【正文】 現(xiàn)代樓宇自控系統(tǒng) ： 云辦公系統(tǒng) 視頻會(huì)議 智能停車場(chǎng) 樓宇一卡通系統(tǒng) 能效管理系統(tǒng) 安防系統(tǒng) 。 人類自從開始勞動(dòng)以來，就不斷尋求著能夠代替自己進(jìn)行勞動(dòng)的機(jī)器。我國(guó)古代也有了這種紡織機(jī)，蜀錦機(jī)是我國(guó)古代織造技術(shù)最高成就的代表。他在原來的紡車上加了好幾個(gè)紡錘，再用一個(gè)輪子帶動(dòng)它們，老紡車一下子成為了一個(gè)一次可以紡出很多紡線的新紡車。于是他想為自己的妻子作一個(gè)效率高的紡車，但是總也沒有好的主意。這個(gè)時(shí)期的人們思想異常活躍，用機(jī)器工作的愿望比任何時(shí)候都更加強(qiáng)烈。當(dāng)時(shí)的人們由于沒有什么科學(xué)知識(shí)，還以通用技術(shù)必修 2 技術(shù) 與設(shè)計(jì) 2 學(xué)生活動(dòng) 手冊(cè)參考答案 2020 年 版 為是神仙顯靈，為他們開門呢！其實(shí)這種裝置也就是現(xiàn)在人們經(jīng)常使用的發(fā)動(dòng)機(jī)的原理。神殿自動(dòng)門當(dāng)有人拜神時(shí)，點(diǎn)燃祭壇上的油火，油火產(chǎn)生的熱量就會(huì)使一個(gè)箱子里的空氣膨脹，然后膨脹的空氣就會(huì)推動(dòng)大門，使大門打開。 在國(guó)外，在古代也有很多制造巧妙的裝置， 2020 年前的古希臘，有一個(gè)非常出色的技師叫希羅，他經(jīng)常向阿基米德等科學(xué)家請(qǐng)教、學(xué)習(xí)，制造出了許多機(jī)器。車走十里， 小木人擊鼓一次；每擊鼓十次，小木人就上升到上一層，擊鐘一次，煞是有趣。記里鼓車分上下兩層，上層設(shè)一口鐘，下層設(shè)一鼓。這種裝置好像現(xiàn)代的自動(dòng)定向儀。而同樣是三國(guó)時(shí)期的我國(guó)古代發(fā)明家馬均發(fā)明的指南車則確有其事。這雖然只是個(gè)傳說，但是卻體現(xiàn)了人們對(duì)于自動(dòng)化裝置的向往。這種木牛流馬傳說就是 諸葛亮發(fā)明的一種自動(dòng)裝置。但是人們?cè)趲浊甑膭趧?dòng)過程中，早已經(jīng)利用自己聰明的頭腦創(chuàng)造出了一些巧奪天工的裝置，這些自動(dòng)化裝置體現(xiàn)了朦朧的自動(dòng)化思想。人們?yōu)榱思o(jì)念維納在自動(dòng)化發(fā)展中的巨大貢獻(xiàn)，最后決定將自動(dòng)化技術(shù)命名為賽伯。賽伯一詞來源于希臘文，意思為 “ 掌舵人 ” ，轉(zhuǎn)意為 “ 管理人的藝術(shù) ” 。從誕生到現(xiàn)在，自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域大顯身手，飛機(jī)導(dǎo)航、交通運(yùn)輸、導(dǎo)彈控制中到處都是自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。直到一百多年后，美國(guó)數(shù)學(xué)家維納與墨西哥生物學(xué)家羅森布盧埃特合作，經(jīng)過從 1934 年到 1947 年的十幾年研究，最終提出了自動(dòng)化的理論基礎(chǔ)著作 —— 控制論。這項(xiàng)發(fā)明的成功表明自動(dòng)化技術(shù)已具 雛形。這樣當(dāng)蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速太快時(shí)，飛球升高，使閥門開的小些，蒸汽機(jī)會(huì)減速。 工業(yè)革命的到來，為自動(dòng)化的發(fā)展帶來了巨大的動(dòng)力。人們?cè)趲浊甑纳a(chǎn)過程中，發(fā)明了很多節(jié)省力氣的工具，如在河流上建造的水車。最簡(jiǎn)單的光敏傳感器是光敏電阻，當(dāng)光子沖擊接合處就會(huì)產(chǎn)生電流。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè)，它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器，對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測(cè)，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化即可。 （ 2）光敏傳感器 光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽能電池、紅外線傳感器、 紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、 CCD和 CMOS 圖像傳感器等。 