一、传感器的选型
传感器作为测量或监测系统的首要环节，是获取准确、可靠信息的重要手段。在智能大棚中，传感器可以测量温度、湿度、CO2，光照等信息，并将测得的数据送到控制部分，经控制部分分析处理后转化为控制信号后，再驱动电机等进行工作。因此，传感器部分是智能大棚整体结构中的重要环节。下面分别详细地分析讨论智能大棚中各种传感器的选择。
1.温度传感器的选择
温度是影响茄子产量和品质的主要环境因子之一,在不同的生长时期对温度的要求也不尽相同,茄子幼苗生长发育所要求的适宜温度较高，一般为2230C ?。如果温度高于33C ?或者低于15C ?，对茄子的幼苗生长发育都是不利的。因此，选择高精度、高性能的温度传感器是我们的一项极为重要任务。
温度传感器是指能够感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，种类繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器和IC 温度传感器。IC 温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。为了进行可靠的温度测量，首先就要选择正确的温度仪表，其中最常用的就是以上四种主要类型。下面将详尽阐释几种常见的温度传感器特点及应用，并从中选择合适的传感器用作大棚温度的测量工具。
1.1 热敏电阻
热敏电阻是用半导体材料制成的热敏元件，可分为负温度系数热敏电阻（NTC ）和正温度系数热敏电阻（PTC ）。负温度系数热敏电阻的应用较为广泛，其电阻温度特性曲线可用公式/B t Rt Ae =表示，式中Rt 是温度为t C ?时的电阻值，A,B 为常数。
热敏电阻的温度系数大,灵敏度高;体积小,可以测量点温度;固有电阻大,因此无需考虑延长导线时的误差补偿;热惯性小,适合动态测量;造价低;寿命长。但是, 热敏电阻器的精度和长期稳定性都不是很理想,而且非线性严重、互换性差。
为了克服热敏电阻器的非线性, 往往需要进行线性修正。有研究表明, 经过补偿和线性修正后, 采用热敏电阻器在大棚的实际温度测量范围内, 准确度可以控制在0.5C ±?。有的集成电路则可以直接将热敏电阻值转换为温度的数字输出, 如MAX 6682。
1.2 热电偶
两种不同成分的导体两端相连接合成回路, 当接合点的温度不同时, 在回路中就会产生电动势, 这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的。其中, 直接用作测量介质温度的一端叫作工作端(也称为测量端), 另一端叫作冷端(也称为补偿端)。冷端与显示仪表连接, 显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶测温电势可用如下关系式表示: 00(T,0)(,)(,0)AB AB AB E E T T E T =+热
电偶输出热电势0(,)AB E T T 反映的是相对于冷端温度的热端温度,而我们测量温度的目的是要知道以0C ?为基准的热端温度T 。这样,就必须知道0(,0)AB E T 或冷端温度0T ,这种通过获取0(,0)AB E T 或0T 进而得到热端温度T 的过程即为热电偶的
冷端温度补偿。
由此可知热电偶冷端温度补偿的原因及其重要性。电桥补偿法是最常用的冷端补偿法之一, 但是热电偶是非线性的,而补偿电桥是线性的, 因而难以实现完全补偿, 常出现欠补偿或过补偿现象。另外,补偿电桥与热电偶是一一对应的,通用性差。
热电偶测温的优点是测温范围广、热响应快、耐振动和冲击;缺点是灵敏度低,需修正冷端温度,并且温度要保持恒定。此外,热电偶经长期使用后,热电极会出现被腐蚀、氧化或晶格不均匀等现象。这将导致其热电特性发生变化并影响其准确性。
1.3 电阻温度检测器
电阻温度检测器（或电阻测温器，通常简称RTD ）一种稳定而又精确的测温元件，但也最昂贵。在RTD 中，器件电阻与温度成正比。尽管有些RTD 使用镍或铜，但RTD 最常用的电阻材料还是铂。RTD 拥有很宽的温度测量范围。根据其构造，RTD 可测量270850C ?的温度范围。RTD 需要有外部激励（通常为一个电流源）才能是适当地工作。但电流也会在电阻元件中产生热，从而引起测量误差。
用RTD 测量温度的方法有多种，一种是让电流通过RTD 并测量其上电压的2线方法。其优点是仅需要使用两根导线，因而容易连接与实现。缺点是引线电阻会参与温度测量，从而引入一些误差。
2线方法的一种改进是3线方法。其中虽然也采用让电流通过电阻并测量其电压的方法，但使用第三根线可对引线电阻进行补偿。这需要有一个第三线补偿测量单元，或需要测出第三根线上的温度值，并将其从总的温度测量值上减去。
