搜索
1开环电子控制系统和闭环电子控制系统一、教学分析1．教材分析本课内容是第一章第三节“开环电子控制系统和闭环电子控制系统”。简单的开环电子控制系统还不能满足精确的需求，需要进一步改进，引入具有反馈的闭环电子控制系统，进一步学习优化电子控制系统的方法。2．学情分析在必修2的学习中，学生们已经知道，控制有开环和闭环之分，也知道反馈的概念，在本节中，我们将进一步分析在电子控制系统中，开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别。二、教学目标1．知识与技能目标（1）知道反馈在电子控制系统中的作用。（2）知道开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别，会用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。2．过程与方法目标（1）通过对电子门铃的分析，掌握开环电子控制系统的工作过程。（2）通过对家用电冰箱恒温控制工作过程的分析，掌握闭环电子控制系统的工作过程。并对开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别加以讨论。3．情感态度和价值观目标（1）以贴近生活的电子产品分析入手，提高学生学习技术的兴趣。（2）通过分析电子控制系统的过程，激发学生热爱电子技术。三、教学重难点1．重点（1）知道反馈在电子控制系统中的作用。（2）知道开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别，会用方框图分析生活中常见电子控制系统的工作过程。2．难点开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别。四、教学策略本节课程以多媒体技术为辅助教学手段，通过基本知识讲授、小组探究、分析表达、能力展示等教学方法和策略，在教师指导下，通过学生自主探究建构知识和技能。五、教学准备通用技术专用教室、多媒体、课件六、课时安排2课时七、教学过程（一）新课导入师：上节课我们讲到音乐喷泉，请同学们思考，音乐喷泉控制系统有没有反馈的环节？2板书：第一章电子控制系统概述第三节开环电子控制系统和闭环电子控制系统（二）新课呈现板书：一、什么是开环电子控制系统板书：倘若电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，这种电子控制系统叫做开环电子控制系统。它的方框图如下图所示：开环电子控制系统的组成方框图如下：例如，前面我们讲到的音乐喷泉控制系统就是开环电子控制系统。师：下面以电子门铃为例，分析开环控制系统的工作过程。把电子门铃装置作为一个电子控制系统，则扬声器是被控对象，门铃发出的音乐声是被控量，控制器是一个电子集成电路装置。输入：用手按动按钮开关，输入一个触发信号。控制（处理）：音乐集成电路输出：扬声器从分析电子门铃的工作过程可以知道，它的输出量（音乐声）的变化对系统的控制状态并不产生影响，即不存在反馈。所以，电子门铃装置是一个开环电子控制系统。[马上行动]（P13）分析下列电子控制系统中的被控对象、被控量、控制器和它们的工作过程的共同点：电子控制系统被控对象被控量控制器电子音乐门铃系统扬声器音乐声音乐集成电路路灯自动控制系统路灯光的变化电子电路电子锁锁舌锁舌的运动集成电路自动门电动机门的开关集成电路师：开环电子控制系统一般结构简单、造价较低，适用于被控对象的状态变化较为简单、被控量的控制精度要求不高的情形。板书：二、什么是闭环电子控制系统板书：它能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，从而对系统的控制产生影响。它的方框图如下图所示：闭环电子控制系统的组成方框图如下：输入输出被控对象控制（处理）检测反馈输入控制（处理）输出被控对象信息3[讨论]家用电冰箱的恒温控制师：现在常见的家用电冰箱由电动机、压缩机、冷却器和散热器组成，它们之间用一根管道相连接。管道里装着一种沸点很低的制冷剂。