《通用技术学生活动手册·选修·电子控制技术》教师参考2008年版

《通用技术学生活动手册·选修·电子控制技术》教师参考2008年版
活动一 小水塔水位自动控制电路的制作
安吉孝丰高级中学 顾翔立老师提供
一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》，电子控制系统概述一章安排5个课时，本杰课可以安排在最后的2课时来完成。活动是目的使让学生理解电子可控制技术的含义，能用方框图分析生活中常见的电子控制系统的工作过程，知道开环电子控制系统与闭环电子控制系统的区别。
本活动电子焊接时间需90分钟，主要完成控制线路板的元件安装和通电试验活动，通电试验时所需要的其余的配套设施，如贮水桶、蓄水池、水泵引线、三个不同位置的电极引线应在课前事前做好准备。
二、教学建议
1.
提示：
在本电路中，检测器为三个不同位置的电极，控制器是负责对从电极输入的电信号进行处理的整个电路，执行器是水泵。
2.
提示：三极管9013管脚朝下，端面朝自己，三个脚分别是C、B、E，继电器的电极安排都有相应标记，其工作原理可用参考教材P074、078相关介绍。
3.
提示：电路板制好后，首先应清除铜箔面氧化层，可用擦字橡皮擦，这样不易损伤铜箔（氧化严重的也可用细砂纸轻轻打磨），直至铜箔面光洁如新。然后在铜箔面涂上一层松香水（松香碾成粉末溶解于酒精中，浓一些效果好），晾干即可。松香水涂 层既是保护层（保护铜箔不再氧化），又是良好的助焊剂。
4.
提示：虚焊等焊接质量问题，往往是电子制作失败的原因之一。除了需要不断练习之外，还应注意以下几个环节：
（1）焊锡的选用：选用松香芯焊锡丝。
（2）助焊剂的选用：自制的线路板由于没有助焊剂，元器件引脚镀锡时应选用松香作助焊剂。
（3）焊点形状的控制：标准的焊点应圆而光滑 无毛利。焊点上如果带毛利或者焊点成蜂窝状。 这说明焊接这一基本功还必须练习。在练习时，不要心急，一定要待烙铁头有足够的温度时，再动手焊。先蘸上适量焊锡，不要过多或过少。焊时烙铁头沿元器件引脚环绕一圈，再稍停留一下后离开，这样焊出的焊点一般都能符合要求。
5.
提示：特别提醒学生在时间操作中要注意安全。
6. 提示：发现与正常工作状态不一致时，应及时断电检查，主要检查的方向是电子元器件的安装是否有误、电路板与其他配套的设备的连线是否有接错。
7. 提示：对控制量和被控对象的分析虽然在《技术与设计2》中已经学习过，但仍然是一个教学的难点，突破这一难点首先要弄清楚被控量和被控对象的概念，然后明确被控量是一个可变化的物理参量（如温度、光的照度强弱、声音的响度、水位、力的大小等），然后分析与这个被控量有直接关系的环节、机械等。
参考答案：
活动二 多功能自动控制电路的设计与制作
杭十四中 莫志仁老师提供
一、本活动说明
根据《电子控制技术教学指导意见》，电子控制系统信息的获取与转换，认识常见的传感器。如光敏传感器、热敏传感器、声敏传感器等，同时知道传感器的作用的要求。.通过多功能自动控制器电路的制作活动，了解自动控制电路的基本原理和“传感器”基本作用。
将多功能自动控制电路应用到实际家庭生活和学习中。通过本节教学试验来感受自动控制电路功能和作用。
本活动时间约需90分钟，通过了解电子元件的基础上，按照《活动手册》中的“活动提示”逐步进行安装。教师可以根据实际情况，在学生动手活动时巡回指导，特别要注意的是：1、部分元件插入的位置和高度等；2、关于焊接是否符合要求；3、调试时首先检查各元件是否安装正确；并与学生探讨并作一指导。
二、教学建议
1．活动的导入可以用实际家庭生活和学习中某些问题用自动控制装置来帮助解决的案例，以激发学生的活动兴趣。
2．多功能自动控制电路就是以一个基本控制电路为基础，通过改变不同敏感元件，就可以成为具有多种功能的自动控制器。
问题导入：如何实现使一个基本的控制电路具有多种控制功能？
首先我们来探究一个基本控制电路：
光电自动控制电路及制作
从光电控制基本电路图中，了解到除元件R1、J外，其余的电子元件组成较为简单的基本电路。
光电自动控制基本电路图 光电控制主要电路元件
光电自动控制基本电路元件排列图
元件R是一个光敏二极管，它是一种光电转换器件，光敏二极管的参数值随着光照强度增强而减小。
