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第五节 控制系统方案的初步设计
更新日期:2011-11-8    作者:张从军    编辑:admin    点击量:16139

三、说教学过程

教学过程按照教材程序来实现,基本上按以下方案进行。1、提问引入课堂;2、提出问题;3、了解被控对象的基本特征;4、确定被控量与控制量;5、确定控制系统构成的方案;6、绘制系统框图。

1、提问引入课堂

通过一个演示实验,利用小盒子模拟夜晚环境,利用带插头声控灯插入电源,尝试发声后得到控制系统的开环模型,并且将小盒子取掉,发出声响而灯不亮的过程引入课题。

2、提出问题

问:声控灯是如何控制灯的亮与灭?

这一过程主要是让学生有思考,并引领学生通过分析,获得声控灯的系统组成框图。

    3、了解被控对象的基本特征

本过程主要以分析、思考为主,教师分析照明灯与声控灯

的工作状态:并提出电网电压波动对灯的亮度有什么影响?

总结出被控对象,在正常工作状态下,输出与输入、输出与干扰的关系,从而得到“被控对象的基本特征”。

4、确定被控量与控制量

这是本节的重点,更是难点,学生对它的理解只停留在混淆的状态之中。先提出一些问题:被控对象是什么?被控量实质上是什么?输出量与被控量是什么关系?被控量可以分为哪些方面?

在这里,要引导学生分析,除课本上提到的输出量与被控量之外,还应思考被控量不仅可以分为电流,还应该有点亮的时间,这也是本节课突破难点所在。

通过分析点亮时间的长短,引导学生回忆物理课上所学的电容或电阻是控制电路中电流大小的关键元件,提出是不是可以改变电阻或电容来改变被点亮的时间呢?

要学生用实验来验证。这个过程以各小组中在声控灯的电路板上取下一个电阻或电容,注意此时要用多媒体提示出电路板上控制时间长短的电阻或电容编号和位置,以减少学生寻找的时间。

学生实验中,如将市场上买来的声控灯电路板上50vV 10μF的电容,换成50V 1μF的电容后,其点亮时间可以缩短为23秒钟。说明将控制量(电阻或电容大小)改变,被控量(灯的点亮时间)也发生改变,从而得到一种逻辑关系,也使学生知道在控制过程中的相互作用,我在教学中发现,这个实验过程是达到突破难点的一种很好方式。

这个实验所需器材不多,总共不到100元钱,而且多个班级可以重复使用,学生兴趣大,教学效果显著。它不仅能培养学生的动手动脑能力,而且能将学生所学的电子元件理论与实际联系起来,不仅能在实验中认识实际生产中的电阻、电容、电感,还能获得物理课中没有提到的声敏电阻和光敏电阻的学习与实践,以及在实践过程中,学生还会问及声控灯电路板上其他电子元件,如三极管、二极管、压电陶瓷等、甚至有兴趣的同学还会进一步向教师了解COMS电路、延时电路、与非门电路等相关概念,引领他们对电子领域的兴趣,让其得到进一步探索电子元件领域的欲望。

实验中要绝对保证用电安全。

5、确定控制系统构成的方案

在上述实验的基础上,教师分析开环控制与闭环控制的区别:主要是有没有反馈。开环控制,被控对象是声控灯,输入是否有声音,输出是否灯亮,干扰因素是外界声源和电源电压的波动等。系统具体构成,包括声传感器、控制器和常开接点。

6、绘制系统框图

作出总结,要求学生绘制出系统框图。


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