熱電阻傳感器分類： a. NTC 熱電阻傳感器：該類傳感器為負(fù)溫度系數(shù)傳感器，即傳感器阻值隨溫度的升高而減小。較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。 熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。 3. 常見種類 （ 1）熱電阻傳感器 熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。 生物類， 基于酶、抗體、和激素等分子識(shí)別功能。 常將傳感器的功能與人類 5 大感覺器官相比擬： 光敏傳感器 —— 視覺 聲敏傳感器 —— 聽覺 氣敏傳感器 —— 嗅覺 化學(xué)傳感器 —— 味覺 流體傳感器 —— 觸覺 敏感元件的分類： 物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)?！? （ 三 ） 傳感器 1. 簡(jiǎn)介 傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。 （ 7） 按安裝方式 :插件三極管、貼片三極管 。 （ 5） 按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管 。 （ 3） 按功能分 : 開關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管等 。 3. 三極管的分類 （ 1） 按材質(zhì)分 : 硅管、鍺管 。 Ie=Ib+Ic 這就 是說，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的 Ib，就可以在集電極上得到一個(gè)較大的 Ic，這就是所謂電流放大作用， Ic 與 Ib 是維持一定的比例關(guān)系，即： β 1=Ic/Ib 式中：β 1稱為直流放大倍數(shù)， 集電極電流的變化量△ Ic 與基極電流的變化量△ Ib 之比為： β = △ Ic/△ Ib 式中β 稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時(shí)β 1 和β的數(shù)值相差不大，所以有時(shí)通用技術(shù)必修 2 技術(shù) 與設(shè)計(jì) 2 學(xué)生活動(dòng) 手冊(cè)參考答案 2020 年 版 為了方便起見，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。 對(duì)于 NPN 管，它是由 2塊 N 型半導(dǎo)體中間夾著一塊 P 型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的 PN 結(jié)稱為發(fā)射結(jié) ,而集電區(qū)與基區(qū)形成的 PN 結(jié)稱為集電結(jié) ,三條引線分別稱為發(fā)射極 e、基極 b 和集電極 c。 2. 工作原理 晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。隨著國(guó)內(nèi)安防市場(chǎng)的發(fā)展，防盜器市場(chǎng)也日漸完善成熟起來。紅外探測(cè)器。 報(bào)警器根據(jù)其使用環(huán)境的不同可分為以下幾種類別：家用報(bào)警器 ； 商用報(bào)警器 ； 火災(zāi)報(bào)警器 ； 溫度報(bào)警器 ； 煙 霧報(bào)警器 ； 氣體報(bào)警器 。 磁敏傳感器 磁場(chǎng) 因外 界因素使得本系統(tǒng)變化而報(bào)警 居室、倉庫、密室等門窗“電子狗” 通用技術(shù)必修 2 技術(shù) 與設(shè)計(jì) 2 學(xué)生活動(dòng) 手冊(cè)參考答案 2020 年 版 車輛胎壓異常報(bào)警 力敏傳感器 三、補(bǔ)充資料 （ 一 ） 報(bào)警器 1. 簡(jiǎn)介 報(bào)警器（ alarm) ，是一種為防止或預(yù)防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光、氣壓等形式來提醒或警示我們應(yīng)當(dāng)采取某種行動(dòng)的電子產(chǎn)品。 家里 需要安裝報(bào)警裝置 的地方：廚房煤氣或天然氣易泄露場(chǎng)所、門窗防盜報(bào)警、盆栽土壤干濕度報(bào)警、戶外晾衣架上需要下雨提醒。 問題討論 1. B、 C。組裝測(cè)試并完成下表。 控制 方框圖 如下： 5. 步驟 4 中的干簧管屬于磁傳感器，是輸入量的接收裝置。 4. 如果安裝正確，當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，喇叭會(huì)發(fā)出報(bào)警聲。 2. 