保护功能。
输入
输出
计算
检测到的室外温度与设定的温度（阈值）比较；根据结果生成指令
检测到的
室外温度
空调停止
或继续工作
第29课 学习活动
控制系统的自我保护功能，既保护了自身，也保护了使用者。
高压锅止开阀
保证了只有在锅内压力接近正常气压时，才能把锅盖打开。
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
人只要站在电梯门附近，电梯门就会保持开的状态。
电梯防夹
汽车车门自动上锁
汽车速度起来后，车门会自动上锁，是为了防止不慎开门。
电吹风过温保护
能在温度超过安全范围时自动断电，避免过热引起火灾。
第29课 学习活动
观察高压锅设计细节，你知道它们的作用吗？
很多控制系统在设计上的一些小细节是为了保护设备自身，保护使用者安全。
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
防爆限压阀
报警阀
安全阀
安全防堵罩
安全自锁阀和安全手柄
第29课 学习活动
二、了解控制系统避免故障的自我保护设计
防爆限压阀：当内部压力达到设定的安全高压值时，限压阀开始均匀排气控制锅内压力，防止压力过高。
安全阀：如果限压阀失效，安全阀会开始排气泄压，作为第二道安全保护措施。
报警阀：在限压阀和安全阀都失效的情况下，报警阀会启动并发出警报，同时排气。
安全防堵罩：位于排气孔内侧，可以防止食物残渣堵塞排气孔，确保气体可以顺畅排出。
安全自锁阀：在加热后，浮子阀上升锁死锅盖，防止意外开盖，增加安全性。
安全手柄：对齐锅盖和隔离高温。
第29课 学习活动
1．很多电气设备都有自我保护功能。
2．自我保护功能，既保证了设备自身的安全，又保护了使用者的人身安全。
3．控制系统设计者要具备产品安全防范功能设计的意识。
第29课 课堂总结
小智家不断改造种植大棚，想增加一些安全保护措施，保证大棚基础设施的安全。如果请你做设计师，你会给他们设计一个什么样的“自我保护”模块呢？请参考前面所学，绘制该模块的工作过程示意图。
下面的模块供选择。
1．室外温度过低保护模块 2．室外温度过高保护模块
3．系统电流过大保护模块 4．喷灌器压力过大保护模块
第29课 拓展与提升
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块。
极端环境温度，超过主控板温度工作范围。
风扇模块可能会因为电源问题或者扇叶遮挡而无法正常工作。
喷灌器外接水管被异物堵住，导致喷灌器压力过大，或发生过流，无法正常工作。
光敏传感器可能会因为灰尘、污垢的覆盖或者硬件损坏而读数不准。
第29课 拓展与提升
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块。
故障分析总结
极端工作环境超过了可承受的范围
电源问题或电流异常，导致控制系统故障
喷灌器被异物堵住，导致压力异常
传感器工作环境异常（遮挡……）
室外温度过低保护模块
电流过大保护模块
室外温度过高保护模块
喷灌器压力过大保护模块、喷灌器状态检测模块和储水器水位监测模块
你的想法……
第29课 拓展与提升
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块。
室外温度过低保护模块
控制系统电流过大保护模块
室外温度过高保护模块
喷灌器压力过大保护模块、喷灌器状态检测模块和储水器水位监测模块
你的想法……
请从右边的选项中选择一个来设计它的模型示意图。如果你有别的创意，也可以按自己的想法来设计工作过程示意图。
第29课 拓展与提升
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块。
设计参考：空调的过温保护系统工作过程示意图
检测传感器提示：
温度传感器
水压传感器
电流检测
传感器
液位传感器
（检测水位）
第29课 拓展与提升
请从右边的选项中选择一个来设计它的模型示意图。当然如果你有别的创意，也可以按自己的想法来设计工作过程示意图。
请为智能种植大棚增加一个自我保护模块。
下课啦！

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