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微原课设

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第二章交叉路口交通指示灯控制器

一、实训目的

1、掌握利用8253定时/计数器芯片进行定时的基本方法

2、掌握8255并行接口芯片的基本输入/输出控制方法

3、掌握数码管显示控制的方法

二、实训设备

TDN86/51教学实验系统。

三、实训内容

利用8253作为定时器,8255作为输入输出接口,控制数码管的时间显示。

1、硬件连接图

硬件连接说明:

①8253和8259采用系统连接,8253的定时器通道0,输入频率为1.19MHz,输出产生0.05秒的定时信号,通过8259的IR0向CPU申请中断,即每产生一次中断,则说明定时0.05秒。

②8255的A口输出,控制8个发光二极管的亮灭,作为指示灯,实际只用二个绿灯和红灯。

③8259的B口输出,作为4个数码管的笔划码,其显示码与显示数据的关系如下表;C口

④8259的C口输入,根据开关K1~K4的值,设置通行时间从00~90秒,间隔10秒。

2、程序流程图

主程序流程如下:中断处理程序如下:

3、程序

;十字路口交通控制器

DA TA SEGMENT

SETTIME DB ? ;用户设置的通行时间

NOWTIME DB ? ;当前计时时间

TIME1 EQU 10

TIMEOT1 DB TIME1 ;0.5秒定时单元

TIME2 EQU 2

TIMEOT2 DB TIME2 ;1秒定时单元

FLAG DB 1 ;闪烁标志

ONOFF DB 1 ;亮灭标志

LEFT DB 1 ;南北向和东西向标志

TAB DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;0~9的显示码

DA TA ENDS

STACK SEGMENT STACK

DW 64 DUP(?) ;定义堆栈段

STACK ENDS

CODE SEGMENT ;代码段定义

ASSUME CS:CODE,DS:DATA ;段指定

START: MOV AX,DA TA

MOV DS,AX

PUSH DS ;当前用户DS段入栈保存

MOV AX,0000H

MOV DS,AX ;修改DS=0000H,指向中断矢量表所在段

MOV AX,OFFSET IRQ0 ;取出中断处理子程序的入口偏移地址(以0为基准)

ADD AX,2000H ;修正,实际地址=装入地址的偏移量+相对于0起始的偏移量

MOV SI,0020H ;IR0中断矢量号为08H,处于矢量表的20H~23H

MOV [SI],AX ;将偏移地址装入矢量表

MOV AX,0000H

MOV SI,0022H

MOV [SI],AX ;将段地址(0000H)装入矢量表

POP DS ;恢复用户数据段DS

MOV AL,0FCH ;D1,D0位复位为0

OUT 21H,AL ;写入OCW1(IMR);开放8259A的IR1和IR0中断

MOV AL,34H ;设定8253通道0的工作方式,00110100B

OUT 43H,AL ;CH0采用先写低8位,后写高8位,方式2,二进制计数

MOV AX,59500 ;计数初值为59500,输出20HZ信号,定时0.05秒

OUT 40H,AL ;写入CH0

OUT 40H,AL

STI ;开中断

MOV AL,88H ;写入8255A的方式控制字,设定工作方式为10001000B

OUT 63H,AL ;即A口方式0输出,C口高4位输入,B口方式0输出,C 口低4位输出

IN AL,62H ;循环读出C口的四个开关状态(PC4~PC7)

AND AL,0F0H ;高四位为00~90秒

MOV SETTIME,AL ;读取用户设定的通行时间

MOV NOWTIME,AL

A1: MOV AL,FLAG

TEST AL,01H

JZ A2 ;不闪烁,则转显示

MOV AL,ONOFF ;闪烁标志为1,闪烁,则测试是亮,还是灭

TEST AL,01H

JNZ A2 ;为1,说明亮,则转A2

MOV AL,0FH

OUT 62H,AL

MOV AL,00H

OUT 61H,AL ;灭,则关闭显示

JMP A3

A2: MOV AL,NOWTIME ;取出当前剩余时间的低位

AND AL,0FH

MOV BX,OFFSET TAB

XLAT ;查表转换为显示码

OUT 61H,AL

MOV AL,05H ;PC0~PC3为0101B,允许X2、X4数码管选通

OUT 62H,AL

CALL DALEY

MOV AL,NOWTIME

MOV CL,4

ROR AL,CL

AND AL,0FH ;取出当前剩余时间的高位

MOV BX,OFFSET TAB

XLAT

OUT 61H,AL

MOV AL,0AH

OUT 62H,AL ;PC0~PC3为1010B,允许X1、X3数码管选通

CALL DALEY

A3: MOV AL,LEFT

JZ A5 ;测试是南北向通行,还是东西向通行

MOV AL,FLAG ;东西向通行

TEST AL,01H ;测试是否应让黄灯亮

JZ A4 ;不是东西向的黄灯亮,则转东西向绿灯亮(南北向红灯亮)MOV AL,ONOFF ;东西向黄灯亮(南北向红灯亮)

TEST AL,01H

JNZ A4 ;测试亮灭

MOV AL,0FFH ;关指示灯

OUT 60H,AL

JMP EXIT

A4: MOV AL,77H ;东西向绿灯亮(南北向红灯亮)

OUT 60H,AL

JMP EXIT

A5: MOV AL,FLAG ;南北向通行

TEST AL,01H ;测试是否应让黄灯亮

JZ A6 ;不是南北向的黄灯亮,则转南北向绿灯亮(东西向红灯亮)MOV AL,ONOFF ;南北向黄灯亮(东西向红灯亮)

TEST AL,01H

JNZ A6 ;测试亮灭

MOV AL,0FFH ;关指示灯

OUT 60H,AL

JMP EXIT

A6: MOV AL,0EEH ;南北向绿灯亮(东西向红灯亮)

OUT 60H,AL

EXIT: JMP A1

;8259A的IR0中断处理子程序(8253的CH0每来59500个脉冲后(定时0.05秒),则执行下面的中断处理程序一次)