光敏电阻 光敏二极管
图中已经清楚地表示出元件的安装位置，在安装三极管V1、V2和二极管V3这
些有极性元件时还是要清楚的识别出它们的脚的极性和对应的安装位置。
(1)仔细检查各个元件的安装位置是否正确
(2)进行焊接
(3)按焊接后先用万用表检查各个元件焊接质量，是否存在虚假焊情况
(4)剪去过长的元件脚
（5）焊接电池盒导线，将电源和开关用导线焊接到电路板中。
调 试：
闭合开关后，当光敏二极管的感光面上受到光照时，发光二极管发光，当光线强度减弱或光线消失时，发光二极管熄灭，说明电路能起正常光控作用。
活动提示1：调节可变电阻器，对光电控制的灵敏度有什么作用？
参考答案：有暗有亮的变化,发光缓慢
活动提示2：这个光控电路是控制什么的？
参考答案：是控制发光管的发光强弱
活动提示3：这种光控电路可以应用到那些方面？
参考答案：利用这种光控指示（发光管发光）的特性，可应用到暗房光的控制指示中
活动提示4：将直流蜂鸣器安装焊接在图中a 、b位置
参考答案：蜂鸣器随光控的作用发出蜂鸣声
活动提示6：将电磁继电器J安装焊接在图中位置。
参考答案：电磁继电器J随光控而工作
活动提示7：继电器又可以用来控制那些用电器？
参考答案：就当整个光控电路是一个光控开关，可用来控制热水器的电源控制。
活动提示8：自动磁控电路制作
将干簧管替代光电控制电路中的光敏电阻就成为磁控电路
干簧管通常管内的两个电极是断开的，当磁铁接近它时，两个电极就立刻闭合而导通。 当磁铁接近一次干簧管，干簧管内的两个电极就立刻闭合而导通一次。所以，磁控电路对磁信号起控制作用。
活动提示9：自动声控电路制作
声控电路就是控制电路可以利用声音（信号）来控制用电器工作的电路，它也可以由光控电路通过改装形成。将柱极体话筒替代光控电路中光敏二极管就形成了自动声控电路，柱极体话筒是一种声电转换元件，它的“阻值”随着声音强度的增大而减小。话筒有极性，安装时要注意它的正负极。
将光控电路中光敏二极管位置用导线焊接上柱极体话筒，安装时应注意它的极性，将电源和开关用导线接入电路。闭合开关后，用哨声、喊话声、击掌声等发出声音信号，电路对用电器就能起控制作用，说明电路正常，调节可变电阻可以用来调节声控的灵敏度。如果电路不正常，按前面对电路的检查方法进行检查，直至排除故障。
活动提示10：自动温控电路制作动 手 制 作
温控电路是利用温度信号来控制用电器工作的又一种重要而应用广泛控制电路，它可以由我们熟知的光控电路通过改进形成。热敏电阻的阻值随着温度的变化而变化。这里所采用的的热敏电阻的阻值是随着温度的升高而减小。
将光控电路中光敏二极管位置安装焊接上热敏电阻，将电源和开关用导线接入电路，闭合开关后，将热敏电阻放在热水中或放在高温物体附近，当热敏电阻接受到温度信号后，控制电路对用电器就能起控制作用，说明电路正常，调节可变电阻可以用来调节温控的灵敏度。如果电路不正常，按前面对电路的检查方法逐步进行检查，直至排除故障。
活动提示11：自动水位控制电路制作动手制作
水位自动控制电路是利用水位变化信号来控制用电器工作的又一种重要而应用广泛控制电路，它可以由光控电路通过改进形成。
把A、B两根电极放入水箱内一高一低形成高低测量水位差，用导线将电极引出，接到光控电路中替代光敏二极管，形成能自动控制水箱内水位的水位控制器。
活动三 触摸开关的制作
台州中学 刘德岳老师提供
一、活动说明
根据第三章《电子控制系统的信号处理》的教学内容及学习目标，电路对数字信号的处理是本章的核心内容，本章教学可让学生通过试验来感受数字电路的奥妙。在电子技术高度发达的今天，数字信号往往由集成电路或大规模集成电路来处理，集成电路内部结构是我们看不见摸不到的，本活动中的主活动是通过分立元件——开关三极管组成逻辑电路对数字信进行处理。本活动设置的目的就是让学生通过触摸开关的制作、试验，进一步理解电子电路中信号的传递与处理，加深对数字信号、数字逻辑、数字电路的理解，感受数字电路的应用所带来的乐趣。
本活动时间约需45分钟，可以用在学生学习第三节数字集成电路之后。如果采用参考活动，建议将活动安排在第四节“数字电路的应用”中。按照《活动手册》中的“活动提示”一步步进行活动。教师也可以根据实际情况，灵活处理该活动。
二、教学建议
