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第二单元 第1课
洗衣机系统探秘
（桂科版）六年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
。
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
认识到洗衣机等家电产品的核心技术发展对人们生活的影响，思考如何合理利用这些技术来提高生活质量。
了解各个子系统的组成部分和功能，如进排水系统由进水阀、水位传感器等组成，锻炼了数字化学习能力。
通过对洗衣机洗涤过程（进水、洗涤、排水、脱水）的排序，培养逻辑思维能力，理解洗衣机工作的先后顺序和逻辑关系。
能说出洗衣机部分子系统的名称及功能，从这些功能中感知到信息技术在日常生活中的应用。
02
新知导入
活动背景
“洗衣服啦!”小美打开洗衣机的舱门，放入衣物，再关闭舱门。她轻触按钮，选择洗衣程序，按下启动键，洗衣机立刻开始工作。看着运行的洗衣机，小美心中充满好奇:这些按键是怎么控制洗衣机工作的？
02
新知导入
活动背景
02
新知导入
活动目标
1、能说出洗衣机部分子系统的名称及功能。
2、能找出洗衣机各子系统中的开关量。
3、熟练绘制控制系统工作过程示意图。
03
新知讲解
一、议一议
结合生活经验，请对洗衣机的一次洗涤过程进行排序。
1. 2. 3. 4. 。
进水
洗涤
排水
脱水
03
新知讲解
二、查一查
通过上网查询等方式了解洗衣机有哪些常用的功能，了解这些功能的主要作用，并完成下表。
03
新知讲解
二、查一查
功能 主要作用
混合洗
棉麻洗
化纤洗
可同时处理多种质地、颜色衣物，通过智能程序调节水位、转速、洗涤时间等
针对棉、麻质地衣物设计，合理设置水位、洗涤力度、水温
适配化纤面料（如聚酯纤维等）衣物，以轻柔洗涤模式
不同品牌的洗衣机，功能名称可能会有所不同，但功能设计的宗旨是一样的，都是提高洗涤效率、保护衣物、节能省水等
03
新知讲解
知识拓展
机械控制阶段：早期洗衣机采用机械定时器和凸轮结构，通过齿轮传动实现洗涤时间和程序控制。例如，双桶洗衣机的洗涤定时器通过发条驱动，用户旋转旋钮设定洗涤时长，机械触点按预设顺序接通或断开电路，控制电机正反转和排水阀动作。这种控制方式结构简单、成本低，但功能单一，程序调整困难，无法实现复杂的洗涤逻辑。
03
新知讲解
三、议一议
洗衣机的各种功能分别由哪些控制系统控制？与小组成员讨论并完成下表。
功能 控制系统
洗涤
漂洗
单片机接收 “洗涤” 指令后，达到设定水位后，启动电机按预设程序
洗涤完成后，单片机控制排水阀排水，排完后再次控制进水阀进水
单片机接收排水信号，控制排水阀打开，监测水位传感器信号，水排尽后关闭排水阀
排水完成后，单片机控制电机高速单向运转，带动内筒高速旋转，利用离心力脱水
单片机接收预约时间设置，内置时钟模块计时，到达预设时间时，按设定的洗衣程序
排水
脱水
预约
洗衣机提供了许多常用功能，借助先进的控制系统，实现洗涤程序的个性化定制，充分满足我们多样化的洗涤需求。
03
新知讲解
做一做
洗衣机属于复杂控制系统，它包含多个子系统。上网找一找洗衣机组成示意图，说一说洗衣机各个子系统的组成部分和功能，并完成下表。
03
新知讲解
做一做
子系统名称 组成部分 功能
洗涤脱水系统 盛水桶、洗涤脱水桶、波轮 通过波轮的旋转和水流的变化将衣物洗干净;通过脱水桶的高速旋转实现衣物脱水的功能
进排水系统
进水阀、水位传感器、排水管、排水阀
控制系统
传动系统
主控板、操作面板、各类传感器
皮带、皮带轮、传动轴等
进水阀接收控制信号开启，向洗衣机内注水，水位传感器监测水位
接收用户通过操作面板输入的指令，依据内置程序，协调控制进排水系统、洗涤脱水系统等工作