IRQ0: PUSH AX

MOV AL,TIMEOT1

DEC AL

JZ IRTIME1

MOV TIMEOT1,AL

JMP IREXIT ;不到0.5秒,则退出

IRTIME1:MOV TIMEOT1,TIME1 ;0.5秒定时时间到,重装初值

MOV AL,ONOFF

XOR AL,01H

MOV ONOFF,AL ;取反亮灭标志

MOV AL,TIMEOT2

DEC AL ;1秒定时单元减1

JZ IRTIME2

MOV TIMEOT2,AL ;1秒不到,保存,退出

JMP IREXIT

IRTIME2:MOV TIMEOT2,TIME2

MOV AL,NOWTIME

SUB AL,1

DAS

CMP AL,0

JNZ IRTIME3

MOV AL,SETTIME

MOV NOWTIME,AL ;重装通行时间

MOV AL,LEFT

XOR AL,01H

MOV LEFT,AL ;南北向与东西向通行转换

MOV FLAG,00H ;闪烁标志复位(不闪)

JMP IREXIT

IRTIME3:MOV NOWTIME,AL

CMP AL,04H ;剩余时间小于4秒,则闪烁

JAE IRTIME4

MOV FLAG,01H

JMP IREXIT

IRTIME4:MOV FLAG,00H ;>3秒,则不闪烁

IREXIT: MOV AL,20H ;常规EOI中断结束指令

OUT 20H,AL ;写入8259A的OCW2

POP AX

IRET ;中断返回

;延时子程序

DALEY: PUSH CX

MOV CX,0010H ;置内循环次数

DALEY1:LOOP DALEY1 ;共循环0010H次,以完成延时

POP CX

RET

CODE ENDS

END START

四、实训步骤

1、根据实际要求,设计程序功能,画出硬件连接示意图。

2、在TDN86/51实验箱上,实现硬件连接。如上硬件连接图。

3、掌握8255、8253和8259芯片功能及程序设计方法,掌握数码管的显示程序设计。

4、画出程序的流程图,包括主程序和中断处理子程序。

5、程序设计。

6、上机调试程序,实现实际要求功能。

选修四《原电池》教学设计

选修四《原电池》教学设计 宜昌市第七中学龚韦韦 一、说教材 (1)教材中的地位与作用 本节课内容选至人教版普通高中课程标准实验教科书(化学必修4)第四章第一节《原电池》的第一课时,以必修2“化学能与电能”为基础,进一步介绍原电池的组成和工作原理,增加了盐桥的内容。在此之前学生学习过的氧化还原反应,能量之间转换,电解质,金属活泼性等化学知识及物理电学的相关知识,已为本节课的学习做好了一定知识储备;同时原电池的原理又为后面金属的腐蚀和防护,其它常见电池的原理及电解原理等重要电化学知识的学习奠定了基础。它是电化学学习的基础内容也是核心内容。 (2)三维教学目标 化学课程标准中指出高中化学不仅要学习化学基础知识,还应具备一定的化学实验能力,结合这一要求,确定本课的三维目标如下: 1.知识与技能目标 (1)在必修2的基础上,进一步学习原电池的工作原理,探究简单原电池的不足和改进。 (2)能设计并完成带盐桥的原电池的设计。 (3)形成完备的原电池概念,理解构成原电池的条件。 2.过程与方法目标 (1)通过实验活动建构原电池模型。 (2)实验设计感悟科学探究的思路和方法。 3.情感态度目标 通过对实验的交流讨论,培养学生严谨、认真的学习态度,掌握科学的学习方法。 (3)教学重难点 教学重点:带盐桥的原电池的工作原理 教学难点:根据原电池的工作原理设计原电池 二、说学情 通过前面的学习,学生已经具备一定的电化学基础知识和分析问题的能力和一定的实验探究能力。但知识迁移能力、发散思维和创新思维能力等方面有待培养和提高。所以本节课学生通过:实验探究—合作讨论—分析推理—比较归纳—实验设计,实现知识的总结和能力的提升。 三、说教法 本课主要采用情境激学法、问题探讨法、实验探究法,比较归纳法和分析推理法等教学方法,更好地突出本课重点,突破难点,完成教学任务。同时在教学中还合理地运用多媒体等辅助手段,便于达到预期的教学效果。 四、说程序 本节课的主要流程共分为5步,依次为 创设情景巩固复习(3分钟)——发现问题分析原因(5分钟)——实验探究交流讨论(10分钟)——解决问题总结提升(15分钟)——设计实验应用探究(5分钟) 五、具体教学过程 1、创设情景,引入课题。 【学生活动一】学生观看新能源汽车视频 【设计意图】抓住学生兴趣,吸引学生注意,引出学习课题

高中化学 原电池原理

原电池原理 一.原电池 1.能量转化:原电池是__________________________________________________的装置。 2.原电池构成条件:(1)金属活泼性不同的两个电极 (2)电解质溶液 (3)电极、电解质溶液构成闭合回路 3.结构:内电路——电解质溶液、电极 导电微粒:自由移动离子(阳离子往正极移动,阴离子往负极移动) 外电路——电极(与导线) 导电微粒:自由移动电子(电子由负极经过导线流向正极,电流由正极流向负极)电极:根据活泼性的不同,分为负极(金属活泼性强) 正极(金属活泼性弱)。 正极:通常是活泼性较弱的金属或非金属导体,电子流____(填“出”或“入”)的一极,电极上发生________(填“氧化”或“还原”反应)。 负极:通常是活泼性较强的金属,电子流_____(填“出”或“入”)的一极,电极被________(填“氧化”或“还原”),电极发生________(填“氧化”或“还原”反应)。 4.反应特点:自发的氧化还原反应 5.工作原理:负极失电子经导线流向正极形成电流,内电路自由移动的离子定向运动传递电荷 【例题】下列关于原电池的叙述中正确的是() A.原电池能将化学能转变为电能 B.原电池负极发生的电极反应是还原反应 C.原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极 D.原电池的电极只能由两种不同的金属构成 【练习题1】在如图所示的装置中,a的金属性比氢要强, b为碳棒,关于此装置的各种叙述不正确的是() A.碳棒上有气体放出,溶液pH变大 B.a是正极,b是负极 C.导线中有电子流动,电子流从a极到b极 D.a极上发生了氧化反应 【练习题2】人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池,它在放电时的电极反 应为:Zn + 2OH––2e–=ZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e–=2Ag + 2OH– 据此判断氧化银是() A.负极,并被氧化B.正极,并被还原