第三种方法是4线法。与其他两种方法一样，4线法中也同样采用让电流通过电阻并测量其电压的方法，但是从引线的一端引入电流，而在另一端测量电压。电压是在电阻元件(RTD)上，而不是和源电流在同一点上测量，这意味着将引线电阻完全排除在温度测量路径以外。换句话说，引线电阻不是测量的一部分，因此不会产生误差。
RTD 具有一些明显优于其他测温器件的优点。例如，它是所有测温器件中极为精确的一种，且其线性也比热电偶要好。不过RTD 也有一些缺点。例如，它比热敏电阻和热电偶都贵，且需要使用一个电流源。其DR 也较小，这意味着用于测量温度变化的电阻也较小。例如，当温度变化1C ?时，RTD 可能只变化0.1欧姆。但如果采用2线法，则较低的绝对电阻也会引起测量误差。在使用RTD 时，有几种常见的现象常常未被人们考虑到，其中最严重的一种现象就是自热。如果RTD 由于测量电流流过而产生自热，则可能会引起误差。
1.4 IC 温度传感—智能型数字式温度传感器DS18B20
DS18B20 是DALLAS 公司推出的智能型数字式温度传感器。DS18B20采用一线接口,该接口既可通信,又可通过数据线供电,只需占用微处理器的一个I/O 位。
并且,DS18B20 将测得的温度信号转换为数字量输出,可以直接与微处理器相连,不需进行信号放大和AD 转换, 大大简化了电路的设计。
DB18B20具有体积更小、试用电压更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建经济的测温系统。
DS18B20的内部结构如下图：
应用范围：
（1）该产品用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线等测温和控制领域
（2）轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。
（3）汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。
（4）供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制。
由此可见由于DS18B20的优势很明显，测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少，因此得到了广泛的应用，在不同的领域发挥着重要的作用。
下图为其测温原理：
测温原理：低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，位计数器提供一频率稳定的计数脉冲。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，是很敏感的振荡器，所产生的信号作为减法计数器的2的脉冲输入，为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温系数振荡器产生的时
钟脉冲进行计数，进而完成温度的测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器
-?所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存来决定，每次测量前，将55C
-?所对应的一个基数值。减法计器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在55C
数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器达到被测温度值。
1.5 总结
由于智能大棚采用单片机进行数据处理和控制，必须采用能够把非电量变成电量的传感器，根据上面各类传感器的优缺点对比和系统工作的需求，本系统选用DS18B20数字温度传感器，使用集成芯片，采用单总线技术，能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，同时它可以直接将被测温度转化串行数字信号供微机处理，接口简单，使数据传输和处理简单化。
2.湿度传感器的选择
水分也是影响茄子产量主要环境因子之一，茄子在其生长发育过程中，不但要求土壤具有一定的含水量，而且还要求生长环境保持一定的空气湿度以保证根系吸收水分与叶子蒸腾之间的相对平衡。茄子的生长期间适宜的土壤相对湿度为70%～80%；而茄子生长适宜的空气相对湿度为70%～80%，尤其在开花结果期对空气湿度要求较高。因此，如何选择合适的湿度传感器来精确测量出空气和土壤的湿度又是一个需要解决的问题。
