4.4.2 设计与实施雨水收集池水位控制系统 教案-2023新苏教版（2019）《高中通用技术》必修第二册.docx

1、四、控制系统的设计与实施任务二设计与实施雨水收集池水位控制系统一、教学目标1.能够设计控制系统的方案,并搭建一个控制系统装置或模型。2.对所搭建的控制系统进行调试运行以及综合评价。二、教学重点、难点1.能够设计控制系统的方案,并搭建一个控制系统装置或模型。2.对所搭建的控制系统进行调试运行以及综合评价。三、教学方法讲授法，演示法，任务引导法四、教学过程1、情境导入下雨天，雨水收集池的水位不断升高，当水位升至溢水口时,声光报警装置启动，同时水泵开始向位于高处的蓄水箱抽水。当雨水收集池的水位降到水池高度的1/4时,应停止抽水。2、新课学习闭环控制系统的设计闭环控制系统用于实现不同的控制目的，要求往

2、往也不一样。对于简单的闭环控制系统,有以下基本要求:第一，一个闭环控制系统婴正常工作，首先必须是稳定的。如输出量发生偏离,系统通过动态调整使被控量回到平衡状态，系统的这种词整过程有可能使系统产生振荡。若振荡呈逐渐衰减趋势,能很快稳定下来，还属于稳定系统,否则就是不稳定系统。第二,控制系统的控制精度必须符合要求,即系统的输出量与给定值之差应控制在允许范围之内。第三,闭环控制系统应有较好的抗干扰性能。在进行闭环控制系统的设计时,几项控制要求之间往往会产生矛盾，而要结合具体问题全面解决或有所侧重地解决。情境展示:同学们设计和制作好的雨水收集池,在雨水过多时会发生漫溢,在不下雨时又因为水位过低而无水可

3、用,针对这一问题,大家积极寻找解决问题的方法和途径。问题分析:雨水收集池水位报警和水位控制系统应具有以下功能:当雨水收集池的水位升到羞水口时,发出声音报警;当雨水收集池的水位到达雒水口时,把水抽到高处的冲网蓄水箱;当雨水收集池的水位降到水池高度的1/4时,停止抽水。根据设计要求，当雨水收集池的水位升到浴水口时,需要报警;一旦水位降到澄水口以下时,就取消报警。这部分采用开环控制即可。当雨水收集池的水位升到溢水口时,需要启动水泵开始向高处的冲厕蓄水箱抽水,直到雨水收集池水位降到水池高度的1/4时停止抽水,这部分需要采用闭控制来实现。主要过程:采用两个控制系统共同实现上述功能:一是报警系统,二是水位

4、控制系统:1、报警系统采用水位传感器检测水位,当水位达到澄水口时,使电磁签电器闭合,电路接通，声光报警。当水位降到溢水口以下时,电磁鳖电器断开,声光报警取消。2.水位控制系统采用水位传感器检测水位,当水位达到益水口时,潜水泵启动,抽水到冲厕蓄水箱。当水位传感器检测到水位降到水池的14时,潜水泵停止抽水。水位控制系统的方框图如下:3.制作(1)请为实现上述控制系统准备材料,并列出材料清单。(2)请画出实物连接图,并搭建控制系统。(3）测试系统是否达到控制要求,并写出测试报告。思考:一般情况下,要实现高水位开始抽水、低水位停止抽水,要用两个传感器。你是香能用一个传感器来实现这个控制日的呢?练习1.设计并制作水车控制装置模型，如图所示。利用流动的水冲击水车，以控制不同的机械装置而产生动作。2.某地下车库的车位管理系统，每个车位上方都有传感器检测是否有车停进来。当车位上无车时，车位上方的显示灯为绿色，当车位上有车时，车位上方的显示灯为红色。这样不仅方便驾驶人员找到空车位，还方便后台及时汇总车库的车位信息，统计空车位数量和位置。请设计完成这一车位管理系统，并选择你熟悉的材料、元件，制作该系统的模型。3、课堂小结1.能够设计控制系统的方案,并搭建一个控制系统装置或模型。2.对所搭建的控制系统进行调试运行以及综合评价。五、教学反思