1.活动的导入可以用类似于活动手册中活动描述的方式。
2.活动提示1：工作原理是由教师来完成分析的。教师可以在实验电路中分离出一级电路来复习三极管的开关特性及数字信号的传递，然后再分析整个电路的信号处理与工作情况，对控制系统的各个组成部分进行划分。
3. 活动提示2：主要是认识元器件。电阻器由学生结合附录中有关电阻器色标法的内容进行认读，三极管S9014、D8550的引脚排列与SC8050相同(见图)，二极管有白圈或黑圈的一端为负，发光二极管长引脚的电极为正极。各元件规格见表3-1。让学生在认识元器件的过程中观察电路板，熟悉元件在电路板中的位置。
4．活动提示3：本步骤是活动的关键，将元器件正确地安装到电路板上，如果有任何一个元件出现差错，均可导致电路不能正常工作。安装元件的次序必须是从低到高、从小到大、先卧式后立式，特别要注意三极管的管脚或朝向、二极管和发光二极管的正负极。焊接时任何相邻二个焊点不能连在一起，焊点呈圆锥形，每个焊点表面光亮且形状相似，发光二极管和继电器引脚的焊接时间不宜过长，否则会引起元件损坏；焊接后立式元件应与电路板保持垂直，卧式元件应躺在电路板上。用斜口钳剪多余引脚时，必须是剪断，剪的位置是焊点圆锥形的锥顶，切不可剪了一半再将引脚拉断，否则很容易导致电路板铜箔脱落。
5．活动提示4：教师主要检查元器件安装有没有错误、焊点有无粘连、电源连接是否正确。试验所用的电源最好采用物理实验室中的可调稳压电源，在试验过程中用干燥的手去触摸与用汗湿的手去触摸效果会有差别。学生试验一般不接交流电源和灯泡，以确保安全；教师可做一次带负载的试验，以反映继电器的作用。
6.在制作完成后让学生完成问题讨论。
参考答案：
输入量是人体触摸信号；控制器由V1、V2、V3、V4及周边二极管、电阻等元件组成，执行器是继电器，控制对象为用电器电源，输出量为用电器电源的通断。
（2）在灯亮时，V1处于 导通 状态，V2处于 导通 状态。
在灯灭时，V1处于 截止 状态，V2处于 截止 状态。
这说明三极管可以当作 开关 使用。
活动四 电子闪光电路的制作
台州中学 刘德岳老师提供
一、活动说明
继电器是一种常用的执行部件，它在电子控制系统中担任着执行器的角色，如上一活动“触摸开关”中执行器就由继电器来担当。本活动是针对第四章“电子控制系统的执行部件”中继电器的作用、构造、工作原理而安排的。通过本活动的制作结合上一活动的实践，加深对继电器“以低控高、以小控大”作用的理解，亲身领会继电器在电子控制系统中担当执行器的特点，通过测量进一步理解继电器内部结构的组成及其相互关系。
本活动时间约需45分钟，一般安排在第二节“直流电磁继电器的构造、规格和工作原理”之后。按照《活动手册》中的“活动提示”一步步进行活动。教师也可以根据实际情况，灵活处理该活动。
二、教学建议
1.在洗衣机中，电动机是由220V交流电源直接供电，而电子电路中的工作电源是直流低压“6V～12V”，如何用直流低压来控制交流高压呢？继电器就能胜任此工作，以此来导入本活动，也可以用类似于活动手册中活动描述的方式来导入。
2．活动提示1：由于本活动电路相对复杂，只能向学生粗略介绍工作过程。V1、V2、C1、C2、R1、R2、R3、R4组成自激多谐振荡器，从V2的集电极输出频率约70Hz～75Hz的开关脉冲，该脉冲功率较小，不足以使继电器工作，需由V3、V4、D2、R5、R6组成的驱动电路进行功率放大，再去推动继电器工作，D1起阻尼作用，防止继电器线圈突然断电时产生高压自感电动势，导致V4击穿损坏。继电器在开关脉冲的作用下不停地改变状态，由继电器控制的灯泡也在不停地闪光。由于继电器中的开关是属于有触点的单刀双掷开关，开关的拨动都会发出声音。
3．活动提示2：认识元器件。电阻器由学生结合附录中有关电阻器色标法的内容进行认读，三极管S9014、D8550的引脚排列参见活动三，二极管有白圈或黑圈的一端为负，发光二极管长引脚的电极为正极，电解电容器的电极有正、负之分，长脚为正(见附图)。各元件规格见表4-1。让学生在认识元器件的过程中观察电路板，熟悉元件在电路板中的位置。