湿度有多种表示，根据测量对象、环境以及时量所要求的不同，也有多种不同的测量方法和测量仪器。常用的几种湿度传感器优缺点列表比较如下：
湿度传感器的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸气吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元
件。湿度传感器具有精度和长期稳定性难以保证、受温度影响大、校正难度大等
±±。在实际使用中，由于尘土、特点。湿度传感器的精度一般应达到2%5%RH
油污及有害气体的影响，长时间使用会产生老化，导致精度下降，所以长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题。针对大棚的具体环境，要求湿度传感器具有良好的灵敏度和精确度。测湿范围宽，检测寿命长，可靠性要求高的特点。
目前国内市场上出现了不少湿度传感器产品，电容式湿敏元件较为多见，感湿材料种类主要为高分子聚合物，氯化物和金属氧化物。
本系统采用HIH3620湿度传感器，它是为大批量OEM设计，具有仪表级测量性能，低成本，SIP封装。线性放大电压输出，驱动电流200微安，适合电池供电，器件一致性好，所以有广泛的应用。
HIH3610湿度传感器的介绍
HIH3610湿度传感器采用恒压供电，内置放大电路，能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染能力强。实物图如下：
HIH3610湿度传感器的特性：
（1）基于独特工艺设计的电容元件，专利的固态聚合物结构
±，极好的线性输出
（2）高精度：2%RH
-?
（3）宽量程：199%RH，宽工作温度范围40100C
（4）湿度输出受温度影响极小，常温使用无需温度补偿
（5）响应时间5秒，浸水或结露后10秒迅速恢复
（6）抗静电，防灰尘，有效抵抗各种腐蚀性气体物质
（7）长期稳定性及可靠性，年漂移量0.5%RH/年
3.光强传感器的选择
光照强度是影响茄子生产的重要因素之一，由于茄子属于对光照条件要求较高的作物，光照强度的变化会影响到茄子的生长发育。所以我们需要高性能的光强传感器来检测光强的变化，实时关心茄子的生长。
光强传感器是将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号，具有这种功能的材料称为光敏材料。几种常用光电传感器的比较如下表所示：
由上表各类传感器的优缺点对比和系统工作的需求，选用集成光电传感器较为合适。
经过广泛查询和比较，本设计采用美国TAOS公司推出的光强度数字转换芯片TSL2561，该芯片主要由两个光敏二极管组成，可测量红外线和可见光强度。
TSL2561是一种高速、低功耗、宽量程、可编程灵活配置的光强度数字转换芯片。该芯片的主要特点如下：
（1）可编程设置许可的光强度上下阈值，当实际光照度超过该阔值时给出中断信号
（2）数字输出符合标准的2I C总线协议；
（3）模拟增益和数字输出时间可编程控制
（4）在低功耗模式下，功耗仅为0.75mW
（5）自动抑制50Hz／60Hz的光照波动；
（6）内部集成了积分式A／D转换器，转换为数字量输出。
4.二氧化碳传感器的选择
CO也是影响茄子生长和产量因子之一，茄子在生长发育过程中，要求空气2
中较高的二氧化碳浓度，如能增加空气中的二氧化碳含量，光合作用的强度就会增强，从而达到增产目的。但二氧化碳对光合作用的影响，与日照量有关，我们就需要测量大棚里二氧化碳的含量，观察其能否与日照量相匹配，进行调控，从而达到最优的光合作用效果。因此，首先，我们应选择适当的二氧化碳传感器。
由于在温室生产特别是在密闭状况下的大棚生产状况下，
CO浓度常常较低。
2
CO气体传感器，只需要性能稳定即可。按所用气敏材料不需要选择灵敏度高的
2
及气敏特性不同，气体传感器种类繁多。几种常用气体传感器的比较如下表：
CO浓度传感器选用美国FIGARO公司所生产的TGS4160。
经广泛比较，本设计
2
CO浓度呈很好的线性关系。TGS4160是一种固电式气体传感器，其输出量与
2
改产品具有体积小、寿命长、选择性和稳定性好等特点，同时还耐高湿低温，可广泛用于自动通风换气系统或是C02气体的长期监测等应用场合。
TGS4160主要技术参数如下：
(1)测量范围：03000ppm
(2)输出电压：03V ：
(3)工作电压： 5.00.2DC V V ±
(4)使用寿命：2000天
(5)加热器电压：5.00.2VDC ±
(6)加热器电流：250mA
(7)加热器功耗：1.25W
(8)内部热敏电阻：1005%k Ω±
(9)使用温度：1070C -+?
