CN202275542U - 干扰与反馈演示器 - Google Patents

Abstract

干扰与反馈演示器，涉及一种教具。提供一种不仅具有结构简单、携带与使用方便、使用过程安全可靠等优点，而且可让学生自主操作，激发学生探究学习的欲望，达到寓教于乐的目的的干扰与反馈演示器。设有数据采集器、温度传感器、光照度传感器、加热棒、温度控制器、断电器、电位器、指示灯、蜂鸣器和直流电源，所述指示灯与电位器串联，蜂鸣器的两端与指示灯和电位器的串联回路并联，蜂鸣器的一端接直流电源一端，蜂鸣器的两端接断电器，温度控制器的两端分别接断电器和直流电源，断电器外接市电；数据采集器的输出端、温度传感器的输出端和光照度传感器的输出端外接多媒体设备，加热棒与断电器的被控输出电压端连接。

Description

干扰与反馈演示器

技术领域

本实用新型涉及一种教具，尤其是涉及一种干扰与反馈演示器。

背景技术

干扰与反馈是中学电学实验课程中的内容之一，山东版物理(选修3-2)教材第五章介绍了有关传感器的知识，通用技术江苏版《技术与设计2》第四单元控制与设计第三小节中介绍了闭环控制系统的干扰与反馈的知识。但由于缺少演示教具，因此在教学过程中容易造成概念不清、难以掌握的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种不仅具有结构简单、携带与使用方便、使用过程安全可靠等优点，而且可让学生自主操作，激发学生探究学习的欲望，达到寓教于乐的目的的干扰与反馈演示器。

本实用新型设有数据采集器、温度传感器、光照度传感器、加热棒、温度控制器、断电器、电位器、指示灯、蜂鸣器和直流电源，所述指示灯与电位器串联，蜂鸣器的两端与指示灯和电位器的串联回路并联，蜂鸣器的一端接直流电源一端，蜂鸣器的两端接断电器，温度控制器的两端分别接断电器和直流电源，断电器外接市电；数据采集器的输出端、温度传感器的输出端和光照度传感器的输出端外接多媒体设备，加热棒与断电器的被控输出电压端连接。

数据采集器用于实验场地实验数据的采集；温度传感器用于实验场地温度数据的采集；光照度传感器用于实验场地光照度数据的采集；加热棒用于容器中的水的加热。

所述数据采集器、温度传感器、光照度传感器、加热棒和温度控制器等可设在箱体内，断电器、电位器、指示灯、蜂鸣器和直流电源等可设在箱盖内侧，箱体与箱盖可铰接。

与现有的演示教具相比，本实用新型具有以下突出优点：

1)本实用新型可探究以下内容：

A、闭环控制系统的干扰因素有哪些，这些因素如何干扰控制系统；

B、闭环控制系统的反馈过程及进行反馈调节。

2)可将课本中多个知识点进行集中演示，让同学们对于控制系统，特别是闭环控制系统的干扰与反馈有个整体的形象认识。还可以让学生分组进行探究活动，演示效果明显，易于在教学过程中推广应用，体现新课程改革的理念。

3)可将教材《技术与设计2》第四单元中多个知识点进行集中演示，让同学们对于控制系统，特别是闭环控制系统的干扰与反馈有整体的形象认识。

4)本实用新型取材方便，制作简单。演示器的装置板面干净、清晰，将设计出来的两个小试验装置集于一个长40cm，宽30cm，高12.5cm的木小箱中，方便教师携带，打开箱盖后，一目了然，演示器线路连接简单，使用方便。

5)传感器结合多媒体的使用，使演示过程更加形象、直观。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。

图2为本实用新型实施例的电路组成原理示意图。

具体实施方式

参见图1和2，本实用新型实施例设有数据采集器1、温度传感器2、光照度传感器3、加热棒4、温度控制器5、断电器6、电位器7、指示灯8、蜂鸣器9和直流电源10。

所述数据采集器1、温度传感器2、光照度传感器3、加热棒4和温度控制器5等可设在箱体11内，断电器6、电位器7、指示灯8、蜂鸣器9和直流电源10等可设在箱盖12内侧，箱体11与箱盖12铰接。

所述指示灯8与电位器7串联，蜂鸣器9的两端与指示灯8和电位器7的串联回路并联，蜂鸣器9的一端接直流电源10一端，蜂鸣器9的两端接断电器6，温度控制器5的两端分别接断电器6和直流电源10，断电器6外接市电；数据采集器1的输出端、温度传感器2的输出端和光照度传感器3的输出端外接多媒体设备，加热棒4与断电器6的被控输出电压端A连接。