管道的底部安装着压缩机，使制冷剂不断地在管道里循环，如下图所示：师：由于管道中有一小段十分狭窄的毛细管，从而限制了管道内制冷剂的流动速度，并使气态的制冷剂受到强大的压力，使之由气态变成液态，对外释放热量。当液态制冷剂通过毛细管进入电冰箱的内部由较粗管组成的冷却器时，由于压力突然降低，达到制冷的效果。家用电冰箱的闭环电子控制系统如下：输入：预先设置一个恰当的冷藏温度。控制（处理）：电子电路输出：电磁继电器检测与反馈：温度传感器[扩展阅读1]温度控制器温度控制器（以下简称温控器）的工作原理是根据电冰箱各间室的温度要求，在一定温差范围内，通过对制冷压缩机的开、停进行自动控制，来保持各间室温度在规定的范围内。采用强制对流冷却的间冷式电冰箱，除温控器外，还有风门温度控制器（简称风门温控），通过调节风门的开启角度自动地调节进人冷藏室、冰温保鲜室、果菜室及变温室（温度可在较大范围内随意调节）的冷风量，以实现各间室温度的自动控制。家用电冰箱温控器用得较多的有蒸汽压力式温控器、热敏电阻式温控器和风门温控。[扩展阅读2]温度传感器温度传感器的作用就是感应冰箱内部的温度来控制冰箱制冷系统，实物如下图：输入（预置温度调节装置）被控对象（冷藏室）控制（处理）（电子电路）检测（温度传感器）反馈输出（继电器等）4[扩展阅读3]电磁继电器电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流.较低的电压去控制较大电流.较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。[师讲授]：由于存在电冰箱外面温度较高、经常开门等干扰因素，电冰箱冷藏室不能一直保持预置温度，当电冰箱内温度回升并超过预置温度时，电子控制电路发出指令，使电磁继电器接通压缩机工作电路，压缩机重新工作并进行制冷。如此往复循环，使电冰箱内能始终保持恒温。老师总结：从分析家用电冰箱的制冷工作过程可以知道,智能冰箱的电子控制系统是一个闭环电子控制系统。老师分析：在家用电冰箱的工作过程中，电子控制系统是运用反馈的方法实现温度控制自动化的。目前，反馈被广泛应用于自动控制中，从简单的水位控制、恒温箱控制，到复杂的导弹、人造卫星和宇宙飞船，都离不开反馈。[提问]闭环电子控制系统与开环电子控制系统相比有什么优点？师：闭环电子控制系统具有监测和反馈功能，可以提高控制的精度，而且能实现控制的自动化。[马上行动]找出你身边开环电子控制系统和闭环电子控制系统的例子（P14）开环电子控制系统：电熨斗、电子门铃、电子调光台灯、电子手表、程序控制洗衣机闭环电子控制系统：电热水器、空调、电冰箱、智能电饭煲、现代化农业温室[讨论]播放广播体操的扩音机是开环电子控制系统还是闭环？正方观点：扩音机的电子控制系统对其输出没有任何检测，所以它是一个开环电子控制系统。反方观点：因为在使用扩音机的过程中，有时喇叭输出的音量经过人的耳朵检测后感到太小，可以通过调节扩音机上的相关旋钮把音量增大，这就是一种检测和反馈，所以它是一个闭环电子控制系统。[教师总结]正、反两方形成不同结论的关键在于是否应该把人划入电子控制系统。闭环电子控制系统就必须符合两个条件：一是它的核心是电子技术，二是有反馈。很显然，反方把人划入控制系统，这个扩音系统的核心就不单单是电子技术，所以不能称为闭环电子系统，但因为存在反馈，故可称为闭环控制系统。练习1：根据开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别进行分析、判断。开环电子控制系统闭环电子控制系统电子表√电取暖系统√空调√程序控制洗衣机√可调亮度的台灯√智能洗衣机√电热水器√5（三）能力展示[思考]你周围的电子产品，找出一个由闭环控制系统构成的产品，画出它的方框图，并分析它是如何运用反馈来实现自动控制的。（四）课堂小结本节我们知道简单的开环电子控制系统不能满足精确的需求，需要进一步改进，从而需要具有反馈的闭环电子控制系统，同学们要理解开环电子控制系统和闭环电子控制系统适用的场合。（五）课后思考同为电子控制系统，学生往往对开环电子控制系统和闭环电子控制系统的区别难以把握，教师应结合生活中常见电子控制系统的工作过程来进行分析，在讲授时遇到后面章节要学到的传感器或继电器的知识点可以提前简单介绍。