(10)使用湿度：595%RH
二、二氧化碳施肥装置
2.1 二氧化碳施肥装置的组成及工作原理
考虑到该智能大棚用于东北地区，该地区用于烧煤的煤炉非常普遍，于是我们根据此特点设计出了二氧化碳施肥装置。该装置主要由普通煤炉、气泵、过滤器、反应室、曝气管等组成，其结构图如下：
煤在普通煤炉中燃烧,产生的燃气通过过滤器被引入反应室底部,经曝气管分解为微小气泡,在药液中进行气液两相化学反应,吸收其中的二氧化硫、粉尘、煤焦油等有害成分,再经气泵抽吸后,即可输出纯净的二氧化碳气体,供温室作物利用。
2.2 主要技术指标
外形尺寸(长×宽×高,含气泵): 200mm 300750mm mm ??
质量：7.5Kg(含包装)
气泵型号: CY -968C 型温室气肥增施装置专用气泵(具有温升自动保护装置)
气泵尺寸(长×宽×高): 195120170mm mm mm ??
气泵功率：70W
气泵排气量: 34/m h
气泵使用电源:交流220V,50Hz
适用环境温度: 345C ?
使用寿命: 5年以上
使用燃煤种类:含硫量低于4%的低硫煤、中硫煤、多硫煤
温室内二氧化碳浓度(体积分数): 8002000/LI L
主要有害气体浓度(体积分数):二氧化硫0.1/LI L <,一氧化碳10/LI L <
2.3 该二氧化碳施肥装置的特点
a.燃料、炉具取材方便,适用地域广。特别是在使用煤炉加温或有人住守的温室,可利用原有的煤炉产生气肥。
b.产生二氧化碳效率高,每燃烧1kg 煤能产生24kg 的二氧化碳。使用成本低,每日耗煤约25kg ,耗电0.20.5kw h ?,加上药品费,每日使用成本不到2元,是现有各种气肥增施方法中最经济的。
c.可在开机时间内连续产生二氧化碳,并保持较高的浓度,因此增产效果显著。
d.可通过控制开机时间,调整二氧化碳的浓度。
e.使用安全,操作简便。
f.要在有交流电源的温室内使用。
三、温度控制系统的设计
3.1 系统硬件设计方案
本方案主要设计思路是通过DS18B20温度传感器检测实时温度，并传输给单片机，在LED 上显示温度，将检测到的温度与预先设置好的上下限温度进行比较，若实时温度不在上下限温度范围内则发生报警，然后调用控制模块自动执行升温或降温操作，并将实时温度传输给远程计算机进行记录与分析。结构图如下：
该系统采用单总线工作方式，对大棚内进行多点温度采集和控制，AT89S51对整个系统进行自动控制，计算机作为上位机对数据进行实时记录与分析，单总线可以挂接多个DS18B20温度传感器，对大棚内不同地方的温度进行采集。下面是各部分硬件的主要作用：
（1）温度采集：DS18B20是一种精度高、数字化、功能强的温度传感器，可以将采集到的实时温度转换成数字信号传输给单片机，采用单向总线的方式与单片机连接，实现数据的双向传输。DS18B20温度传感器测量的范围在
±?。DS18B20可??,当温度在-10C?到+80C?之间时，误差为0.5C
-55+125
C C
将温度按照不同的分辨率进行转化，并将温度值转换成 16位的二进制补码形式在单总线上传输，高五位为温度的符号位，当温度为正时则全部0，当为负时，则全部为1，低四位为温度的小数部分，中间7位为温度的整数部分。
（2）LED显示：采用八段式共阴极数码管显示，编译命令简单，价格低廉，且输出精度高。
（3）执行器：执行器主要由中间继电器控制接触器，进而控制电机的启动或正反转，实现对大棚的温度的控制。当检测到的温度值不在设置的温度值范围内时，AT89S51控制相应的继电器闭合，对大棚内的温度进行自动控制。
（4）报警器:将采集到的实时温度与设定的上下限温度进行比较，若超过上限温度则红灯亮，如低于下限温度则黄色灯亮，在预设的上下限温度范围内则绿灯亮。
（5）单片机：本系统采用AT89S51单片机作为数据处理单元，对DS18B20温度传感器输入的16位二进制信息经过系统编程处理后，对数据进行显示、报警以及控制。AT89C61是一种低电压、高性能的CMOS8位单片机，含有一个5向量级中断结构，和一个全双工串行通信接口。AT89S51结构简单，使用方便，能够稳定运行，可通过 C语言编写命令来完成各种控制。DS18B20通过单总线方式连接到AT89S51，采集各店温度，通过单片机判断温度是否超出预设值，通过LED 显示出温度，发出警报，并通过执行器进行升温或降温操作。
