4.3 简单控制系统的设计课件-2022-2023学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2（25张PPT）

(课件网) 高�———粤教版—通用技术—必修二第四章 第三节 简单控制系统的设计（二） 温馨提示 同学们所开展的技术与工程实践体验，请在老师、家长或导师的专业指导下进行，确保安全！ 一、工程思维：能基于控制原理和系统分析方法将案例中各部件之间的关系通过控制系统框图表达出来，形成初步的工程思维和技术意识。 二、物化能力：能根据方案设计要求，选择合适的材料和工具，并将方案转化为模型或原型，且根据实际需要对已有模型进行改进和优化，逐渐形成设计方案物化过程中严谨细致、精益求精的工作态度。 案例回顾 小明的爷爷家住在山区，家庭用水靠水泵抽深井的水到楼顶的水塔，然后用水管把水接下来。采用了最简单的控制方式，但小明觉得不好用，请设计一款合适的水塔水位控制系统模型给小明做参考。 M ~ 一、项目设计目的 控制系统模型功能分析： 1.当水塔水位下降到下止点时水泵自动启动，开始抽水； 水塔 上止点 下止点 溢水口 出水口 2.当水塔水位上升到上止点时水泵自动停机，停止抽水。 水塔水位控制系统模型设计目的： 水塔自动储水 二、回顾控制系统设计方案 三、控制系统方框图 控制电路 （控制器） 水量 （控制量） 比较器 水泵 （执行器） 水塔 （被控对象） 水塔实际水位 （被控量） 水位传感器 （反馈环节） 设定上、下水位 （给定量） + - 根据设计方案得出水塔（注水过程）的控制系统方框图： 四、确定系统结构 系统结构由水塔箱体部分与电路控制部分构成。 具体方法：参考“黑箱法”，利用控制电路成品或半成品设计控制系统并制作模型。 控制器 （本页图片来源于网络） 控制模块（黑箱） 输入 输出 五、建立模型 （一）画出模型草图和示意图，为搭建模型提供依据： 水泵 控制器 水管 检测线 上水池 下水池 五、建立模型 （二）控制器接口说明： 12V电源端子 水位检测线 抽水控制（接水泵） 1 2 3 五、建立模型 （三）画出电路连接图，给模型接线提供依据： M + _ 12V电源 水位检测线 控制器 + _ 2 3 上止点 公共线 下止点 五、建立模型 （四）电路实物连接图： 五、建立模型 （五）材料准备： 序号 材料 规格 单位 数量 成本（元） 1 透明塑料箱 33cm*25cm*18cm 个 1 10 2 透明塑料箱 28cm*20cm*16cm 个 1 8 3 电源 12V/2A 个 1 8 4 水泵 12V/5W 个 1 7 5 水泵配套水管 内Φ6mm，外Φ10mm 米 2 2 6 电线 Φ1mm 米 2 0.5 7 水龙头 4分 个 1 4 8 开关 船形开关 个 1 0.5 9 水位控制器 NE555P 控制板 块 1 10 合计 50 五、建立模型 （六）工具准备： 剪刀、美工刀、万用表、螺丝刀、电钻、热熔胶枪等。 五、建立模型 （七）系统模型制作过程 （温馨提示：请同学们规范操作步骤，安全使用工具。） 具体步骤： 1.水塔箱体打孔； 2.安装水龙头； 3.搭建水塔箱体模型； 4.安装控制板、水泵、 开关、电源接口等零部件； 5.安装检测线； 6.连接电路。 六、系统测试 系统测试过程 测试项目： 1.结构稳定性与结构强度测试； 2.电路设计的合理性测试； 3.系统整体功能测试； 4.系统稳定性测试； 5.精度测试和抗干扰能力测试。 七、系统测试报告 七、系统测试报告 测试项目 测试方法 测试结果 评价 存在问题的原因 结构稳定性与强度 两个透明塑料盒分别装满水、电池、电机按照模型结构组装，检查是否变形。 各结构均平稳无变形情况。 合格 电路设计 通电测试，测试电路设计是否正确。 电路接线正确，能正常工作。 合格 功能：水位到达下止点时，水泵是否开机;水位到达上止点时，水泵是否关机。 通电测试，观察，并记录情况。 能够按照预期设计点开关机。 合格 系统稳定性测试 连续开机6个小时，打开水龙头，让水循环起来。 自来水能够按照预期设计循环。 ... ...