管式加热炉串级系统控制过控课设解析

学号1422060213 天津城建大学 过程控制课程设计 设计说明书 串级温度控制系统设计 起止日期:2017 年7 月 3 日至2017 年7 月7 日 学生姓名侯亚东 班级14自动化2班 成绩 指导教师(签字) 控制与机械工程学院 2017年7月7日

天津城建大学 课程设计任务书 2016 -2017学年第 2学期 控制与机械工程 学院 自动化专业 班级 14自动化2班 姓名 侯亚东 学号 1422060213 课程设计名称: 过程控制 设计题目: 串级温度控制系统设计 完成期限:自 2017 年 7 月 3 日至 2017 年 7 月 7 日共 1 周 设计依据、要求及主要内容: 一、设计任务 管式加热炉系统,考虑将燃烧室温度作为副变量,烧成温度作为主变量,主、副对象的传递函数分别为: 2017()81 s G s e s -=+,021()(101)(201)G s s s =++ 试采用串级控制设计温度控制系统,具体要求如下: 1) 进行控制方案设计,包括调节阀的选择、控制器参数整定,给出相应的闭环系统原理图; 2) 进行仿真实验,给出系统的跟踪性能和抗干扰性能; 3)说明不同控制方案对系统的影响。 二、设计要求 采用MATLAB 仿真;需要做出以下结果: (1) 超调量 (2) 峰值时间 (3) 过渡过程时间 (4) 余差 (5) 第一个波峰值 (6) 第二个波峰值 (7) 衰减比 (8) 衰减率 (9) 振荡频率 (10)全部P 、I 、D 的参数 (11)PID 的模型 (12)设计思路 三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。

机械原理课程设计,详细

目录 一、设计题目 (2) 1、牛头刨床的机构运动简图 (2) 2、工作原理 (2) 二、原始数据 (3) 三、机构的设计与分析 (4) 1、齿轮机构的设计 (4) 2、凸轮机构的设计 (10) 3、导杆机构的设计 (16) 四、设计过程中用到的方法和原理 (26) 1、设计过程中用到的方法 (26) 2、设计过程中用到的原理 (26) 五、参考文献 (27) 六、小结 (28)

一、设计题目 ——牛头刨床传动机构 1、牛头刨床的机构运动简图 2、工作原理 牛头刨床是对工件进行平面切削加工的一种通用机床,其传动部分由电动机经 带传动和齿轮传动z 0—z 1 、z 1 、—z 2 ,带动曲柄2作等角速回转。刨床工作时,由导 杆机构2、3、4、5、6带动刨刀作往复运动,刨头右行时,刨刀进行切削,称为工 作行程;刨头左行时,刨刀不进行切削,称为空回行程,刨刀每切削完一次,利用 空回行程的时间,固结在曲柄O 2 轴上的凸轮7通过四杆机构8、9、10与棘轮11和棘爪12带动螺旋机构(图中未画),使工作台连同工件作一次进给运动,以便刨刀继续切削。

二、原始数据 设计数据分别见表1、表2、表3. 表1 齿轮机构设计数据 设计内容齿轮机构设计 符号n01d01 d02 z0 z1 z1’m01 m1’2n2 单位r/min mm mm mm mm r/min 方案Ⅰ1440 100 300 20 40 10 3.5 8 60 方案Ⅱ1440 100 300 16 40 13 4 10 64 方案Ⅲ1440 100 300 19 50 15 3.5 8 72 表2 凸轮机构设计数据 设计内容凸轮机构设计 符号L O2O4 L O4D φ[α]δ02 δ0 δ01δ0/ r0 r r 摆杆运动规 律单位mm mm °°°°°°mm mm 方案Ⅰ150 130 18 45 205 75 10 70 85 15 等加速等减 速 方案Ⅱ165 150 15 45 210 70 10 70 95 20 余弦加速度方案Ⅲ160 140 18 45 215 75 0 70 90 18 正弦加速度方案Ⅳ155 135 20 45 205 70 10 75 90 20 五次多项式 表3 导杆机构设计数据 设计内容导杆机构尺度综合和运动分析 符号K n2L O2A H L BC 单位r/min mm 方案Ⅰ 1.46 60 110 320 0.25L O3B 方案Ⅱ 1.39 64 90 290 0.3L O3B 方案Ⅲ 1.42 72 115 410 0.36L O3B 表4 机构位置分配表 位置号位置 组 号 学生号 A B C D 1 1 3 6 8/ 10 2 5 8 10 7/ 1/ 4 7 8 10 1 5 7/ 9 12 2 1/ 4 7 8 11 1 3 6 8/ 11 2 5 7/ 9 11 1/ 3 6 8/ 11 3 2 5 7/ 9 12 1/ 4 7 9 12 1 3 6 8/ 12 2 4 7 8 10

过控课设

汽包水位是锅炉运行的主要指标之一,是一个非常重要的被控量。维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1)水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽温度急剧下降,该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性和经济性。(2)水位过低,则由于汽包内的水量转少,而负荷很大时,如不及时调节就会使汽包内的水全部液化,导致水冷壁烧坏,甚至引起爆炸。因此,锅炉汽包水位必须严加控制。 1控制系统的整体分析: 1.1影响汽包水位的主要因素 1)给水流量W 2)主蒸汽流量D 3)燃料量B 1.2控制指标:保证给水流量W和主蒸汽流量D保持平衡,维持汽包水位H在较小范围内波动。 1.3汽包水位控制对象的动态特性分析 做各种主要影响因素的阶跃扰动,记录并分析汽包水位的响应曲线 1)给水扰动: Matlab仿真如图1: 图1:给水扰动Matlab仿真 运行结果如图2:

图2:给水扰动下的水位响应曲线 由被控对象在给水量扰动下的水位阶跃响应曲线,可以看出该被控对象无自平衡能力,且有较大的迟延,因此应采用串级控制,将给水流量的扰动消除在采用带比例作用的副调节回路中,以保证系统的稳定性。 2)蒸汽扰动: Matlab仿真如图3: 图3:蒸汽扰动Matlab仿真 运行结果如图4: 图4:蒸汽扰动下的水位响应曲线