在有刷电机机型中，电机通过皮带、皮带轮带动传动轴，进而驱动洗涤脱水桶、波轮转动
03
新知讲解
知识拓展
洗衣机类型 控制系统特点 典型技术应用
波轮式洗衣机 结构相对简单，以电机正反转控制为主，通过离合器实现洗涤和脱水功能的切换。 采用单相电容运转电机，通过单片机控制电机的转速和转向，配合排水阀电磁铁控制排水过程。
滚筒式洗衣机 控制逻辑更复杂，需要精确控制滚筒的转速、旋转方向和洗涤温度。 使用三相变频电机，通过矢量控制技术实现滚筒的平稳运转和精确调速。
搅拌式洗衣机 结合了波轮和滚筒的特点，通过搅拌叶片的往复运动带动衣物洗涤。 控制系统注重搅拌叶片的运动节奏和力度控制，以达到高效洗涤且减少衣物磨损的效果。
不同类型洗衣机的控制系统特点
03
新知讲解
四、写一写
小美将手洗过的衣物放入洗衣机，选择“脱水”功能，洗衣机就启动脱水程序。请简单描述洗衣机脱水系统的工作过程并绘制示意图。
1.洗衣机脱水系统的工作过程。
第一步: 。
第二步: 。
输入指令接收
执行脱水动作
03
新知讲解
四、写一写
2.按“输入-计算-输出”的模式完成洗衣机脱水系统工作过程示
意图的绘制。
用户选择 “脱水” 功能的指令信号
脱水桶高速旋转，实现衣物脱水，排出水分
03
新知讲解
知识拓展
智能控制阶段：随着微处理器技术的发展，现代洗衣机普遍采用单片机或 DSP（数字信号处理器）作为主控单元，实现了高度智能化的控制。
例如，模糊控制技术的应用，洗衣机通过重量传感器、水位传感器和脏污程度传感器等获取衣物信息，主控芯片根据预设的模糊规则自动调整洗涤时间、水位、转速和洗涤剂用量。
部分高端机型还具备物联网功能，可通过手机 APP 远程监控和控制洗衣机，实时查看洗涤进度、下载新的洗涤程序，甚至根据衣物材质和污渍类型自动推荐最佳洗涤方案。
03
新知讲解
五、试一试
洗衣机由很多个子系统组成，它们在运行时都会生成各种开关量指令。请和小伙伴一起，试着找一找各个子系统中哪些环节产生了开关量，并完成下表。
子系统 开关量举例
洗涤脱水系统 波轮转动用1表示，波轮停止用0表示
进排水系统
控制系统
加热系统（若有）
启动按键按下（开机 / 选程序）用 1 表示，按键未按下用 0 表示；
预约功能启用（设定延迟洗衣）用 1 表示，预约关闭用 0 表示；
加热器工作（加热水温）用 1 表示，加热器停止用 0 表示；
超温保护触发（水温过高切断加热）用 1 表示，保护未触发用 0 表示
进水阀开启（注水）用 1 表示，进水阀关闭用 0 表示；
排水阀打开（排水）用 1 表示，排水阀关闭用 0 表示；
03
新知讲解
议一议
当我们按下洗衣机的启动键，洗衣机就开始工作。用1表示“是”0 表示“否”来描述输入和输出的对应关系，完成下表。
输入(按启动键) 输出(洗衣机启动)
1
0
1
0
洗衣机工作过程中还有哪些输入和输出状态
03
新知讲解
知识拓展
能源回收技术：部分高端洗衣机在脱水制动过程中，通过能量回馈电路将电机产生的电能回收到电源或储能装置中，用于下次洗涤的用电需求，进一步提高能源利用率。控制系统需要精确监测电机状态和能量回馈过程，确保安全和高效。
03
新知讲解
任务拓展
给洗衣机加装一个水位检测系统。当水位超过标准设定时，向进排水系统发送数据，停止进水，并打开排水阀;当水位低于标准设定时，关闭排水阀，并打开进水阀。
分析水位检测系统在工作环节中采集或生成的数据，哪些是连续量哪些是开关量，并完成下表。
工作环节 水位检测 判断水位 是否超标 进水阀 开与关 进水 排水阀 开与关 排水
连续量
开关量
水位的具体数值
超标（1 表示是，0 表示否 ）
开（1）/ 关（0）
进水量的实时累计值
开（1）/ 关（0）
排水量的实时累计值
04
课堂练习
一、选择题
