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第 19 课 光照温度要适宜
过程与控制（六年级）
光照温度要适宜
02
理解阈值的作用和闭环控制的特点。
学习目标
03
通过体验采集数据的过程，提升实验数据分析能力以及计算思维能力。
01
分析光照控制系统和温度控制系统的工作原理。
光照温度要适宜
光照：2050
温度：26℃
光照温度要适宜
学习内容
分析光照控制系统的工作原理
01
分析控制光照的算法
02
04
分析控制温度的算法
分析温度控制系统的工作原理
03
光照温度要适宜
传感器作为外界信息的入口，就好比人的感觉器官，有了它就好比人有了眼睛、耳朵、鼻子，能够看得见、听得见、嗅得出，能对各种信息作出反应。
光照温度要适宜
光照和温度是植物生长的关键因素。光敏传感器可以检测光照强度，温度传感器可以检测环境温度、湿度。
Light
光照强度
温度
光敏传感器
温湿度传感器
光照温度要适宜
1.光照和温度控制系统的工作原理？
2.光照强度阈值和温度阈值的测定？
光照温度要适宜
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
检测环境光照强度
主控板计算
补光灯工作
光照控制系统的组成
光照温度要适宜
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
学习活动 1：分析光照控制系统的工作原理
利用传感器采集5个光照强度数据，观察主控器屏幕上显示的光照强度数据以及补光灯的状态（亮或不亮）。
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
第一步：观察简易光照控制系统的组成
接P13、P14口
RGB-LED灯
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
第二步：主控板刷入程序
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
1 2 3 4 5
对应的光照强度数据 50
补光灯打开 是
数据记录表
你的发现：光敏传感器中设定的光照强度阈值大约是___________
第三步：填写数据记录表
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
环境光照强度改变了，相当于改变了控制系统的什么？导致控制系统发生什么变化？
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
环境光照强度发生了改变，相当于改变了系统的输入。
经过计算，输出发生了相应的变化，导致补光灯的状态随之变化。
没错，从而实现了对智能种植大棚光照强度的控制。
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
一、分析控制光照的算法。
光照控制系统通过光敏传感器检测环境的光照强度。当光照强度低于阈值时，自动打开补光灯；当光照强度高于阈值时，自动关闭补光灯。
检测环境光照强度，控制补光灯
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
学习活动 2：分析光照的算法
请根据学习活动1中记录的光照强度阈值，补充光照控制的算法流程图，填写光照强度与补光灯状态真值表。
提示：利用光敏传感器采集的光照强度数值往往是经过换算的，与我们了解的植物生长对光照强度的要求有所差别，因此要以实际使用的传感器为准。
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
输入光照强度数据
光照温度要适宜
光照控制算法流程图
打开补光灯
关闭补光灯
光照强度低于阈值？
是
否
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
光照强度低于阈值 补光灯打开
光照强度与补光灯状态真值表
1
1
0
0
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
“监测环境光照强度—判断光照强度是否低于阈值—控制补光灯工作”这个过程是否属于闭环控制？
是，属于闭环控制！
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
检测环境温度值
主控板计算
暖风机工作
温度控制系统的组成
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
学习活动 3：分析温度控制系统的工作原理
利用传感器采集 5个温度数据，观察主控器屏幕上显示的温度数据以及暖风机的状态（启动或停止）。
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
第一步：简易温度控制系统的组成
风扇
温度传感器
接M1口
接P15、P16口
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
第二步：主控板刷入程序
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
1 2 3 4 5
对应的温度数据 20
暖风机启动 是
数据记录表
你的发现：温度传感器中设定的温度阈值大约是___________
第三步：填写数据记录表
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
环境的温度改变了，相当于改变了控制系统的什么？导致控制系统发生了什么变化？
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
环境温度发生了改变，相当于改变了温度控制系统的输入。
经过计算，温度控制系统的输出也发生了变化，暖风机的状态也随之变化。
从而实现了对大棚温度的控制。
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
二、分析控制温度的算法
温度控制系统通过温度传感器检测环境温度，当实际温度比阈值高时，关闭暖风机；当实际温度比阈值低时，启动暖风机进行升温。
检测环境温度高低，控制暖风机
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
学习活动 4：分析控制温度的算法
根据学习活动3中记录的温度阈值，补充温度控制的算法流程图，并填写温度与暖风机状态真值表。
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
输入温度数据
光照温度要适宜
温度控制算法流程图
启动暖风机
关闭暖风机
温度低于阈值？
是
否
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
温度低于阈值 暖风机启动
温度与暖风机状态真值表
1
1
0
0
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
“检测温度—判断温度是否低于阈值—控制暖风机工作”这个过程是否属于自动控制？是否属于闭环控制？如果要结束系统的工作，是否只能断开电源开关？
是，属于自动控制、属于闭环控制！
光照控制系统的工作原理
控制光照的算法
温度控制系统的工作原理
控制温度的算法
光照温度要适宜
搭建光照控制系统和温度控制系统。
拓展与提升
实际体验传感器的使用方法，感受阈值对补光灯、暖风机等设备的控制作用。
光照温度要适宜
拓展与提升
光照及温度控制系统的实验设备
主控板*1
温湿度传感器*1
风扇*1
4pin连接线*2
RGB-LED灯*1
光照温度要适宜
第一步：主控板连接温湿度传感器、RGB-LED灯和风扇
接P15、P16口
RGB-LED灯
风扇
温度传感器
接M1口
接P13、P14口
拓展与提升
光照温度要适宜
第二步：编写程序
读取环境光线值和温度值，如果光线值低于阈值，RGB-LED灯开启，否则，RGB-LED灯关闭；如果温度值低于阈值，电机转动，否则电机停止。
拓展与提升
光照温度要适宜
第三步：主控板刷入程序
拓展与提升
光照温度要适宜
第四步：功能测试（改变环境光线强弱及环境温度，观察RGB-LED灯及风扇的启动状态。）
RGB-LED灯
风扇
温度传感器
拓展与提升
光照温度要适宜
拓展与提升
同学们，动手操作吧！体验传感器的使用方法，感受阈值对补光灯、暖风机等设备的控制作用。
光照温度要适宜
小组合作完成种植园的设计方案，介绍种植园控制系统包含的子系统及其功能，介绍本小组搭建控制系统的过程，汇报本单元的学习心得。
课后作业
光照温度要适宜
学习总结
02
进一步理解了阈值的作用和闭环控制的特点。
03
通过体验采集数据的过程，提升实验数据分析能
力以及计算思维能力。
01
了解了光照控制系统和温度控制系统的工作原理。
谢 谢
THANK YOU
Thanks!
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