4．活动提示3：本步骤是活动的关键，将元器件正确地安装到电路板上，如果有任何一个元件出现差错，均可导致电路不能正常工作。安装元件的次序必须是从低到高、从小到大、先卧式后立式，特别要注意三极管的管脚或朝向，二极管、发光二极管和电解电容器的正负极不能弄错。焊接时任何相邻二个焊点不能连在一起，焊点呈圆锥形，每个焊点表面光亮且形状相似，发光二极管和继电器引脚的焊接时间不宜过长，否则会引起元件损坏；焊接后立式元件应与电路板保持垂直，卧式元件应躺在电路板上。用斜口钳剪多余引脚时，必须是剪断，剪的位置是焊点圆锥形的锥顶，切不可剪了一半再将引脚拉断，否则很容易导致电路板铜箔脱落。
5．活动提示4：教师主要检查元器件安装有没有错误、焊点有无粘连、电源连接是否正确。试验所用的电源最好采用物理实验室中的可调稳压电源。正常情况下，发光二极管的闪烁与继电器吸合、分离的声音是同步的，如果只有发光二极管闪光，继电器没有动作，应重点检查D1和V4。
6．活动提示5：在完成“问题讨论4”的情况下，用一个2k的电阻与一个发光二极管串联来取代灯泡，使发光二极管闪烁发光。注意：通过发光二极管的电流必须是正极流入负极流出。
7．问题讨论参考答案：
（1）执行 被控对象 灯的亮灭
（2）继电器内部有一个用电磁力和弹簧弹力控制的单刀双掷开关，不管开关拨向何方，都会发出声音，因此，当继电器的工作状态连续发生变化时，继电器就会发出“嘀”、“嗒”的声音。
若不用继电器，控制电路不能直接控制转向灯。因控制电路所能输出的功率较小，不能使转向灯泡发光。
（3）将万用电表档位开关置于×1档并调零，分别测量继电器任意两只引脚间的电阻，只有二次指针会摆动，电阻不为零的二只引脚为内部线圈引脚，电阻为零的二只引脚为常闭触点引脚，第5只脚为常开触点引脚。
（4）采用9V灯泡。将灯泡与继电器开关串联，再接到电源中。
活动五 晶闸管抢答器的制作
杭十四中 莫志仁老师提供
本活动说明
根据《电子控制技术教学指导意见》，了解常见无触点继电器，知道晶闸管的构造和电路符号。了解晶闸管的简单的工作原理。知道晶闸管的简单应用电路。.通过晶闸管自动控制器电路的制作活动，了解晶闸管控制电路的基本原理和基本作用。
本活动时间约需90分钟，通过了解电子元件的基础上，按照《活动手册》中的“活动提示”逐步进行安装。特别要注意的是：1、部分元件插入的位置和高度等；2、关于焊接是否符合要求；3、调试时首先检查各元件是否安装正确；教师可以根据实际情况，在学生动手活动时巡回指导，并与学生探讨并作一指导。
教学建议
可控硅是一种新型的半导体器件，它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、动作快以及使用方便等优点，活动导入以可控硅实际应用案例的展示，以激发学生的活动兴趣。
活动提示1：可调电压插座
电路如图，可用于调温（电烙铁）、调光（灯）、调速（电机），使用时只要把用电器的插头插入插座即可，十分方便。
V1为双向二极管2CTS，V2为3CTSI双向可控硅，调节RP可使插座上的电压发生变化。
活动提示2：简易混合调光器
根据电学原理可知，电容器接入正弦交流电路中，电压与电流的最大值在相位上相差90°。根据这一原理，把C1和C2串联联接，并从中间取出该差为我所用，这比电阻与电容串联更稳定。电路中，D1和D2分别对电源的正半波及负半波进行整流，并加到A触发和C1或C2充电。进一步用W来改变触发时间进行移相，只要调整W的阻值，就可达到改变输出电压的目的。D1和D2还起限制触发极的反相电压保护双向可控硅的作用。
活动提示3：可调速吸尘器
这种吸尘器使用可控硅元件构成调速电路，能根据需要控制电机转速，以发迹管道吸力的大小。下图所示的调速电路比较成熟，普遍使用在高档大功率吸尘器中。
活动提示4：光控电子开关
光控电子开关，它的“开”和“关”是靠可控硅的导通和阻断来实现的，而可控硅的导通和阻断又是受自然光的亮度（或人为亮度）的大小所控制的。该装置适合作为街道、宿舍走廊或其它公共场所照明灯，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。