根據(jù)元件清單， 選擇合適的元器件 ， 參照電路圖 進(jìn)行組裝 ， 在這個(gè)過程中，教師需要巡視， 解決學(xué)生活動(dòng)實(shí)踐時(shí)碰到的各種困難，解答學(xué)生提出的現(xiàn)實(shí)提問，指導(dǎo)學(xué)生操作規(guī)范和注意事項(xiàng) 。 教師需要先熟悉電路，連接電路，進(jìn)行電路原理圖 通用技術(shù)必修 2 技術(shù) 與設(shè)計(jì) 2 學(xué)生活動(dòng) 手冊(cè)參考答案 2020 年 版 試驗(yàn)，選擇學(xué)生最易接受的方式進(jìn)行講解。 （二）活動(dòng)過程： 1. 在分析電路 圖時(shí)，普通高中學(xué)生對(duì)電子控制技術(shù)的電路原理很陌生，缺乏對(duì)電子元件的結(jié)構(gòu)、功能的認(rèn)識(shí)。 讓課代表 對(duì) 每個(gè)班級(jí) 學(xué)生進(jìn)行分組 ，需要注意男女組合、動(dòng)手能力強(qiáng)弱搭配。探究生活中哪些地方 需要報(bào)警裝置，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單實(shí)用的報(bào)警裝置為人們服務(wù)。 電子報(bào)警裝置普遍應(yīng)用于生活生產(chǎn)中，是一種為防止或預(yù)防某項(xiàng)事件的發(fā)生，以聲音、光等形式來提醒或警 示人們采取某種行動(dòng)的電子產(chǎn)品。但應(yīng)該注意，在減輕學(xué)生對(duì)新知畏懼感的同時(shí)，也要注重培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力。 本活動(dòng)提供的報(bào)警裝置的電路是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的發(fā)聲電路，但對(duì)于普通高中的學(xué)生來說，有一定難度，本活 動(dòng)需要在教師的合理引導(dǎo)下，利用提供的電路圖，采用面包板電子制作套件來實(shí)踐，只要教師試驗(yàn)前準(zhǔn)備合適的材料，自己先動(dòng)手操作調(diào)試，尋求符合學(xué)生理解的方法進(jìn)行講解與演示，學(xué)生還是能夠接受的。電極式液位開關(guān)，電子式液位開關(guān) (如圖所示 BZ2401)，電容式液位開關(guān)也可以采用接觸式方法實(shí)現(xiàn) 。 如右圖所示。磁性浮球比重小于 ，可漂浮于液面之上并沿導(dǎo)桿上下移動(dòng)。當(dāng)水平面以上揚(yáng)線角度超過 28176。 如右圖所示。常用 的非接觸式開關(guān)有電容式液位開關(guān)，接觸式的浮球式液位開關(guān) （如圖所示） 應(yīng)用最廣泛。 （三）液位開關(guān) 1. 簡(jiǎn)介 液位開關(guān)，也稱水位開關(guān)，液位傳感器，顧名思義，就是用來控制液位的開關(guān)。相當(dāng)于開關(guān)的作用，就是開和關(guān) 2 個(gè)作用。比如一般 25 口徑的電磁閥流通系數(shù)比 15 口徑的電動(dòng)球閥小很多。電磁閥通過線圈驅(qū)動(dòng)，只能開或關(guān)，開關(guān)時(shí)動(dòng)作時(shí)間短。一般用于小型管道的控制。 （ 4）電磁閥 按介質(zhì)類別分 類： 水用電磁閥 、 燃?xì)怆姶砰y、蒸汽電磁閥、油用電磁閥、 空調(diào) 用電磁閥 等。 （ 2） 電磁閥從閥結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別，分為六個(gè)分支小類：直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜片結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。 2. 結(jié)構(gòu)圖 二口二位式常閉型 電磁閥結(jié)構(gòu)圖（如圖所示）。電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠 根據(jù)需要加以 保證。 （二）電磁閥 1. 簡(jiǎn)介 電磁閥 是 利用 電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來控制流體的 自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)。適用于各種工業(yè)電器，家用電器的自動(dòng)控制，既安全方便又省電省錢。時(shí)間設(shè)定從 1 秒鐘到 168 小時(shí)，每日可設(shè)置 20 組，且有多路控制功能。 