3.2 系统软件设计方案
该系统主要通过C语言进行设计，主要对控制模块、LED显示、报警系统和温度采集等进行自动调用。首先对系统完成初始化的过程，再完成对DS18B20温度传感器的初始化，使得传感器开始工作。系统通过调用温度采集程序读取DS18B20传输的16位二进制数据，并进行转化，通过调用LED显示程序使得采集到的温度值在LED 上进行显示，报警程序对温度传感器传输的温度与设定好的上限温度值进行比较，流程图如下：
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920382552.1 (22)申请日 2019.03.25 (73)专利权人 接佳电气（上海）有限公司 地址 201802 上海市普陀区银杏路659号7 幢101室 (72)发明人 沈才智 (74)专利代理机构 北京中索知识产权代理有限 公司 11640 代理人 赵登阳 (51)Int.Cl. H05K 5/02(2006.01) F21V 33/00(2006.01) F21Y 115/10(2016.01) (54)实用新型名称 一种优化结构的温度控制器 (57)摘要 本实用新型公开了一种优化结构的温度控 制器，包括外壳体，所述外壳体内通过螺栓固定 有旋钮式温控开关，所述外壳体一侧外壁开有圆 槽，且圆槽内壁卡接有导光环，所述旋钮式温控 开关的旋钮穿过导光环，所述导光环一侧外壁嵌 接有LED灯珠，所述外壳体侧壁靠近导光环两侧 位置处均开有条形槽，且两个条形槽之间设有透 明挡板，所述透明挡板两侧均设有滑条，且两个 滑条分别与两个条形槽内壁滑动连接，所述外壳 体一侧外壁底端位置设有矩形凹陷部。本实用新 型可以对旋钮式温控开关的旋钮进行防护，避免 误碰，更加安全，同时透明挡板不影响观察旋钮 位置，更加实用，方便照明不良情况下作业，操作 简单， 提高工作效率。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 210016740 U 2020.02.04 C N 210016740 U
权 利 要 求 书1/1页CN 210016740 U 1.一种优化结构的温度控制器，包括外壳体(6)，其特征在于，所述外壳体(6)内通过螺栓固定有旋钮式温控开关(10)，所述外壳体(6)一侧外壁开有圆槽，且圆槽内壁卡接有导光环(9)，所述旋钮式温控开关(10)的旋钮穿过导光环(9)，所述导光环(9)一侧外壁嵌接有LED灯珠(12)，所述外壳体(6)侧壁靠近导光环(9)两侧位置处均开有条形槽(8)，且两个条形槽(8)之间设有透明挡板(7)，所述透明挡板(7)两侧均设有滑条，且两个滑条分别与两个条形槽(8)内壁滑动连接，所述外壳体(6)一侧外壁底端位置设有矩形凹陷部(5)，所述矩形凹陷部(5)两侧内壁均开有连通外壳体(6)的矩形插孔，且两个矩形插孔内壁均插接有矩形块(3)，两个矩形块(3)侧壁相向一端均开有过线孔(14)，两个所述矩形块(3)相对一端均设有凸柱，且两个凸柱外壁卡接有同一个第一弹簧件(4)，所述外壳体(6)侧壁靠近矩形凹陷部(5)两侧位置处均开有矩形槽(2)，两个矩形块(3)侧壁均设有凸块，且两个凸块分别与两个矩形槽(2)内壁滑动连接，两个所述凸块侧壁均设有耳块(1)，所述外壳体(6)内壁靠近矩形凹陷部(5)位置处卡接有接线座，且矩形凹陷部(5)内壁靠近接线座进线口处开有进线孔，所述接线座两个引脚分别与旋钮式温控开关(10)的两个引脚通过导线连接。 2.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述导光环(9)侧壁刻有等距离分布的温度刻度线。 3.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，两个所述滑条一端均卡接有第二弹簧件(13)，且两个第二弹簧件(13)一端与外壳体(6)一侧内壁卡接。 4.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述透明挡板(7)侧壁底端位置设有拨块(11)，且拨块(11)侧壁开有等距离分布的防滑纹路。 5.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，所述LED灯珠(12)串连有降压电阻，且LED灯珠(12)和降压电阻串联设置在旋钮式温控开关(10)和接线座之间。 6.根据权利要求1所述的一种优化结构的温度控制器，其特征在于，两个所述过线孔(14)内壁均开有等距离分布的防滑槽。 2
