升旗自動控制系統(tǒng)的教學060623

1、自動自動升旗裝置設計升旗裝置設計 的教學分析的教學分析 教教 育育 部部通 用 技 術課標組核心人員 高中通用技術教材（蘇教版）副主編 程鎬初程鎬初上 海 市 特 級 教 師一、一、發(fā)現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)問題 產(chǎn)生需求產(chǎn)生需求創(chuàng)設情景，展示現(xiàn)象。創(chuàng)設情景，展示現(xiàn)象。學生發(fā)現(xiàn)問題，形成學生發(fā)現(xiàn)問題，形成解決技術問題的需求。解決技術問題的需求。激發(fā)學生參與的興趣激發(fā)學生參與的興趣和學習的動力。和學習的動力。發(fā)現(xiàn)的主要問題有：發(fā)現(xiàn)的主要問題有： 由于人工不易控制升旗的由于人工不易控制升旗的速度，國歌與升旗尚未達到緊速度，國歌與升旗尚未達到緊密配合。密配合。 由此引發(fā)要設計自動裝置由此引發(fā)要設計自動裝置的需求的

2、需求 二、明確問題，提出要求二、明確問題，提出要求 1.明確所要研究的問題是什么明確所要研究的問題是什么。 它是升旗速度快慢的控制它是升旗速度快慢的控制問題。問題。 它是國旗上升時間的控制它是國旗上升時間的控制問題。問題。 歸納：歸納：這是一個轉速控制和這是一個轉速控制和時間控制的問題時間控制的問題 2.2.弄清受到的限制弄清受到的限制 升旗的速度等于什么？升旗的速度等于什么？ 旗桿長度旗桿長度 歌曲時間歌曲時間 所以，升旗的速度同時受到旗所以，升旗的速度同時受到旗桿長度和播放國旗時間的共同制桿長度和播放國旗時間的共同制約。約。 升旗速度升旗速度 具體具體涉及問題有：涉及問題有： 旗桿的長度旗

3、桿的長度 歌曲播放的時間歌曲播放的時間 電動機的輸出轉速電動機的輸出轉速3.3.提出設計要求：提出設計要求： 能自動完成升旗。能自動完成升旗。 即：國歌開始播送，國旗上升。即：國歌開始播送，國旗上升。 國歌結束，國旗升至旗桿頂端位置。國歌結束，國旗升至旗桿頂端位置。 升旗速度均勻，控制精確升旗速度均勻，控制精確。 三、收集資料，構思方案三、收集資料，構思方案 1.相關資料包括：相關資料包括： 旗桿的高度。旗桿的高度。 國歌播放時間。國歌播放時間。 電動機的技術參數(shù)。電動機的技術參數(shù)。 有關控制電動機轉速快慢的信息資有關控制電動機轉速快慢的信息資料。料。 有關控制時間長短的信息資料。有關控制時間

4、長短的信息資料。 測定旗桿的高度測定旗桿的高度 H = 1.20 米米 國歌播放時間國歌播放時間 t = 43 秒秒 電動機轉速度電動機轉速度 n = 9121000 轉轉/分分汽車汽車的的齒齒輪變輪變速箱速箱改變動力裝置速度的有關資料改變動力裝置速度的有關資料手動齒輪箱變速原理示意圖手動齒輪箱變速原理示意圖（1）空檔）空檔（2）嚙合）嚙合聯(lián)想：皮帶輪傳動皮帶輪傳動 改變皮帶輪直徑大小，實現(xiàn)轉動變 .電風扇轉速的控制電風扇轉速的控制電風扇的調速電風扇的調速 控制鍵控制鍵有關控制電動機轉速的信息資料： 車床中的晶閘管車床中的晶閘管 調速控制調速控制微電腦變頻空調原理方框圖 利用微電腦技術，調節(jié)電

