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      閉環(huán)控制演示儀

      2021-01-03 20:24:40張秀芹曹敏
      關(guān)鍵詞:杜邦閉環(huán)控制土壤濕度

      張秀芹 曹敏

      在《閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成及工作方式》的教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn),理論講解難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,導(dǎo)致學(xué)生常常對(duì)所學(xué)知識(shí)一知半解。為此,我們基于土壤濕度檢測的自動(dòng)澆花設(shè)備,設(shè)計(jì)了閉環(huán)控制演示儀。

      一、設(shè)計(jì)理念

      《閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成及工作方式》的重難點(diǎn)是如何準(zhǔn)確獲取其組成框圖。基于土壤濕度檢測的自動(dòng)澆花設(shè)備是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng),制作簡單,成本可控,使用便捷,所以,我們以此為例對(duì)教具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

      運(yùn)用該教具,學(xué)生不僅可以動(dòng)手操作,還能直觀地獲取閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成框圖,將閉環(huán)控制系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)由抽象變得直觀。

      二、制作材料

      土壤濕度傳感器1個(gè),土壤濕度比較模塊1個(gè),5V一路繼電器1個(gè),潛水型小水泵1個(gè),水管1根,若干杜邦線(母),導(dǎo)線若干,1.5V干電池4節(jié),帶開關(guān)電池盒1個(gè),裝滿水的水杯1個(gè),花盆1個(gè),支架桿及支架座各1個(gè),絕緣膠布。

      三、制作步驟

      1.將土壤濕度傳感器通過兩根杜邦線和土壤濕度比較模塊連接,如圖1所示。

      2.土壤濕度比較模塊do端口通過一根杜邦線和繼電器in端口連接,繼電器的常閉端口通過一根導(dǎo)線與水泵的紅色(正極)線連接,如圖2所示。

      3.將4節(jié)1.5V電池放入電池盒,將電池盒的正極通過杜邦線連接土壤濕度比較器的VCC端、繼電器的VCC端和土壤濕度比較模塊的公共端,電池盒的負(fù)極連接土壤濕度比較模塊、繼電器的接地端和水泵的負(fù)極, 如圖3所示。

      4.將水泵連接水管,濕度檢測傳感器插入土壤,將上述裝置固定在支架上。整體電路連接布線如圖4。

      四、使用方法

      1.將本教具置于水平桌面,將土壤濕度檢測探頭插入花盆,把水泵置于裝滿水的水杯中,水管的一端置于花盆上方。

      2.打開電池盒開關(guān),當(dāng)土壤濕度檢測探頭檢測到土壤濕度較低,發(fā)出信號(hào),比較器和繼電器的電源指示燈亮,繼電器上的常閉開關(guān)和公共端連接,水泵抽水為花盆澆水。一旦土壤濕度達(dá)到比較器的設(shè)定值,比較器上的綠燈開啟,將信號(hào)傳遞給繼電器,繼電器的開關(guān)燈開啟,停止工作,繼電器上的常閉開關(guān)與公共端斷開,水泵停止為花盆澆水。

      需要注意的是,操作過程中電池盒不能沾水,水不能直接澆在探頭上,以免影響探頭的檢測精度。

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