自动控制元件部分课后题答案 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：a ：由T em =C m ΦI a 知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。b ：由T em =T 0+T 2=CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)大小决 定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：a ：电磁转矩T em =T 0+T 2可见电磁转矩也不变。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变b ：KeKt RaTem Ke Ua n -=知T em 不变可见U a 转速升高理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea=Ua-IaRa=110-0.4×50=90V Ea=CeΦn,Ce=0.105Cm CmΦ=0.2383600 0.10590n 105.0=?=?Ea T em =T 0+T 2=CmΦIa→T 2=CmΦIa-T 0=0.40.238=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：磁转矩T em =T 0+T 2可见T 2↓电磁转矩也↓。由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓Ea=Ua-IaRa 可见I a ↓知Ea↑，由Ea=CeΦn 知Ea↑知n↑ 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V ，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm ，求该转速下的空载输出电压Uo 和输出电流Ia 。Ea =Ua IaRa Ia=300050=0.0167A Ea=50Ea =50+3000 50×180=53空载Uo =Ea =53第三章步进电动机 3-8某五相反应式步进电动机转子有48个齿，试分析其有哪几种运行方式及对应的步距角，并画出它们的矩角特性曲线族。 答:5相单5拍A→B→C→D→E→A Θb ==?=48 5360NZr 360 1.5°T emA =-T jmax sin(Θe )T emB =-T jmax sin(Θe -52π)T emC =-T jmax sin(Θe -5 4π)
单片机控制继电器电路 毕业论文 题目:单片机制作控制继电器的电路 目录 毕业论文 引言??????????????????????????????????????????????1 摘要??????????????????????????????????????????????2 第1章、硬件部分结构功能简介:?????????????????????2 1.1单片机介绍????????????????????????????????????3 1.2 AT89S51单片机的主要性能参数和主要引脚????????3 1.3、继电器介绍???????????????????????????????????6 第2章、原理图????????????????????????????????????7 第3章、系统设计预期目标:?????????????????????????9 第4章、工作原理:?????????????????????????????????9 第5章、下面是我总结的制板“八步走”???????????????10 第6章、制板中容易出现的问 题 :????????????????????11 第7章、本设计的C语言程序:???????????????????????11 第8章、总结??????????????????????????????????????13 第9章、答谢词????????????????????????????????????14 参考文献??????????????????????????????????????????14 引言 现代自动控制设备中，都存在一个电子电路一电气电路的互相连接问题，一方面要是电子电路的控制信号能够控制电器电路的执行元件(电动机、电磁铁、电灯