由仿真结果看出对象在蒸发量D扰动下,水位阶跃反应曲线有一段上升的过程,表现有“虚假水位”现象,(出现虚假水位现象的原因:当负荷突然增加,蒸汽流量增加,汽包的压强变小,导致水气化,导致水位升高,同样的,当负荷突然减小,蒸汽流量减小,汽包的压强变大,导致水中气泡液化,水位降低,这两种情况都会出现虚假水位现象。)这种现象的反应速度比内扰快,为了克服“虚假水位”现象对控制系统的不利影响,应考虑引入蒸汽流量的补偿信号。 通过上述对被控对象的动态特性分析,确定采用串级前馈三冲量控制系统: 1)因为串级系统可以有效克服二次干扰,尤其是本系统是有纯迟延环节, 可以有效提高系统的快速性和准确性,改善了系统的动态特性,此外, 串级系统对负荷的变化有一定的自适应能力。 2)通过静态前馈环节的加入,也可以有效改善负荷变化(蒸汽流量变化) 带来的“虚假水位”现象,当蒸汽流量D突然阶跃增加,由于虚假水位 现象会使水位增加,错误地使调节机构减小给水量,但引入前馈后,D 的增加通过副回路的比例作用又使得调节机构增加给水量,所以通过合 适的参数整定,将会有效克服“虚假水位”现象。 1.4,系统框图、控制系统流程图及SAMA图如下所示: 图5:控制系统框图

机械原理课程设计压片成型机

机械原理课程设计 说明书 设计题目:压片成形机学院:汽车与交通学院班级:车 辆102 姓名:xxx 学号: 指导老师:韦丹柯 目录 1?设计题目 (1) 2?工作原理及工艺动作过程 (3) 3?设计原始数据及设计要求 (4) 4?功能分解及机构选用 (5) 5?重要机构方案评估及数据 (10)

6.总设计方案图及各执行机构的尺寸计算 (13) 7?心得体会 (15) 8?参考书目 (15) 1?设计题目:压片成形机 设计自动压片成形机,将具有一定湿度的粉状原料(如陶瓷干粉、药粉)定量送入压形位置,经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程(送料、压形、脱离)均自动完成。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂(片)等。 2.工作原理及工艺动作过程 1.干粉料均匀筛入圆筒形型腔。 2.下冲头下沉3mm,预防上冲头进入型腔是粉料扑出。 3.上、下冲头同时加压,并保持一段时间。 4.上冲头退出,下冲头随后顶出压好的片坯。

21 其工艺动作的分解如图1、2、3、4 料筛 儿3 .设计原始数据及设计要求 1、.压片成形机设计数据 、 、下 电动机转速/(7mi 1 型 50 5 讥冲头压力/N : 1 50 000; 机器运转不 生产率/(片/min ---- 下冲— 均匀系数/ 5 : 0.10; 2、上冲头、下电头、送料筛的设计要求 1).上冲头完成往复直下冲运动(铅锤上下) ,下移至终点后有短寸间的停歇, 起保压作用,保压时间为0.4秒左右。因冲头上升后要留有料筛进入的空 5.料筛推出片坯。间,故冲头行程为90 ~ 100mm。因冲头压力较大,因而加压机构应 有增力功能(如图1.2a )。 (2).下冲头先下沉3mm ,然后上升8mm ,加压后停歇保压,继而上升16mm ,将成型片坯顶到与台面平齐后停歇,待料筛将片坯推离冲头后,再下移21mm ,到粉料 片 冲 ):10;

过控课设蒸发器前馈-反馈控制

过控课设目录 第一章前馈-反馈控制与设计任务 (2) 1.1 前馈控制 (2) 1.2 反馈控制 (2) 1.3 设计任务 (2) 1.4 设计要求 (2) 1.5 设计报告 (2) 第二章前馈-反馈系统 (2) 2.1 前馈控制系统的组成 (3) 2.2 前馈控制系统的特点 (3) 2.3 前馈-反馈复合控制系统特性分析 (4) 第三章前馈-反馈仿真分析 (7) 3.1 系统分析 (7) 3.2 静态系统仿真图 (8) 3.2 动态系统仿真 (9) 3.3 系统跟踪性能与抗干扰性能 .............................................. . 9 第四章总结 .. (11) 参考文献 (12)

第一章前馈-反馈控制与设计任务 1.1 前馈控制 前馈控制(英文名称为Feedforward Control),是按干扰进行调节的开环调节系统,在干扰发生后,被控变量未发生变化时,前馈控制器根据干扰幅值,变化趋势,对操纵变量进行调节,来补偿干扰对被控变量的影响,使被控变量保持不变的方法。 1.2 反馈控制 反馈控制(英文名称为Feedback Control),是指从被控对象获取信息,按照偏差的极性而向相反的方向改变控制量,再把调节被控量的作用馈送给控制对象,这种控制方法称为反馈控制,也称作按偏差控制。反馈控制总是通过闭环来实现的。反馈控制的特点:反馈控制的特点有:按偏差进行调节;调节量小,失调量小;能随时了解被控变量变化情况;输出影响输入(闭环)。反馈控制必须有偏差才能进行调节,调节作用落后于干扰作用;调节不及时,被控变量总是变化的。 1.3 设计任务 蒸发器的控制通道传递函数为,G01(s)=Wo(s)= 0.94/(55s+1)e-6s,扰动通道特性为G02(s)=Wf(s)=1.05/(41s+1)e-8s试设计前馈-反馈控制系统,具体要求如下: 1.4 设计要求 1) 采用matlab仿真分析不同形式前馈控制器对系统性能的影响; 2)采用matlab仿真分析不同形式前馈-反馈控制器对系统性能的影响; 3) 选择一种较为理想的控制方案进行设计,给出相应的闭环系统原理图; 4)进行仿真实验,给出系统的跟踪性能和抗干扰性能。 1.5 设计报告 课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。 第二章前馈-反馈系统 2.1 前馈控制系统的组成 在热工控制系统中,由于被控对象通常存在一定的纯滞后和容积滞后,因而从干扰产生到被调量发生变化需要一定的时间。从偏差产生到调节器产生控制作用以及操纵量改变到被控量发生变化又要经过一定的时间,可见,这种反馈控制方案的本身决定了无法将干扰对被控量的影响克服在被控量偏离设定植之前,从而限制了这类控制系统控制质量的进一步提高。考虑到偏差产生的直接原因是干扰作用的结果,如果直接按扰动而不是按偏差进行控制,也就是说,当干扰一出现调节器就直接根据检测到的干扰大小和方法按一定规律去控制。由于干扰发生后被控量还未显示出变化之前,调节器就产生了控制作用,这在理论上就可以把偏差彻底消除。按照这种理论构成的控制系统称为前馈控制系统,显然,前馈控制对于干扰的克服