数据采集器1用于实验场地实验数据的采集；温度传感器2用于实验场地温度数据的采集；光照度传感器3用于实验场地光照度数据的采集；加热棒4用于容器中的水的加热。

以下给出本实用新型的演示过程。

演示一：光照的干扰因素

(1)按图2连接好电路，利用光照度传感器3、数据采集器1等器材(连接到多媒体设备)也可直接投影到银幕上，打开6V干电池电源10的开关，测量教室内的各点光照值，特别是教室靠近中心点和靠近窗户的地方。(演示教室内各处的光照度不同，存在差异)

测量值(教室内某处的光照值，测量时朝阳的窗户有太阳光照射)参见表1。

表1

距离朝阳窗户尺寸(单位：米)	光照度(单位：流明)
		0.5	187
1	144
		2	135
3	111
		4	85

小结：通过实地测量发现教室内各处的光照值不同，确实存在一定的差异。

(2)打开指示灯的连接电路，当指示灯亮度保持不变时，光照度传感器慢慢地靠近指示灯，观察光照度的变化。(演示距离光源的远近与光照度的关系)

测量值(当时演示仪器距离朝阳窗户约3米)参见表2。

表2

小结：通过测量发现由于有指示灯的影响，室内各处的光照值也不一样，越靠近指示灯光照值就越大。

(3)将光照度传感器固定在某一点，调节指示灯的亮度，可观察到光照度传感器示数发生明显变化。(演示光源亮度强弱与光照度的关系)

小结：通过调节电阻的大小，改变指示灯的亮度，发现在距离指示灯同一尺度上，指示灯越亮，光照值也越大。

(4)将室内的日光灯打开后又关闭，进一步观察到光照度传感器示数是否明显发生变化。进一步猜测，在同一条件下，白天与黑夜对测量该处的光照度也会产生变化？

引导思考：以上在测量教室内光照值的演示中主要有哪些干扰因素？这是由于环境造成还是人为因素所致？

演示二：温控器的反馈过程

(1)按图2连接好电路，调节电位器使之为零，并接好温度控制器电路，把感温头和加热棒分别放入同一烧杯的水中，打开6V干电池电源10的开关。

(2)利用温度传感器、数据采集器等器材(连接到多媒体设备)，投影在银幕上，让同学观察当水温度达到多大时加热棒停止加热(在控制过程中，指示灯熄灭，表示加热棒在工作，指示灯发亮，蜂鸣器发声，表明加热棒停止加热。)

(3)引导学生观察：在烧杯中慢慢加入适量冷水，当水温度降到多大温度时，加热棒又可继续加热。

温控器反馈过程的测量数据参见表3。

表3

小结：在这个控制电路中，当水温高于59±0.5℃时，就停止加热，当水温低于41±0.5℃时，又重新加热，可见这是个反馈回路，说明这个温控器就是闭环控制系统。

(3)进一步引导学生观察：将感温头放到冷水中，数秒钟后加热棒又开始加热；再度将感温头放回热水，指示灯又亮了，表示加热棒又停止加热。这又说明什么？

演示完成后，引导学生思考：

①判断该控制系统是开环还是闭环控制系统？

②该控制系统的输入量、输出量分别是什么？是否有检测装置？

③加入冷水，是否属于干扰因素？如果不加入冷水，过了一段时间后，是否加热棒又会继续加热，为什么？

④在日常生活中还有哪些也是运用反馈方法来进行工作的？

在图1和图2中，～220V为交流市电，S、S1和S2为开关。

Claims (2)

1.干扰与反馈演示器，其特征在于设有数据采集器、温度传感器、光照度传感器、加热棒、温度控制器、断电器、电位器、指示灯、蜂鸣器和直流电源，所述指示灯与电位器串联，蜂鸣器的两端与指示灯和电位器的串联回路并联，蜂鸣器的一端接直流电源一端，蜂鸣器的两端接断电器，温度控制器的两端分别接断电器和直流电源，断电器外接市电；数据采集器的输出端、温度传感器的输出端和光照度传感器的输出端外接多媒体设备，加热棒与断电器的被控输出电压端连接。

2.如权利要求1所述的干扰与反馈演示器，其特征在于所述数据采集器、温度传感器、光照度传感器、加热棒和温度控制器设在箱体内，断电器、电位器、指示灯、蜂鸣器和直流电源设在箱盖内侧，箱体与箱盖铰接。

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