义教信息科技教学活动实践案例征集 恒温箱 简单

项目背景

浙江省信息科技 五年级下册第15课  恒温箱实验，设计了一个恒温箱

项目过程

首先，我需要选择合适的模块。恒温箱主要需要控制温度，所以温度传感器模块、加热模块、散热模块、控制模块和显示模块是必需的。

恒温箱主要需要控制温度，所以温度传感器模块肯定是必需的。加热模块和散热模块也是必要的，因为需要调节温度。控制模块是核心，用来处理传感器的数据并控制加热和散热。显示模块可以用来显示当前温度，方便观察。

硬件连接图

第二步：设计恒温箱的结构

接下来，我需要设计恒温箱的结构。题目问了三个问题：

从功能需求角度，恒温箱的结构需要满足什么要求？

从控制原理角度，各个模块布局需要满足什么要求？

从安全性和用户体验角度，恒温箱的结构需要注意什么？

问题1：功能需求

恒温箱需要保持内部温度恒定，所以箱体需要有良好的保温性能。可能需要使用保温材料，比如泡沫板或者木板加隔热层。另外，箱体内部需要有足够的空间放置实验物品，同时要确保温度均匀。

问题2：控制原理

温度传感器需要放置在箱体内部，能够准确测量内部温度。加热模块和散热模块需要根据温度传感器的反馈来工作。控制模块需要能够接收传感器的数据，并根据算法控制加热和散热模块。所以，各个模块之间的连接要合理，信号传输要稳定。

第三步：搭建恒温箱

安装模块：

控制模块安装在箱体外侧，方便接线和操作。

加热模块安装在箱体底部角落，用导线连接到控制模块。

散热模块安装在箱体顶部角落，同样连接到控制模块。

温度传感器通过一个小孔安装在箱体内部中央，导线引出到控制模块。

没有太多的加热片，一块放在盒子底部，隔壁可以使用导热性能好的材料，这里用木板代替（材料有限）

风扇安装在一侧，温度传感器装在中间位置。

为了保证避光，采用封闭设计，顶部安装了 小灯，方便观察。

作品

2个继电器，分别控制 风扇 散热和 加热片加热。

盒子外也安装了 温度传感器，可以对箱子内外稳定有正好查看比较。

使用了siot 平台实现数据的连接，远程实时查看。

物联网平台可以方便学生记录数据。

物联网技术支持:https://mindplus.dfrobot.com.cn/dashboard

第四步：设计算法

现在需要设计恒温箱的控制算法。首先，确定输入和输出：

输入：

预设温度范围（比如37℃到40℃）

箱内实时温度（由温度传感器提供）

输出：

对箱内空气加热

对箱内空气散热

算法设计

根据实时温度和预设温度范围，控制加热和散热：

如果实时温度低于预设温度下限，启动加热模块，关闭散热模块。

如果实时温度处于预设温度范围内，保持加热和散热模块的当前状态。

如果实时温度高于预设温度上限，启动散热模块，关闭加热模块。

说明

信息科技课中的恒温箱，教学中并不要求学生能做出一个恒温箱，更多的让学生在设计和使用过程中，更好的理解其中的算法和控制。