机械原理课程设计

机械原理课程设计 目录 1 1 4 5 5 6 6 7 8 最终设计方案9 10 10 13 13 14 14 14 15

15 (二) (15) 16 16 17 17 18 心得体会 (18)

一.题目:汽车风窗刮水器 课程设计目的和任务 下雨的时候,大车小车前档风玻璃上的雨刮器就会齐齐动作,两只雨刮片以固定的转轴柱为中心作摆动,将前档风玻璃的雨水刮去,还司机一个有效的视野。雨刮器看似简单,实际上构造并不简单。雨刮器总成含有电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等。当司机按下雨刮器的开关时,电动机启动,电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂,摆臂带动四连杆机构,四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动,最后由转轴带动雨刮片刮扫挡风玻璃。生活中我们发现,雨下得很大时使用雨刷感觉不错,可是当下小雨启动雨刷时,就会发现雨刷会在玻璃面上留下擦拭不均的痕迹;还有,有的时候会卡在玻璃上造成视线不良。这种情况表明雨刷已硬化。若排除此故障,应先了解一下雨刷的工作原理。原来,雨刷是借马达的转动作用,靠连接棒转变成一来一往的运动,并将此作用力传达至雨刷臂及雨刷本身。当雨刷的橡胶部分硬化时,雨刷便无法与玻璃面紧密贴合,或者雨刷一有了伤痕便会造成擦拭上的不均匀,形成残留污垢。有些人认为雨刷片的长度越长、刷的面积越大、视野越好。其实,雨刮器片并非越长越好。加长雨刷片长度虽然可以增加视野可见的范围,但相对地也会增加雨刮器马达、雨刮杆的负担。当然,要加长当然可以,但要保证绝不能妨碍雨刮器的正常工作。 课程设计内容和基本要求 机械原理课程设计是在机械原理课程完成后集中进行的教学环节,它是在教师指导下由学生独立完成的。每个学生都应明确课程设计的任务和要求,拟定设计计划,保证设计进度、设计质量,按时完成课程。在设计过程中,提倡独立思考、深入钻研,主动地、创造性地进行设计工作。要求设计态度严肃认

过控课程设计 1

1 前言 本设计是针对《化工设备机械基础》这门课程所安排的一次课程设计,是对这门课程的一次总结,要综合运用所学的知识并查阅相关书籍完成设计。 本设计的液料为液氨,它是一种无色液体。氨作为一种重要的化工原料,应 ,分子量17.03,相对密度0.7714g/L,熔点-77.7℃,沸点 用广泛。分子式NH 3 -33.35℃,自燃点651.11℃,蒸汽压1013.08kPa(25.7℃)。蒸汽与空气混合物爆炸极限16~25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。 设计基本思路:本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素,结合给定的工艺参数,机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序,分别对储罐的筒体、封头、人孔接管、人孔补强、接管、管法兰、液位计、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准,设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件,也有一些设备没有相应标准,则选择合适的非标设备。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准,这样让设计有章可循,并考虑到结构方面的要求,合理地进行设计。

2 设计选材及结构 2.1 工艺参数的设定 2.1.1 设计压力 根据《化学化工物性数据手册》查得40℃蒸汽压为1.555Mp(绝对压力),可以判断设计的容器为储存内压压力容器,按《压力容器安全技术监察规程》规定,盛装液化气体无保冷设施的压力容器,其设计压力应不低于液化气40℃时的饱和蒸汽压力,可取液氨容器的设计压力为Pc=1.1×1.555=1.7105 Mpa,属于中压容器。而且查得当容器上装有安全阀时,取1.05~1.3倍的最高工作压力作为设计压力;所以取1.7105 Mpa的压力合适。6.0Mpa≤Pc≤10Mpa属于中压容器。 2.1.2 筒体的选材及结构。设计温度为40摄氏度,在-20~200℃条件下工作属于常温容器。 根据液氨的物性选择罐体材料,碳钢对液氨有良好的耐蚀性腐蚀率在0.1㎜/年以下,且又属于中压储罐,可以考虑20R和16MnR这两种钢材。如果纯粹从技术角度看,建议选用20R类的低碳钢板, 16MnR钢板的价格虽比20R贵,但在制造费用方面,同等重量设备的计价,16MnR钢板为比较经济。所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。钢板标准号为GB6654-1996。筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体,制造容易,安装内件方便,而且承压能力较好,这类容器应用最广。 2.1.3 封头的结构及选材。 封头有多种形式,半球形封头就单位容积的表面积来说为最小,需要的厚度是同样直径圆筒的二分之一,从受力来看,球形封头是最理想的结构形式,但缺点是深度大,直径小时,整体冲压困难,大直径采用分瓣冲压其拼焊工作量也较大。椭圆形封头的应力情况不如半球形封头均匀,但对于标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时,可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点,用冲压法易于成形,制造比球形封头容易,所以选择椭圆形封头,结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。查椭圆形封头标准(JB/T4737-95)

推瓶机 机械原理课程设计

《机械原理课程设计》说明书 课程设计题目: 推瓶机设计 学院: 学号: 设计者: 指导教师: 日期: 2016年 1月 15日 目录 1.洗瓶机的工作原理及主要动作 1.1.洗瓶机的工作示意

图 (1) 1.2原始数据 (1) 1.3.推瓶机构的设计要求 (1) 2.系统功能图 (2) 3.推头运动路线的分析 (2) 4.方案的设计及分析 (3) 4.1方案的设计 (3) 4.2方案的分析与决策 (4) 5.推瓶机运动简图绘制 (5) 6.尺寸综合 (5) 6.1机构运动的尺寸分析确定 (5) 6.1.1设计推导的公式 (5) 6.1.2杆长的确定 (6) 6.2分点与推杆的位置与凸轮参数的设计 (7) 6.3洗瓶机的运动循环图 (7) 7.凸轮的设计和廓线绘制 (8) 7.1摆动凸轮的设计 (8) 7.2直动凸轮的设计 (9) 7.3压力角的检验 (10) 7. 4机构尺寸的确定 (10) 8.运动参数设计 (10) 9.推瓶机动力装置和传动系统的设计. (11) 10.心得体会 (12) 11.参考文