1.洗衣机脱水系统的工作过程中，“脱水桶高速旋转实现衣物脱水” 属于哪个环节？（ ）
A. 输入环节 B. 计算环节 C. 输出环节 D. 数据存储环节
2.下列属于洗衣机进排水系统中开关量的是？（ ）
A. 水位的具体数值 B. 进水阀的开与关
C. 进水量的实时累计值 D. 洗涤时间的设定值
3.智能洗衣机中，通过重量传感器、水位传感器等获取衣物信息，再由主控芯片自动调整洗涤参数的技术是？（ ）
A. 模糊控制技术 B. 物联网技术 C. 区块链技术 D. 云计算技术
A
C
B
04
课堂练习
二、判断正误，正确的画 “√”,错误的画“X”
1.波轮式洗衣机的控制系统通过离合器实现洗涤和脱水功能的切换。（ ）
2.洗衣机的 “预约功能启用” 属于连续量数据。（ ）
3.滚筒式洗衣机使用单相电容运转电机，通过单片机控制转速和转向。（ ）
√
×
×
05
拓展延伸
洗衣机控制系统的技术演进
机械控制的原理与局限：早期洗衣机通过机械定时器（如发条驱动）和凸轮结构控制洗涤时间，机械触点按预设顺序接通电路，实现电机正反转与排水阀动作。
智能控制的技术突破：现代洗衣机采用单片机 / DSP 作为主控单元，结合传感器（重量、水位、脏污程度）实现模糊控制。
05
拓展延伸
洗衣机子系统的协同工作机制
进排水系统的闭环控制：进水阀接收主控板信号后开启注水，水位传感器实时监测水位（如电容式传感器通过水位变化改变电容值），达到设定值后反馈至芯片关闭进水阀。
传动系统与电机控制：波轮式洗衣机通过皮带轮连接电机与传动轴，电机正反转带动波轮旋转（顺时针 30 秒 + 逆时针 30 秒交替）。
05
拓展延伸
洗衣机节能技术的原理与应用
智能变频技术的节能逻辑
变频电机可根据洗涤负载动态调整转速：
洗涤初期：低速（200 转 / 分钟）进水与搅拌，均匀浸湿衣物；
主洗阶段：中速（400-600 转 / 分钟）增强洗涤效果；
脱水阶段：高速（1000 转 / 分钟以上）提高脱水效率，较定频电机节能 30% 以上。
05
拓展延伸
洗衣机控制系统中的传感器应用
水位传感器的工作原理：洗衣机常用电容式水位传感器，由两个金属电极组成电容，当水位上升时，水作为电介质改变电容值，主控芯片通过检测电容变化确定水位高度。
重量传感器的负载检测：部分高端机型通过安装在底部的压力传感器（如应变片式）检测衣物重量。当放入衣物后，传感器受压产生形变，电阻值变化转化为电信号，芯片根据信号强度计算负载重量（误差 ±0.5kg），自动调整水位和洗涤时间。
06
课堂总结
1
引入新知内容
2
了解洗衣机部分子系统的功能
3
找出各子系统中的开关量
4
完成课题练习
5
进行相关知识拓展
1
2
3
4
5
洗衣机系统探秘
07
板书设计
洗衣机系统探秘
1、进行新知引入
2、了解洗衣机部分子系统的功能
3、找出各子系统中的开关量
4、完成课堂练习
5、进行知识拓展
课后作业。
1、操作题
08
课后作业
洗衣机的控制系统中，单片机接收 “洗涤” 指令后，达到设定水位会启动______按预设程序执行洗涤动作。
电机
08
课后作业
2、操作题
利用家中材料（如塑料瓶、金属丝、小灯泡、电池、开关等）制作一个简易 “水位超标报警器”。当水位超过容器的 1/2 时，灯泡亮起；低于 1/2 时，灯泡熄灭。请写出制作步骤。
准备材料：塑料瓶、金属丝两根、小灯泡、电池、开关、导线若干。
在塑料瓶 1/2 高度处固定一根金属丝作为 “水位检测电极”，另一根金属丝固定在瓶底。
连接电路：电池正极→开关→小灯泡正极→瓶底金属丝→电池负极，形成串联电路。
将瓶中注水至 1/2 高度，调整瓶底金属丝位置，使水面接触两根金属丝时电路导通，灯泡亮起；水位低于 1/2 时电路断开，灯泡熄灭。
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