5、壓的脈沖利用微電腦技術，調節(jié)電壓的脈沖脈寬度，實現(xiàn)對電機轉速的控制。脈寬度，實現(xiàn)對電機轉速的控制。2.2.使用系統(tǒng)方法進行設計分析使用系統(tǒng)方法進行設計分析 從自動升旗裝置的整體性、目的性、相關性、從自動升旗裝置的整體性、目的性、相關性、環(huán)境的適應性分析各組成部分的關系。環(huán)境的適應性分析各組成部分的關系。樂曲播放部分樂曲播放部分旗桿部分旗桿部分控制部分控制部分動力部分傳動部分傳動部分3.控制設計方案的構思控制設計方案的構思升旗速度的控制升旗速度的控制機械控制方式機械控制方式電子控制方式電子控制方式微電腦控制方式微電腦控制方式電子控制與機械控制的組合電子控制與機械控制的組合 機械控制方式機械控制方

6、式皮帶輪傳動皮帶輪傳動齒輪傳動齒輪傳動4.設計分析：設計分析： 測定：測定： 測定旗桿的高度測定旗桿的高度 h = 105 h = 105 厘米厘米 國歌播放時間國歌播放時間 t = 43 t = 43 秒秒 電動機輸出轉速電動機輸出轉速 n = 32轉轉/分分 計算：計算： 國旗上升的速度國旗上升的速度 V =h/tV =h/t 2.442.44厘米厘米/ /秒秒 設計皮帶輪的大小設計皮帶輪的大小 設定主動輪直徑，確定從動輪的大設定主動輪直徑，確定從動輪的大小。小。 電子控制電機轉速電子控制電機轉速 采用采用TWH8752開關電路，開關電路，設計制作電設計制作電動機可調速動機可調速電路。電路

7、。微電腦控制電機轉速微電腦控制電機轉速 微電腦為核心的控制器微電腦為核心的控制器 工作原理示意圖工作原理示意圖 電壓電壓( v )時間( s )126 平均輸出電壓輸出即時電壓0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t9 t10調節(jié)輸出脈寬大小，調節(jié)輸出脈寬大小， 實現(xiàn)電機的變速。實現(xiàn)電機的變速。時間( s )126 平均輸出電壓輸出即時電壓0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t9 t10對旗子運動時間的控制的方案對旗子運動時間的控制的方案方案之一：方案之一： 采用機械定時器控制旗的運動時間。采用機械定時器控制旗的運動時間。方案之二方

8、案之二： 釆用釆用555時基電路制作定時器，控制繼時基電路制作定時器，控制繼電器控制電機轉動時間電器控制電機轉動時間。方案之三方案之三：采用傳感電路控制旗子運動路程長度采用傳感電路控制旗子運動路程長度 對方案的進行分析、比較、對方案的進行分析、比較、權衡權衡，最后選擇一套最適合設，最后選擇一套最適合設計要求的方案：計要求的方案：1.控制精度控制精度2.使用方便使用方便3.成本成本4.適應性適應性制作模型制作模型 根據(jù)選擇根據(jù)選擇的方案，準的方案，準備各種器材、備各種器材、零件，組裝零件，組裝一個仿真的一個仿真的模型。模型。試驗和優(yōu)化。試驗和優(yōu)化。 對模型進行對模型進行試驗，進一步試驗，進一步調

9、整速度和時調整速度和時間，提高系統(tǒng)間，提高系統(tǒng)的精度。的精度。傳統(tǒng)與新課程的教學過程比較傳統(tǒng)與新課程的教學過程比較：傳統(tǒng)的教學的過程：傳統(tǒng)的教學的過程：1.介紹升旗控制裝置的組成。介紹升旗控制裝置的組成。2.講解操作的步驟講解操作的步驟3.示范工具的使用方法示范工具的使用方法4.學生動手操作實踐學生動手操作實踐5.作品評價作品評價 在新課程中，通過在新課程中，通過教師引教師引領，領，學生學生積極參與積極參與，整個教，整個教學過程滲透了設計、優(yōu)化學過程滲透了設計、優(yōu)化、試驗、結構、系統(tǒng)、控制、試驗、結構、系統(tǒng)、控制、等技術核心概念，重視技術等技術核心概念，重視技術思想方法的使用，扎扎實實思想方法的使用，扎扎實實地提高技術素養(yǎng)。地提高技術素養(yǎng)。 在新課程中，通過在新課程中，通過教師教師引領，引領