工作原理：电路如上图所示，220V交流电通过灯泡H及整流全桥后，变成直流脉动电压，作为正向偏压，加在可控硅VS及R支路上。白天，亮度大于一定程度时，光敏二极管D呈现底阻状态≤1KΩ，使三极管V截止，其发射极无电流输出，单向可控硅VS因无触发电流而阻断。此时流过灯泡H的电流≤2.2mA,灯泡H不能发光。电阻R1和稳压二极管DW使三极管V偏压不超过6.8V，对三极管起保护作用。夜晚，亮度小于一定程度时，光敏二极管D呈现高阻状态≥100KΩ，使三极管V正向导通，发射极约有0.8V的电压，使可控硅VS触发导通，灯泡H发光。RP是清晨或傍晚实现开关转换的亮度选择元件。
安装与调试：安装时，将装焊好的印制板放入透明塑料盒内并固定好，将它与受控电灯H串联，并让它正对着天幕或房子采光窗前较明亮的空间，避免3米以内夜间灯光的直接照射。调试宜傍晚时进行，调节RP阻值的大小，使受控电灯H在适当的亮度下始点亮。
活动提示5：自动延时照明开关
夜晚离开房间，总要先关掉照明灯。可如果灯开关不在门口，那么关上灯再摸黑走到门口，十分不方便。
本文介绍的一种开关仅用9个元件，可方便地加在原来的开关上，使您的灯在关掉后延时几十秒钟，让您有充足的时间离开房间，免受摸黑之苦。
工作原理：电路原理如下图所示。A、B分别接在原开关两端。合上开关S时，交流电的正半周经D6、R2、R1、D1和可控硅控制极，触发可控硅导通；交流电的负半周经D4、R2、R1、D1和可控硅控制极，触发可控硅导通。可控硅导通后，相当于短路C、D两点，因而A、B两点也经过二极管和导通的可控硅闭合起来。此时照明灯亮。
断开开关S后，由于电容C1经R1、D1和可控硅控制极放电，使可控硅仍有触发电流维持导通。放电电流逐渐减小，一段时间后，可控硅截止，灯灭。此电路延时时间约为40～50秒。
元件选择：可控硅选最大电流1A、耐压400V的。D1、D3～D6可用1N4004。C1用耐压630V、35μF的彩电电容。如果合上开关S灯不亮，可适当减小R1的阻值。
活动提示6：声控音乐彩灯
彩灯控制器的电路如下图，R1、R2、D和C组成电阻降压半波整波电路，输出约3V的直流电供SCR的控制回路用。压电陶瓷片HTD担任声-电换能器，平时调W使BG集电极输出低电平，SCR关断，彩灯不亮。当HTD接收到声波信号后，BG集电极电平升高，SCR即开通，所以彩灯能随室内收录机播出的音乐节奏而闪烁发光。
W可用来调节声控灵敏度，W由大调小时，声控灵敏度愈高，但W过小时，电灯常亮，这时就失去声控作用，使用调试时，将W由大逐渐调小至某一阻值时，电灯即点亮，再将W退回少许（即稍微调大），电灯就熄灭，这时声控灵敏度最高，离HTD二三米远处普通谈话声就能使彩灯闪烁。如嫌灵敏度太高，只要将W调大些即可，电灯长亮不熄，表示BG的放大倍数β值过小，应更换β大些的三极管。电阻均为1/8W碳膜电阻。
活动提示7：简易延时照明灯
本文介绍的这种延时照明灯非常简单，安装也十分方便，将它直接连接于普通开关的两端即可。使用时，打开开关电灯点亮，关灯后由于延时电路的作用使电灯仍亮几秒钟后自动熄灭。本电路安全可靠，适合初学者自制。
电路原理：该延时照明灯的电路如附图所示。延时电路如虚线框内所示。图中K为拉线开关或墙壁开关，当K闭合后，该延时电路不工作，电灯处于正常的发光状态。当K被关断后，该电压一方面经R1向电容C充电，由于在C的充电期间没有电流流过R2，则三极管V一直处于截止状态；另一方面，该电压经R3、R4向可控硅SCR提供触发电压，使可控硅处于导通状态，因此在关灯后电灯亮一段时间。当电容C被充足电后，使三极管V由截止转为导通状态，将可控硅SCR关断，电灯也就熄灭了。
本电路关灯延时期间，延时时间由R1、C的取值来确定，读者也可根据各自需要自行确定。本电路中的可控硅，笔者选用的为单向可控硅，在关灯延时期间电灯的亮度约为开灯时亮度的一半，以适合人们的视觉上的需要，同时又可节能。
电路制作：图中单向可控硅SCR选用MCR100－8，耐压须为600V以上。灯泡的功率不大于100W为宜。二极管VD为1N4007，V为C1815。电阻均为1／8W碳膜电阻。
制作时，用一小块电路板将图中虚线框内各元器件焊装上。最好将本电路装在拉线开关底部凹槽内，用胶水粘牢并将引线接至开关两接线端即可。
活动提示8：单键自锁开关
单键自锁开关说明
1、上电不动作。
2、按钮按下后再释放，继电器吸合。
3、按钮长按时,继电器释放，松开后继电器吸合。
4、按钮点按时：继电器释放 ←→ 吸合循环动作。
5、因为47Ω电阻有压降，继电器可以用DC9V的。
