升旗自動(dòng)控制系統(tǒng)的教學(xué)060623

1、自動(dòng)自動(dòng)升旗裝置設(shè)計(jì)升旗裝置設(shè)計(jì) 的教學(xué)分析的教學(xué)分析 教教 育育 部部通 用 技 術(shù)課標(biāo)組核心人員 高中通用技術(shù)教材（蘇教版）副主編 程鎬初程鎬初上 海 市 特 級(jí) 教 師一、一、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 產(chǎn)生需求產(chǎn)生需求創(chuàng)設(shè)情景，展示現(xiàn)象。創(chuàng)設(shè)情景，展示現(xiàn)象。學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，形成學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，形成解決技術(shù)問(wèn)題的需求。解決技術(shù)問(wèn)題的需求。激發(fā)學(xué)生參與的興趣激發(fā)學(xué)生參與的興趣和學(xué)習(xí)的動(dòng)力。和學(xué)習(xí)的動(dòng)力。發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題有：發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)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(guó)歌與升旗尚未達(dá)到緊速度，國(guó)歌與升旗尚未達(dá)到緊密配合。密配合。 由此引發(fā)要設(shè)計(jì)自動(dòng)裝置由此引發(fā)要設(shè)計(jì)自動(dòng)裝置的需求的

2、需求 二、明確問(wèn)題，提出要求二、明確問(wèn)題，提出要求 1.明確所要研究的問(wèn)題是什么明確所要研究的問(wèn)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(wèn)題。問(wèn)題。 它是國(guó)旗上升時(shí)間的控制它是國(guó)旗上升時(shí)間的控制問(wèn)題。問(wèn)題。 歸納：歸納：這是一個(gè)轉(zhuǎn)速控制和這是一個(gè)轉(zhuǎn)速控制和時(shí)間控制的問(wèn)題時(shí)間控制的問(wèn)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(zhǎng)度旗桿長(zhǎng)度 歌曲時(shí)間歌曲時(shí)間 所以，升旗的速度同時(shí)受到旗所以，升旗的速度同時(shí)受到旗桿長(zhǎng)度和播放國(guó)旗時(shí)間的共同制桿長(zhǎng)度和播放國(guó)旗時(shí)間的共同制約。約。 升旗速度升旗速度 具體具體涉及問(wèn)題有：涉及問(wèn)題有： 旗桿的長(zhǎng)度旗

3、桿的長(zhǎng)度 歌曲播放的時(shí)間歌曲播放的時(shí)間 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速3.3.提出設(shè)計(jì)要求：提出設(shè)計(jì)要求： 能自動(dòng)完成升旗。能自動(dòng)完成升旗。 即：國(guó)歌開(kāi)始播送，國(guó)旗上升。即：國(guó)歌開(kāi)始播送，國(guó)旗上升。 國(guó)歌結(jié)束，國(guó)旗升至旗桿頂端位置。國(guó)歌結(jié)束，國(guó)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(gòu)思方案三、收集資料，構(gòu)思方案 1.相關(guān)資料包括：相關(guān)資料包括： 旗桿的高度。旗桿的高度。 國(guó)歌播放時(shí)間。國(guó)歌播放時(shí)間。 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)。電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)。 有關(guān)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快慢的信息資有關(guān)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快慢的信息資料。料。 有關(guān)控制時(shí)間長(zhǎng)短的信息資料。有關(guān)控制時(shí)間

4、長(zhǎng)短的信息資料。 測(cè)定旗桿的高度測(cè)定旗桿的高度 H = 1.20 米米 國(guó)歌播放時(shí)間國(guó)歌播放時(shí)間 t = 43 秒秒 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速度電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速度 n = 9121000 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分汽車汽車的的齒齒輪變輪變速箱速箱改變動(dòng)力裝置速度的有關(guān)資料改變動(dòng)力裝置速度的有關(guān)資料手動(dòng)齒輪箱變速原理示意圖手動(dòng)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(dòng)皮帶輪傳動(dòng) 改變皮帶輪直徑大小，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)變 .電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制電風(fēng)扇的調(diào)速電風(fēng)扇的調(diào)速 控制鍵控制鍵有關(guān)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信息資料： 車床中的晶閘管車床中的晶閘管 調(diào)速控制調(diào)速控制微電腦變頻空調(diào)原理方框圖 利用微電腦技術(shù)，調(diào)節(jié)電