献 (12) 1.洗瓶机的工作原理及主要动作 洗瓶机如图2.1所示,待洗的瓶子放在两个同向转动的导辊上,导辊带动瓶子旋转。当推头M把瓶子推向前进时,转动着的刷子就把瓶子外面洗净。当前一个瓶子将洗刷完毕时,后一个待洗的瓶子已送入导辊待推。它的主要动作:将到位的瓶子沿着导辊推动,瓶子推动过程中将瓶子旋转以及将刷子转动。 1.1洗瓶机的工作示意图 图1.1 洗瓶机工作示意图 1.2原始数据 ①瓶子尺寸:大端直径d=80mm,长200mm。

②推进距离:600mm 。 1.3 推瓶机构的设计要求 1.洗瓶机的推瓶机构:平面连杆机构等常用机构或组合机构。 2.推瓶机构应使推头M 以接近匀速的速度推瓶,推进距离L=600mm 然后推头快速返回原位,准备第二个工作行程。 3.设计组合机构实现运动要求,并对从动杆进行运动分析。推程时速度要求为45/v mm s =,返回时的平均速度为工作行程的3倍。 4.机构的传动性能好,结构紧凑,制造方便。 5.编写设计说明书。 2.系统功能图 减速返回 待洗瓶子放入 加速返回 推瓶完成 刷子旋转洗瓶 3. 推头运动路线的分析 分析设计要求可知:洗瓶机主要由推瓶机构、导辊机构、转刷机构组成。设计的推瓶机构应使推头M 以接近均匀的速度推瓶,平稳地接触和脱离瓶子,然后,推头快速返回原位,准备第二个工作循环.在运动中,两个导辊以恒定的转速转动,带动瓶子转动;刷子也以恒定的转速转动;推进距离:推杆机构带动的M 点推进距离为600mm 。推程时速度要求为45/v mm s =,返回时的平均速度为工作行程的3倍。 根据设计要求,推头M 可走图2.4所示轨迹,而且推头M 在工作行程中应作

过控课设3:双闭环比值控制系统

《过程控制》 课程设计报告 题目:双闭环比值控制系统的分析与设计姓名: 学号: 专业: 年级: 指导教师:

目录 1 任务书-------------------------------------------------------- 1 1.1设计题目 --------------------------------------------------- 1 1.2设计任务 --------------------------------------------------- 1 1.3原始数据 --------------------------------------------------- 2 1.4设计内容 --------------------------------------------------- 2 2 研究背景 ------------------------------------------------------- 3 3 研究意义 ------------------------------------------------------- 4 4 研究内容 ------------------------------------------------------- 4 5 论文组织 -------------------------------------------------------- 5 5.1衰减曲线法整定主动量回路控制器参数 -------------------------- 5 5.2反应曲线法整定从动量回路控制器参数 -------------------------- 8 5.3双闭环比值控制系统仿真及性能测试 --------------------------- 11 5.4双闭环比值控制系统的抗干扰能力检验 ------------------------- 13 6 双闭环比值控制与串级控制的区别,以及各自的优缺点 --------------- 16 6.1双闭环比值控制与串级控制的区别 ----------------------------- 16 6.2双闭环比值控制的优、缺点 ----------------------------------- 17 6.3串级控制的优、缺点 ----------------------------------------- 17 7 总结 ---------------------------------------------------------- 17 8 参考文献 ------------------------------------------------------ 17 附录:双闭环比值控制最终整定结果(Simulink图) -------------------- 18

苏教版化学选修4原电池的工作原理word教案

专题1 第2单元第1课时 (本栏目内容,在学生用书中以活页形式分册装订!) 一、选择题 1.有关原电池下列说法中正确的是() A.在外电路中电子由正极流向负极 B.在原电池中,只有金属锌作负极 C.原电池工作时,阳离子向正极方向移动 D.原电池工作时,阳离子向负极方向移动 【解析】在原电池中,电子由负极流向正极,阳离子向正极方向移动,阴离子向负极方向移动。当有比Zn活泼的金属与Zn组成原电池时,一般Zn作正极。 【答案】 C 2.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸中,并经过一段时间后,下列各叙述中正确的是() A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出 B.负极附近Cl-的浓度减小 C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大 D.溶液中Cl-的浓度基本不变 【解析】Fe为负极:Fe-2e-===Fe2+;Ag为正极;2H++2e-===H2↑,Cl-的浓度基本不变。 【答案】 D 3.某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+,能实现该反应的原电池是() A.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为FeCl3溶液 B.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为Fe(NO3)2溶液 C.正极为铁,负极为锌,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D.正极为银,负极为铁,电解质溶液为CuSO4溶液 【解析】由原电池总反应式:2Fe3++Fe===3Fe2+,可知负极反应为Fe-2e-===Fe2+,正极反应为2Fe3++2e-===2Fe2+,所以只有A项符合要求。 【答案】 A 4.某原电池,将两金属X、Y用导线连接,同时插入相应的电解质溶液中,发现Y电

极质量增加,则可能是下列情况中的( ) A .X 是负极,电解质溶液为CuSO 4溶液 B .X 是负极,电解质溶液为稀H 2SO 4溶液 C .X 是正极,电解质溶液为CuSO 4溶液 D .X 是正极,电解质溶液为稀H 2SO 4溶液 【解析】 将金属X 、Y 用导线连接,同时,插入相应的电解质溶液中,构成原电池。负极上发生氧化反应,失去电子,电子经外电路流向正极,溶液中的阳离子在正极得电子而被还原,若使Y 极质量增加,四个选项中,只有A 正确;X 是负极;Y 是正极,电解质是CuSO 4溶液。 【答案】 A 5.理论上不能设计为原电池的化学反应是(多选)( ) A .CH 4(g)+2O 2(g)=====点燃CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH <0 B .HNO 3(aq)+NaOH(aq)===NaNO 3(aq)+H 2O(l) ΔH <0 C .CO 2(g)+C(s)===2CO(g) ΔH >0 D .2FeCl 3(aq)+Fe(s)===3FeCl 2(aq) ΔH <0 【解析】 只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池,故A 、D 项可以;B 项中是复分解反应不可以;C 项中ΔH >0为非自发的氧化还原反应。 【答案】 BC 6.判断下列装置,哪些能形成原电池且电流计发生偏转( ) 【解析】 原电池形成条件是①活泼性不同的金属(或金属与非金属)作电极。②电解质溶液。③外电路形成闭合回路,只要符合上述条件均可形成原电池。 要使电流计发生偏转,电子必须由导线流过形成电流。