活动提示9：简单的停电自锁开关
电网供电正常时，它象普通开关一样使用。按一下K1，220V交流电经R1和R2分压给双向可控硅提供一触发电压，使双向可控硅导通。可控硅导通后，在电源电压正半周期间，少量电流经R4、D向C充电，同时经R3、R2分压触发可控硅；在负半周期间，C向R3和R2放电并触发双向可控硅，这样使双向可控硅继续导通，保证负载正常工作。一旦电网突然停电，C上的电荷经R3和R2放电。在电网恢复供电后，由于K1常开，C上又无电压，不能使双向可控硅触发导通，电路呈断开自锁状态，因此没有电流流过负载。只有重按一下K1，负载才能正常工作，从而有效地防止了因断电后恢复供电造成的浪费和事故。常闭按钮K2用于正常供电情况下关断电路。
活动提示10：双色彩灯
本彩灯是以多谐振荡器为控制信号，灯光交替闪耀，可给节日晚上（尤其是舞会）增加不少光彩和欢快气氛。
工作原理如下图所示。交流220V电源经C1、VD1、VD2及VD3降压、整流、滤波后，在VD3两端得到3V的稳定电压。多谐振荡器中的VT1、VT2轮流导通，其集电极电流控制双向晶闸管VS1和VS2工作，彩灯将交替闪烁着光彩。
元器件选择：电容C1为0.47μ/400V(涤纶电容)、C2为220μ/6V，C3、C4为50μ/16V。电阻R1为1M/1W，R2、R3为20K／1/4W。二极管VD1、VD2选1N4004。稳压二极管VD3选3V/1W。发光二极管VD4、VD5为FG114001。双向晶闸管VS1、VS2为TLC3A/400V。三极管VT1、VT2为3CK9D，60≤β≤120。
使用方法：
(1)如彩灯不亮，将3V稳压管换成4.5V稳压管。
(2)为防止流过发光二极管VD4、VD5的电流过大，最好在其回路中分别串入一个300Ω的限流电阻。
(3)调整时，改变R1、R2或C1、C2的大小，则可直接控制彩灯相互变化的快慢节奏。
(4)如双向晶闸管VS1、VS2用3A/400V，最好负载功率在300W以下，切忌不可超过最高限额500W。如想增大功率，可选用电流大于3A的晶闸管，但C1的容量还需增加。如原用0.47μ/400V可换成0.68～1μ/400V即可。
(5)本装置采用塑料作外壳，以避免市电源对人的触电，这样更为安全。
活动提示11：可控硅交流调压器
交流调压器采用可控硅调压器。电路简单、装置容易、控制方便的可控硅交流调压器，这可用作家用电器的调压装置，进行照明灯调光，电风扇调速、电熨斗调温等控制。本活动调压器的输出功率达100W，一般家用电器都能使用。
1：电路原理：电路图如下
可控硅交流调压器由可控整流电路和触发电路两部分组成， 从图中可知，二极管D1—D4组成桥式整流电路，双基极二极管T1构成张弛振荡器作为可控硅的同步触发电路。当调压器接上220V交流电通过负载电阻RL经二极管D1—D4整流，在可控硅SCR的A、K两端形成一个脉动直流电压，该电压由电阻R1降压后作为触发电路的直流电源。在交流电的正半周时，整流电压通过R4、W1对电容C充电。当充电电压Uc达到T1管的峰值电压Up时，T1管由截止变为导通，于是电容C通过T1管的e、b1结和R2迅速放电，结果在R2上获得一个尖脉冲。这个脉冲作为控制信号送到可控硅SCR的控制极， 使可控硅导通。可控硅导通后的管压降很低，一般小于1V，所以张弛振荡器停止工作。当交流电通过零点时，可控硅自关断。当交流电在负半周时，电容C又从新充电……如此周而复始，便可调整负载RL上的功率了。
2：元器件选择
调压器的调节电位器选用阻值为470KΩ的WH114-1型合成碳膜电位器，这种电位器可以直接焊在电路板上，电阻除R1要用功率为1W的金属膜电阻外，其佘的都用功率为1/8W的碳膜电阻。D1—D4选用反向击穿电压大于300V、最大整流电流大于0.3A的硅整流二极管,如2CZ21B、2CZ83E、2DP3B等。SCR选用正向与反向电压大于300V、额定平均电流大于1A的可控硅整流器件，如国产3CT
活动提示12：电热毯温控器
市售电热毯一般有高、低两个温度档。使用时，拨在高温档，入睡后总被热醒；拨在低温档，有时醒来会觉得热度不够。为此，笔者制作了这种电热毯温控器，它可以把电热毯的温度控制在一个适宜的范围内。