5、壓的脈沖利用微電腦技術(shù)，調(diào)節(jié)電壓的脈沖脈寬度，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。脈寬度，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。2.2.使用系統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)分析使用系統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)分析 從自動(dòng)升旗裝置的整體性、目的性、相關(guān)性、從自動(dòng)升旗裝置的整體性、目的性、相關(guān)性、環(huán)境的適應(yīng)性分析各組成部分的關(guān)系。環(huán)境的適應(yīng)性分析各組成部分的關(guān)系。樂(lè)曲播放部分樂(lè)曲播放部分旗桿部分旗桿部分控制部分控制部分動(dòng)力部分傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分3.控制設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思控制設(shè)計(jì)方案的構(gòu)思升旗速度的控制升旗速度的控制機(jī)械控制方式機(jī)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(jī)械控制的組合電子控制與機(jī)械控制的組合 機(jī)械控制方式機(jī)械控制方

6、式皮帶輪傳動(dòng)皮帶輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)4.設(shè)計(jì)分析：設(shè)計(jì)分析： 測(cè)定：測(cè)定： 測(cè)定旗桿的高度測(cè)定旗桿的高度 h = 105 h = 105 厘米厘米 國(guó)歌播放時(shí)間國(guó)歌播放時(shí)間 t = 43 t = 43 秒秒 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 n = 32轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分 計(jì)算：計(jì)算： 國(guó)旗上升的速度國(guó)旗上升的速度 V =h/tV =h/t 2.442.44厘米厘米/ /秒秒 設(shè)計(jì)皮帶輪的大小設(shè)計(jì)皮帶輪的大小 設(shè)定主動(dòng)輪直徑，確定從動(dòng)輪的大設(shè)定主動(dòng)輪直徑，確定從動(dòng)輪的大小。小。 電子控制電機(jī)轉(zhuǎn)速電子控制電機(jī)轉(zhuǎn)速 采用采用TWH8752開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)關(guān)電路，設(shè)計(jì)制作電設(shè)計(jì)制作電動(dòng)機(jī)可調(diào)速動(dòng)機(jī)可調(diào)速電路。電路

7、。微電腦控制電機(jī)轉(zhuǎn)速微電腦控制電機(jī)轉(zhuǎn)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(shí)間( s )126 平均輸出電壓輸出即時(shí)電壓0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t9 t10調(diào)節(jié)輸出脈寬大小，調(diào)節(jié)輸出脈寬大小， 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速。實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速。時(shí)間( s )126 平均輸出電壓輸出即時(shí)電壓0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 t 7 t 8 t9 t10對(duì)旗子運(yùn)動(dòng)時(shí)間的控制的方案對(duì)旗子運(yùn)動(dòng)時(shí)間的控制的方案方案之一：方案之一： 采用機(jī)械定時(shí)器控制旗的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。采用機(jī)械定時(shí)器控制旗的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。方案之二方

8、案之二： 釆用釆用555時(shí)基電路制作定時(shí)器，控制繼時(shí)基電路制作定時(shí)器，控制繼電器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間電器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。方案之三方案之三：采用傳感電路控制旗子運(yùn)動(dòng)路程長(zhǎng)度采用傳感電路控制旗子運(yùn)動(dòng)路程長(zhǎng)度 對(duì)方案的進(jìn)行分析、比較、對(duì)方案的進(jìn)行分析、比較、權(quán)衡權(quán)衡，最后選擇一套最適合設(shè)，最后選擇一套最適合設(shè)計(jì)要求的方案：計(jì)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(yīng)性適應(yīng)性制作模型制作模型 根據(jù)選擇根據(jù)選擇的方案，準(zhǔn)的方案，準(zhǔn)備各種器材、備各種器材、零件，組裝零件，組裝一個(gè)仿真的一個(gè)仿真的模型。模型。試驗(yàn)和優(yōu)化。試驗(yàn)和優(yōu)化。 對(duì)模型進(jìn)行對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)一步試驗(yàn)，進(jìn)一步調(diào)

9、整速度和時(shí)調(diào)整速度和時(shí)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(xué)過(guò)程比較傳統(tǒng)與新課程的教學(xué)過(guò)程比較：傳統(tǒng)的教學(xué)的過(guò)程：傳統(tǒng)的教學(xué)的過(guò)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(xué)生動(dòng)手操作實(shí)踐學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)踐5.作品評(píng)價(jià)作品評(píng)價(jià) 在新課程中，通過(guò)在新課程中，通過(guò)教師引教師引領(lǐng)，領(lǐng)，學(xué)生學(xué)生積極參與積極參與，整個(gè)教，整個(gè)教學(xué)過(guò)程滲透了設(shè)計(jì)、優(yōu)化學(xué)過(guò)程滲透了設(shè)計(jì)、優(yōu)化、試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、控制、試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、控制、等技術(shù)核心概念，重視技術(shù)等技術(shù)核心概念，重視技術(shù)思想方法的使用，扎扎實(shí)實(shí)思想方法的使用，扎扎實(shí)實(shí)地提高技術(shù)素養(yǎng)。地提高技術(shù)素養(yǎng)。 在新課程中，通過(guò)在新課程中，通過(guò)教師教師引領(lǐng)，引領(lǐng)