过控课程设计

苏州市职业大学项目设计说明书 项目名称储罐液位-流量串级控制系统的 设计与实现 学生姓名颜泽凯 学生学号127301436 班级名称12电气4 项目日期2014/5/27 指导老师吴晓帆

一、引言 1.1 项目名称和意义 储罐液位与流量的串级控制:在生产过程中,储罐通常是中间存储和缓冲单元,在储罐中存储一定体积的物料,一旦上游生产过程出现局部停车,由于储罐中还有物料,在一定时间内不会影响下游生产。在规定时间内使得上游恢复生产,不会对生产造成过多经济损失。另外,对于塔类容器,其塔釜液位的稳定直接影响塔器的工作效果。 1.2 项目目标 1.2.1 巩固串级控制系统的设计过程 1.2.2 巩固串级控制系统的组态、投运和控制器参数整定 1.3 项目要求 1.3.1 稳定性:对恒值系统要求当系统受到扰动后,经过一定时间的调整能够回到原来的期望值。 对随动系统,被控制量始终跟踪参据量的变化。稳定性是对系统的基本要求,不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性,通常由系统的结构决定与外界因素无关。 1.3.2 快速性:对过渡过程的形式和快慢提出要求,一般称为动态性能。稳定高射炮射角随动系统,虽然炮身最终能跟踪目标,但如果目标变动迅速,而炮身行动迟缓,仍然抓不住目标。 1.3.3 准确性:用稳态误差来表示。如果在参考书如信号作用下,当系统达到稳态后,其稳态输出与参考输入所要求的期望输出之差叫做给定稳态误差。显然,这种误差越小,表示系统的输出跟随参考输入的精度越高。 1.4 项目内容 1.4.1工艺分析及方案确定 1.4. 2.储罐液位与流量的串级控制方案设计 1.4.3控制方案实施(组态编程) 1.4.4运行调试(系统投运与参数整定) 1.4.5运行结果分析

高二化学 原电池的工作原理教学案

Cu 福建省漳州市芗城中学高二化学 原电池的工作原理教案 【知识与技能目标】 了解原电池的工作原理,能写出其电极反应和电池反应方程式。 【过程与方法目标】 通过进行化学能转化为电能的探究活动,体验原电池的工作原理,熟练书写电极反应和电池反应方程式。 【情感态度与价值观目标】 通过化学能与电能相互转化关系的学习,使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献,体会能量守恒的意义。学会利用能源与创造新能源的思路和方法,提高环保意识和节能意识。 【教学重点】 了解原电池的工作原理,能够写出电极反应式和电池反应方程式。 【教学难点】 原电池的工作原理,从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。 课时安排:2课时 【教学过程】 【引入】 电能是现代社会中应用最广泛,使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。例如,日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么,电池是怎样把化学能转变为电能的呢?我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。 【板书】原电池的工作原理 一、原电池实验探究 讲:铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质,利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家——伏打留给我们的历史闪光点! 【实验探究】(铜锌原电池) 【问题探究】 1. 锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生? 2. 锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,现象又怎样?为什么? 3. 锌片的质量有无变化?溶液中c (H+)如何变化? 4. 锌片和铜片上变化的反应式怎样书写? 5. 电子流动的方向如何? 讲:我们发现检流计指针偏转,说明产生了电流,这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁,这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖——原电池。 【板书】 (1)原电池概念:学能转化为电能的装置叫做原电池。 问:在原电池装置中只能发生怎样的化学变化? 学生:Zn+2H+=Zn2++H2↑

过控课设

摘要 在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数,且便于直接观察,也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态,实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置,如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱,液位检测变送器,电磁流量计,涡轮流量计,自动调节阀,控制面板等喝多器件构成。 液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段,控制理论由经典控制理论到现代控制理论,再到多学科交叉;控制工具由模拟仪表到DCS,再到计算机网络控制;控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。 这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统,以及运用它们去控制水箱的液位,从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中,要熟练学会调整PID的参数,学会使用MATLAB等。 关键词:水箱液位 PID控制前馈控制 一. 设计题目 双容水箱液位前馈—反馈控制系统设计 二. 设计任务 如图所示双容水箱液位系统,由水泵1、2分别通过支路1、2向上水箱注水,在支路一中通过变频器对下水箱液位施加干扰,支路二则设置调节阀为保持下水箱液位恒定。试设计前馈—反馈控制系统以维持下水箱液位的恒定。 2 图1 双容水箱液位控制系统示意图

三. 设计要求 设上、下水箱系统均以进水量为输入、水箱水位高度为输出,且均可用一阶惯性环节近似,其中上水箱系统的稳态增益为2,惯性时间常数为10;下水箱系统稳态增益为1,惯性时间常数为96。两水箱串联工作。 1)当只有第二支路向上水箱注水时,试对该双容水箱液位系统的动态特性进行仿真,并画出相应的单位阶跃响应曲线。若用一阶惯性环节对该双容对象加以近似,试用作图法确定相应的模型参数,并比较新建模型与原模型的单位阶跃响应。2)当第二支路投运10s后,第一支路由变频器控制向上水箱注水施加干扰,干扰量位均值为0、方差为0.01的白噪声,试对该双容水箱液位系统在此种情况下的动态过程进行仿真; 3)针对双容水箱液位系统设计单回路控制,要求画出控制系统方框图,并分别对控制系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真,其中PID参数的整定要求写出整定的依据(选择何种整定方法,P、I、D各参数整定的依据如何),对仿真结果进行评述; 4)针对该受扰的液位系统设计前馈—反馈控制,要求画出控制系统方框图及实施方案图,对控制系统的动态过程进行仿真,并对仿真结果进行评述。 四、设计报告 1)设计任务分析(包括系统建模、单回路控制以及前馈—反馈控制方案的理论 比较); 1.系统建模基本方法有机理法建模和测试法建模两种,机理法建模主要 用于生产过程的机理已经被人们充分掌握,并且可以比较确切的加以数学描述的情况;测试法建模是根据工业过程的实际情况对其输入输出进行某些数学处理得到,测试法建模一般较机理法建模简单,特别是在一些高阶的工业生产对象。对于本设计而言,由于双容水箱的数学模型已知,故采用机理建模法。