工作原理：电路如下图所示。图中IC为NE555时基电路；RP3为温度调节电位器，其滑动臂电位决定IC的触发电位V2和阈电位Vf，且V5=Vf=2Vz。220V交流电压经C1、R1限流降压，D1、D2整流，C2滤波，DW稳压后，获得9V左右的电压供IC用。室温下接通电源，因已调V2Vz，V6≥Vf时，IC翻转，③脚变为低电位，BCR截止邮电局热丝停止发热，温度开始逐渐下降，BG1的Iceo随之逐渐减小，V2、V6降低。当V6元件选择：BG1可选用3AX、3AG等PNP型锗管；BCR用400V以上小型塑封双向可控硅，其它元件可按图标选用。
制作要点：热敏传感器BG1可用耐温的细软线引出，并将其连同管脚接头装入一电容器铝壳内，注入导热硅脂，制成温度探头。使用时，把该探头放在适当部位即可。
活动提示13：安全省电的按键式床头灯
一盏延时式床头灯，对于许多读者在夜晚使用是很方便的。本文介绍的按键式床头灯能安全和方便的要求，电路原理如下图所示。
该床头灯由节电型单稳态电路和亮度可控照明灯两部分组成。两部分靠光电耦合器耦合，电气部分完全独立，使用十分安全。当K1断开时，VT1截止，其集电极电压为0V，VT2截止，NE555第①脚接地端开路而不工作，此时，电路的耗电仅为VT1、VT2的穿透电流，约3～5μA，四节电池能使用一年半以上。按下K1后，VT1饱和导通，R3两端电压接近电源电压，VT2饱和导通，NE555工作，此时，NE555第②脚由高电平变为低电平，而且低于1/3的电源电压，NE555翻转，第③脚输出高电平，其一路能过R7驱动光电耦合器4N25，使双向可控硅VS导通，床头灯H点亮；另一路通过二极管VD1、电阻R6向VT2提供足够大的偏流，维持VT2饱和导通，此时，即使K1断开，VT2的工作状态也不变，即NE555的暂稳状态不变。在此期间，电源经R5为C1充电，使C1两端电压不断升高，当C1两端电压大于2/3电源电压时，通过NE555的放电端第⑦脚放电，NE555的暂稳态结束，第三③脚由高电平变为低电平，VT2截止，进入另一个稳定状态，只有在K1再次接通时，NE555才再次进入暂稳态，床头灯再次点亮。
该床头灯所用元件型号及数据如附图所示，无特殊要求。整个床头灯安装容易，调试简单，只要安装无误，就能正常使用。若延时时间太短，可加大R5的阻值或C1的容量，反之亦然。安装时将按键部分外置，其余元件装入塑料盒内，以确保使用安全。
活动六 集成直流稳压电源的制作
顾翔立老师提供
一、本活动说明
根据《通用技术学科教学指导意见》，第二节闭环电子控制系统的设计及其应用安排有4课时。教学目标是使学生能设计和安装简单的闭环电子控制系统，并进行调试和交流。
本次活动所需时间为1课时在通用技术专用教室完成，在考虑学生的知识水平和符合标注要求的前提下，化解了设计电路原理图的难点，把重点放在电子控制系统的应用上。使用集成电路套件，减少了焊接和故障，大多数学生都能获得成功。
二、教学建议
1、利用电烙铁预热过程，教师简要讲解直流稳压电源的组成与原理，重点解答为什需要稳压这一过程。
提示：
（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电
（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
2、讲解串联型稳压电路的工作原理，重点突出负反馈作用，介绍lm317集成稳压块的性能。
提示：
317系列稳压器输出连续可调的正电压，可调范围为6V—13V，最大输出电流 为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。
3、指导学生进行焊接。对不正确的焊接操作及时纠正。
提示：
直流稳压电源电路板较小，其中最大的元器件是变压器，变压器的漆包线（尤其初级线圈）较细，应放在最后安装，否则会给后续的安装任务造成麻烦或扯断线圈引脚。在焊接初级线圈与外壳的插座金属片时，要注意以下两点：1漆包线要刮漆，2由于金属片面积较大，电烙铁放在金属片上的时间要足够，否则容易虚焊，但过长的时间也要注意烫坏外壳的塑料。
4、安装完毕后，强调必须通过老师的检测，才可用通电试验。
提示：