定時(shí)開關(guān) （如圖所示） 從功能上分為機(jī)械式定時(shí)開關(guān)和電子式定時(shí)開關(guān)，機(jī)械式定時(shí)開關(guān)一 般是由旋鈕、接觸簧片、彈簧、接觸輪、轉(zhuǎn)軸、油盒、阻力板組成，采用鐘表原理進(jìn)行定時(shí)通斷。 活動(dòng) 2 水槽內(nèi)的水位 由 4 厘米提升至 5 厘 米深，有以下幾種方法： ①將 液位傳感器里的 上限位圈 豎直向上調(diào)節(jié) 1 厘米； ②將 液位傳感器 的安裝高度豎直向上安裝 1 厘米； ③ 將水槽豎直下移 1 厘米。 問題討論 1. 各小組在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，提供水源的水龍頭打開的開度不同，開的越大，經(jīng)過電磁閥門的水壓越大，相同的時(shí)間內(nèi)，注入水槽的水就越多，水 深就大，反之水深就小。 （ 3） 此水位控制系統(tǒng)的工作過程 ： 水位 開關(guān) 檢測(cè) 到水槽里的 實(shí)際水位，并把測(cè)量值返回到控制系統(tǒng)的輸入端，與 設(shè)定水位 ，當(dāng)實(shí)際水位比設(shè)定水位低時(shí)， 水位開關(guān)閉合而 控制進(jìn)水閥門繼續(xù)注水；當(dāng)實(shí)際水位達(dá)到設(shè)定的水位時(shí)，控制器發(fā)出信號(hào)關(guān)閉進(jìn)水閥門 停止注水 。 2. 將水位信息反饋到輸入端來控制水箱水位 （ 1） 設(shè)定的注水時(shí)間，設(shè)定水位 。 （ 5） 此水位控制系統(tǒng)的工作過程 ： 將注水的時(shí)間（假設(shè)為 12 秒 ）設(shè)定到定時(shí)器中， 電磁閥 開啟 而 注水，時(shí)間 一 到，定時(shí)器就會(huì) 斷電而使 進(jìn)水閥門關(guān)閉，停止向 水槽里 注水。因?yàn)?這是一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)，在這個(gè)控制系統(tǒng)中， 水槽里的水位高低 受 設(shè)定時(shí)間影響 ，信號(hào)的傳遞是單向的 ，水槽里水位變化的信息不會(huì)對(duì)控系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。并如實(shí)填寫表格。根據(jù)電磁閥的使用說明，需要將學(xué)生電源電壓調(diào)到 12 伏。接著需要仔細(xì)閱讀定時(shí)插座（精確到秒）的說明書，熟悉定時(shí)器（定時(shí)插座）的時(shí)間設(shè)定，將定時(shí)器調(diào)到“ 自動(dòng)關(guān) ”模式（“ 自動(dòng)關(guān) ”是定時(shí)器接通電源后，沒有 電 流 輸出， 只在設(shè)定時(shí)間內(nèi)有電 ）。 將所需器材和設(shè)備 準(zhǔn)備 齊全，教師自己需要多次進(jìn)行組裝與試驗(yàn)，上課時(shí)，選擇合適的操作流程和 試驗(yàn)方法 對(duì)學(xué)生進(jìn)行講解與示范。 本活動(dòng)適合在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行。 本活動(dòng)利用 簡(jiǎn)易水箱水位控制系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 與 制作 ，能讓學(xué)生直觀地感受 開環(huán)與閉環(huán) 兩種控制 方式 ， 體驗(yàn) 和 對(duì)比 開環(huán)和閉環(huán) 的 控制過程 。將上述活動(dòng)中的定時(shí)器拆掉，接入一放入水槽中 的液位開關(guān)， 利用液位傳感器里的隨著液體上升或下降 的 浮 球，在靠近磁簧開關(guān) 的接點(diǎn) ，產(chǎn)生開與關(guān)的動(dòng)作，當(dāng)浮球靠近磁簧開關(guān)是導(dǎo)通 ， 離開時(shí)開關(guān)斷開。這樣，此控制系統(tǒng)的水箱里的水位與設(shè)定時(shí)間一一對(duì)應(yīng)，但水箱里的水位信息不會(huì)對(duì)控制有任何影響，屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。 1． 利用定時(shí)器 控制水箱水位。 圖 73 描述的自動(dòng)控制電路的工作方式和過程，生產(chǎn)生活中還可以應(yīng)用于哪些場(chǎng)合？ 除了可以設(shè)計(jì)成光控路燈，聲控樓道燈，磁控?zé)舻韧猓€可以替換被控對(duì)象，例如被控對(duì)象換成電飯煲，就可以使普通電飯煲在早晨自動(dòng)工作；被控對(duì)象換成玩具，就可以變成聲控玩具等。 （ 3）把光敏二極管換成駐極體話 筒，就構(gòu)成了聲音自動(dòng)控制電路，對(duì)著話筒說話或者拍