机械原理课程设计参考答辩题

. 机械原理课程设计答辩参考选题 1.机构选型? 2.何谓何谓机构尺度综合? 3.平面连杆机构的主要性能和特点是什么? 4.何谓机构运动循环图? 5.机构运动循环图有哪几种类型? 6.在机构组合中什么是串联式组合? 7.在机构组合中什么是并联式组合? 8.在机构组合中什么是反馈式组合? 9.平面机构的构件常见的运动形式有哪几种? 10.举例说明有哪些机构可以实现将转动变成直线移动。 11.举例说明有哪些机构可以实现将转动变成摆动。 12.举例说明有哪些机构能满足机构的急回运动特性? 13.对于外凸凸轮,为了保证有正常的实际轮廓,其滚子半径选取有什么要求? 14.要求一对外啮合直齿圆柱齿轮传动的中心距略

小于标准中心距,并保持无侧隙啮合,此时应采用什么传动? 15.在凸轮机构中,从动件按等加速、等减速运动规律运动时,有何冲击? .. . 16.蜗杆的标准参数在何处,蜗轮的标准参数在何处? 17.平面四杆机构共有几个瞬心,其中有几个绝对瞬心、几个相对瞬心? 18.在平面机构中,每个高副引入几个约束、每个低副引入几个约束?; 19.当两构件组成转动副时,其瞬心位于何处?当构件组成移动副时,其瞬心位于何处? 20.机械效率可以表达为什么值的比值? 21.标准渐开线斜齿圆柱齿轮传动的正确啮合条件是什么? 22.标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数是哪几个? 23.从机械效率的观点看,机械的自锁条件是什么?

24.试叙机构与运动链的区别? 25.试计算所设计机构的自由度。 26.试说明所设计机构的工作原理。 27.四杆机构同样可以将旋转运动的输入变为直线运动的输出,为什么有的摇摆式输送机要采用6杆机构? 28.机械原理课程设计的任务一般可分为几个部分? 29.机械原理课程设计的方法原则上可分为几类? 30.机械运动方案设计主要包括哪些内容? 31.执行机构按运动方式及功能可分为几类? .. . 32.做匀速转动的机构常用的有哪几种? 33.做非匀速转动的机构常用的有哪几种? 34.分析凸轮机构在本设计中所起的作用。 35.做往复移动的机构常用的有哪几种? 36.平面连杆机构的主要性能和特点是什么? 37.凸轮机构的主要性能和特点是什么? 38齿轮机构的主要性能和特点是什么? 39.分析影响行程速比系数K值大小的几何尺寸。

原电池工作原理教案

今天我们要讲的内容是原电池的工作原理,节选自高中化学人教版必修二第二章第二节化学能与电能,我将从以下四个板块进行讲解。他们分别是水果电池、原电池的定义、原电池的工作原理、以及习题部分。 今天老师要做一个有趣的家庭小实验,水果电池,用水果真的可以做电池吗?和老师一起走进今天的实验吧。 【视频】实验所需要的材料有:柠檬、铁钉、铜币、导线和发光二极管。在每一块柠檬中插入一枚铜币和一根铁钉,用导线像这样子把它们连接好,最后连上发光二极管,仔细观察,发光二极管亮了。 【ppt】想知道水果电池的原理吗?这节课让我们学习原电池的工作原理。接下来请同学们认真观察下面的演示实验。 【视频】向烧杯中加入稀硫酸,先将锌片插入稀硫酸中,观察到锌片上产生大量气泡,现在我们将铜片插入稀硫酸中,观察到铜片上没有任何现象,这是什么原因呢?这是因为锌的金属活泼性比氢强,铜的金属活泼性比氢弱,所以硫酸中的氢可以被锌置换,而不能被铜置换。用导线将铜片与电流表的正极相连,锌片与电流表的负极相连,观察到锌片上的气泡减少,铜片上有气泡产生,电流表的指针发生了偏转。 实验的装置是一套将化学能转变成电能的装置,我们就把这样的装置叫做原电池。由刚才实验观察到,电流计的指针偏转方向可知,电子由锌电极流出,流向铜极,那么我们就把有电子流出的一极叫做负极,有电子流入的一极叫做正极,显然,锌在这里是负极,铜在这里是正极。 我们再来看他下面的动画,同学们就更清楚它的工作原理了。锌失去电子成为锌离子,被溶解,失去的电子沿导线流向铜电极,溶液中的氢离子被吸引到铜电极得到电子成为氢气,外电路因为电子的定向移动形成电流,从而使灯泡亮了。 同学们看懂了吗?我们再来看一遍,该原电池的锌电极为负极,铜电极为正极,在负级,锌失去了电子成为锌离子进入溶液,失电子的反应叫氧化反应,锌失去的电子沿导线传递给正极,由于铜电极有了外来的电子,它吸引了溶液中的阳离子-氢离子,氢离子在铜的这一极得到电子,生成了氢气,得电子的反应叫还原反应,在外电路中,电子的定向移动形成电流使指针偏转,电子的移动方向与电流的移动方向相反。那么在电池的内部,离子有没有发生移动呢?方向又是怎样的呢?其实在电池的内部,正极消耗了大量的H+,所以溶液中的阳离子移向正极,而负极处生成了大量的Zn2+,所以需要大量的阴离子移向负极。 根据以上的两个电极反应式,该原电池的总反应为,锌和两摩尔氢离子反应,生成一摩尔锌离子和一摩尔氢气。 同学们,学习了有关原电池工作原理的知识,大家知道,水果为什么能做成电池了吗?其实柠檬中的化学物质类似于铜锌原电池中的电解质稀硫酸,而铜币相当于铜片做正极,铁钉相当于锌片做负极。水果中的化学能转变为了电能。 掌握了这些知识点,我们来做一道练习题…… C 这节课我们学习了原电池的工作原理,同学们在记忆有关知识点的时候,可以记住这么几句话。负极氧化失电子,正极还原得电子,用六个字概括就是“负失氧,正得还”,要记住,原电池溶液中的阳离子一定是向正极移动的,阴离子一定是向负极移动的,这节课我们就上到这,同学们再见~

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