直流稳压电源元件较少，且有质量可靠套件购买，对于已经具备一定焊接水平的学生来说，可用在半节课时间完成。本次活动采用的是变压器直接接通220v交流电，所以应格外注意安全。电路板、变压器等应全部安装在塑料外壳内。未经老师检查不允许通电试验。发现异常情况应立刻断电，在老师现场指导下进行检查。
活动七 红外线遥控接收系统的设计与制作
台州中学 刘德岳老师提供
一、活动说明
本活动是配合教材第五章第二节“遥控电子控制系统的设计与应用”而安排的。由于课时的限制，不能制作整套遥控系统，本活动利用任何一款家用电器遥控器作为红外线遥控信号发射器，根据发射器有无红外线信号来控制其它电器。通过本活动的制作与调试，进一步理解遥控系统的组成与应用，尤其是遥控接收系统。在活动中
本活动时间约需70分钟，一般安排在第二节“遥控电子控制系统的设计与应用”中“遥控系统的组成、分类及其应用”之后，教师也可根据教学情况安排在“简单红外遥控系统的设计安装和调试”之后。按照《活动手册》中的“活动提示”一步步进行活动。教师也可以根据实际情况，灵活处理该活动。
二、教学建议
1．本活动的导入可以采用活动描述提供的方式，教师也可以采用其它例子或其它方式来导入本活动。
2．关于器材准备，实验室任何一款家用电器遥控器1个以供试验时作为红外线发射器用。最好能准备一组隔离电源（输入220V 输出220V），使试验更加安全。
3．活动提示1：工作原理仅需针对遥控接收电路的组成来进行讲述。遥控接收器相当于遥控接收控制系统中的控制器，一般由接收电路、放大电路、解调电路、指令译码电路、驱动电路，后接执行器。在本活动中，红外线接收专用集成电路SFH506-38就已经包括了红外线接收电路和放大电路，由D3、D4、C4、R2、V1组成解调电路，R3、R4、R5、R6、R7、R8、C5、C6、D5、D6、V2、V3构成译码电路，D7、R9、V4组成驱动电路，R1、C1、D1、D2、C2构成电源供电电路，具体参见图7-1。
4．活动提示2：认识元器件。电阻器由学生结合附录中有关电阻器色标法的内容进行认读，电容器的认读可参考教材附录P120页至P122页的内容，三极管S9014、D8050的引脚排列参见活动三，二极管有白圈或黑圈的一端为负，发光二极管长引脚的电极为正极，电解电容器的电极有正、负之分(参见活动四)，长脚为正。红外线接收管的引脚排列见活动手册图7-1。各元件规格见表7-1。让学生在认识元器件的过程中观察电路板，熟悉元件在电路板中的位置。
5．活动提示3：由于本活动电路相对复杂，元件数量较多，很容易出现元器件安装错误，要特别引起注意。电源电路暂不安装，继电器触点引脚不与其它电路相连，等其它电路安装、试验正常后再安装。本步骤是活动的关键，将元器件正确地安装到电路板上，如果有任何一个元件出现差错，均可导致电路不能正常工作。安装元件的次序必须是从低到高、从小到大、先卧式后立式，特别要注意三极管的管脚或朝向，二极管、发光二极管和电解电容器的正、负极不能弄错（图7-4中D1的方向错了）。焊接时任何相邻二个焊点不能连在一起，焊点呈圆锥形，每个焊点表面光亮且形状相似，红外线接收集成电路、发光二极管和继电器引脚的焊接时间不宜过长，否则会引起元件损坏；焊接后立式元件应与电路板保持垂直，卧式元件应躺在电路板上。用斜口钳剪多余引脚时，必须是剪断，剪的位置是焊点圆锥形的锥顶，切不可剪了一半再将引脚拉断，否则很容易导致电路板铜箔脱落。
6．关于测试。为了保证测试安全，必须采用稳压电源为本电路供电。教师主要检查元器件安装有没有错误、焊点有无粘连、电源连接是否正确。正常情况每按一次遥控器，发光二极管和继电器的状态改变一次。
7．问题讨论参考答案：
（1）红外线接收集成电路是用来接收红外线信号，将红外线信号转换成电信号并由内部放大电路进行放大后输出。
（2）电视机遥控器上各个按键的功能，对于本电路是一样的，因为本电路中的解调电路和译码电路比较简单，只译出遥控信号的有无，不能译出每个按键的具体内容。
（3）通过试验，用课本将遥控器与接收器隔开，遥控器将发挥不了作用。因为红外线是光线，在这样的情况下是直线传播的。
输入
电极
控制
三极管组成的电路
输出
水泵的开与关
输入
预设的水位
控制（处理）
电子线路板
输出
（水）
被控对象
（贮水箱）
检测
水位电极
短脚为负极
负极
E:发射极
B:基极
C:集电极
负 极
长脚为正极