電子控制系統(tǒng)的組成和工作過程

不太了解，教師可用通俗的語言補(bǔ)充解釋其作用，以利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。二、教學(xué)目標(biāo)1．知識與技能目標(biāo)（1）知道電子控制系統(tǒng)的基本組成。（2）能用方框圖分析生活中常見電子控制系統(tǒng)的工作過程。2．過程與方法目標(biāo)（1）通過對兩種路燈控制系統(tǒng)方框圖的對照，知道電子控制系統(tǒng)的基本組成。（2）通過搭接一個路燈自動控制的電子模型，加深對電子控制系統(tǒng)組成的理解。3．情感態(tài)度和價值觀目標(biāo)（1）激發(fā)學(xué)生動手嘗試的興趣和熱愛技術(shù)的情感。（2）提高學(xué)生比較及分析電子控制系統(tǒng)的能力。三、教學(xué)重難點(diǎn)1．重點(diǎn)（1）電子控制系統(tǒng)的基本組成。（2）能用方框圖分析生活中常見電子控制系統(tǒng)的工作過程。2．難點(diǎn)電子控制系統(tǒng)內(nèi)部常見電子元件的工作原理。四、教學(xué)策略本節(jié)課程以多媒體技術(shù)為輔助教學(xué)手段，通過觀察、基本知識講授、小組探究、分析表達(dá)、技術(shù)試驗、能力展示等教學(xué)方法和策略，在教師指導(dǎo)下，通過學(xué)生自主探究建構(gòu)知識和技能。五、教學(xué)準(zhǔn)備通用技術(shù)專用教室、多媒體、課件、路燈自動控制模型。六、課時安排共1課時七、教學(xué)過程（一）新課導(dǎo)入教師展示：路燈自動控制模型板書：第一章電子控制系統(tǒng)概述第二節(jié)電子控制系統(tǒng)的組成和工作過程（二）新課呈現(xiàn)師：過去的路燈需要人工控制，現(xiàn)在利用電子控制技術(shù)實現(xiàn)了自動化控制，正如我們剛才看到的路燈自動控制模型，那么，這兩者在組成上有什么異同呢？學(xué)生討論教師總結(jié)路燈的人工控制系統(tǒng)：檢測光的強(qiáng)度分析信息，發(fā)出命令執(zhí)行命令，完成路燈的開和關(guān)點(diǎn)亮與熄滅路燈的電子控制系統(tǒng)：檢測光的強(qiáng)度分析信息，發(fā)出命令執(zhí)行命令，完成路燈的開和關(guān)點(diǎn)亮與熄滅電子控制系統(tǒng)的基本組成部分電子控制系統(tǒng)的基本組成部分被控對象信息討論：電子控制系統(tǒng)各部分的組成及工作過程。輸入部分：通常由各種傳感器組成，輸入信息可以有多少形式，可以是作用力，也可以是溫度、濕度、磁場、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)的變化，用傳感器把采集的非電量變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康淖兓▊鞲衅鞯墓ぷ髟碓诒緯诙掠性敿?xì)介紹）。輸入部分相當(dāng)于人的感官，它能將采集的非電量變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康淖兓?。例如，手按動按鈕開關(guān)，輸入部分就把機(jī)械開關(guān)的通或斷的非電量變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺妷夯螂娏鳎┑挠谢驘o的電量變化?？刂疲ㄌ幚恚┎糠郑阂话阌删哂懈鞣N控制功能的電子電路（或微處理器）組成。它的作用相當(dāng)于人的大腦，它能對送入的電信號進(jìn)行比較、分析和處理，并發(fā)出指令。輸出部分：由電磁繼電器、晶閘管等多種執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。輸出信號可以是位移，如電磁繼電器中銜鐵運(yùn)動、電動機(jī)的轉(zhuǎn)動等，也可以是聲音、光等，如揚(yáng)聲器中發(fā)出的音樂聲。師：通過討論與分析，我們可以將基本的電子控制系統(tǒng)的工作過程用下圖來表示：電子控制系統(tǒng)的基本組成部分電子控制系統(tǒng)的基本組成部分采集信息并轉(zhuǎn)化為電信號分析、比較和處理電信號并發(fā)出命令執(zhí)行命令被控對象信息電子控制系統(tǒng)的工作過程[馬上行動]分析下列電子控制系統(tǒng)的基本組成部分，并說出它們的簡要工作過程（P9）。[PPT]展示參考答案電子控制系統(tǒng)名稱輸入部分控制（處理）部分輸出部分智能化的紅綠燈電子控制系統(tǒng)環(huán)形感應(yīng)器電子電路紅綠燈全自動洗衣機(jī)進(jìn)水控制系統(tǒng)水位傳感器電子電路電磁開關(guān)[馬上行動]電子計算機(jī)的組成（P10）。在電子計算機(jī)家庭中，無論是大型的還是家用的，都可以看作是由輸入、控制（處理）和輸出三個最基本的部分組成的。輸入：鍵盤、鼠標(biāo)、話筒、攝像頭、手寫板、掃描儀等；控制（處理）：主機(jī)；輸出：顯示器、揚(yáng)聲器、打印機(jī)等。[小組試驗]利用電子積木搭接一個光控路燈的模型，在電路試驗板上按照下圖所示電路搭接一個光控路燈的模型。使裝置能達(dá)到下列要求：模擬夜晚，用黑紙罩住光敏電阻R，外界光線照射不到光敏電阻時，R的阻值變得很大，三極管導(dǎo)通，代表路燈的發(fā)光二極管就會自動點(diǎn)亮。模擬白天，當(dāng)拿去遮光的黑紙，讓強(qiáng)光照射光敏電阻R時，R的阻值變得很小，三極管截止，發(fā)光二極管就熄滅。[討論]畫出路燈自動控制模型的方框圖。P兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管，如下圖：兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的。下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。對于NPN管，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。在制造三極管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）極基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流了。由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1%～10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流Ibo.根據(jù)電流連續(xù)性原理，得到：Ie=Ib+Ic這就是說，在基極補(bǔ)充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：β1=Ic/Ib式中：β1稱為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β=△Ic/△Ib式中β稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。三極管放大時管子內(nèi)部的工作原理：1．發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子電源Ub經(jīng)過電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子）不斷地越過發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū)，形成發(fā)射極電流Ie。同時基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度，可以不考慮這個電流，因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。2．基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合電子進(jìn)入基區(qū)后，先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散，被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子（因為基區(qū)很?。┡c基區(qū)的空穴復(fù)合，擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。3．集電區(qū)收集電子由于集電結(jié)外加反向電壓很大，這個反向電壓產(chǎn)生的電場力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散，同時將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子（空穴）也會產(chǎn)生漂移運(yùn)動，流向基區(qū)形成反向飽和電流，用Icbo來表示，其數(shù)值很小，但對溫度卻異常敏感。[擴(kuò)展閱讀3]發(fā)光二極管：發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。[教師總結(jié)]分析路燈自動控制模型中的各部分組成及工作過程。（三）能力展示[思考]分析音樂噴泉的工作過程，并畫出音樂噴泉的電子控