自动化仪表操作规程 一、一般安全规定 1.仪表工应熟知所管辖仪表的有关电气和有毒有害物质的安全知识。 2.在一般情况下不允许带电作业。 3.在尘、毒作业场所,须了解尘、毒的性质和对人体的危害,采取有效预防措施。 4.进入塔、槽等罐内作业应按罐内作业安全规定执行。 5.非专责管理的设备,不准随意开停。 6.仪表工工作前需仔细检查所使用工具和各种仪器以及设备性能是否良好,否则不能开始工作。 7.检修仪表时事前要检查各类安全设施是否良好,否则不能开始检修。 8.现场作业需要停表或停送电时必须与操作人员联系,得到允许,方可进行。电气操作由电气专业人员按制度执行。 9.仪表检修时,应将设备余压、余料泄尽,切断水、电、气及物料来源,降至常温,并悬挂“禁止合闸”及“现在检修”标志,必要时要有专人监护。取下保险。 10使用电烙铁,不准带电接线,应接好再送电,严禁在易燃易爆场所使用易产生火花的电动工具,必须使用时要办理动火证。 11.仪表及其电气设备均须有良好的接地。 12.任何仪表和设备,在未证实有无电之前均应按有电对待。凡尚未弄清接线端的接线情况时,都应以高压电源对待。 13.仪表、电气及照明设备等的导线不得有破损、漏电情况 14.仪表电源开关与照明或动力电源开关不得共用,在防爆场所必须选用防爆开关。 15.仪表及其附属设备,送电前应检查电源、电压的等级是否与仪表要求相符合,然后检查绝缘情况,确认接线正确、接触良好后,方可送电。 16.在仪表和电气设备上严禁放置导体和磁性物品。 17.供电后的变压器的任何端子严禁触动。 18.严禁带电拆装仪表,须带电作业时,由现场工作人员与有关部门或人员联
《自动控制元件》作业 第一章直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 由负载总阻转矩决定 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 当直流伺服电动机负载转矩、励磁电流不变时，仅将电枢电压增大，此时由于 惯性，转速来不及变化，E a =C e φn，感应电势不变，电枢电压增大，由电压平衡方 程式：I a =（U a -E a ）/R a =（U a -C e φn）/R a 可知，电枢电流I a 突然增大；又T=C T φI a ， 电磁转矩增大；此时，电磁转矩大于负载转矩，由T=T L +T j =T L +JdΩ/dt知道，电机 加速；随着转速n的增加，感应电势E a 增加，为保持电压平衡，电枢电流I a 将减 少，电磁转矩T也将减少，当电磁转矩减小到等于总的负载阻转矩时，电机达到新的稳态，相对提高电枢电压之前状态，此时电机的转速增加、电磁转矩、电枢电流不变。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V，额定运行时电枢电流Ia=0.4A，转速n=3600rpm，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m。 试问该电动机额定负载转矩是多少？ 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：此时，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 由原来的稳态到达新的稳态的物理过程分析如下： 开始时，假设电动机所加的电枢电压为U a1 ，励磁电压为Uf，电动机的转速为n1，产生的反电势为Ea1，电枢中的电流为Ia1，根据电压平衡方程式： U a1=E a1 +I a1 R a =C e Φn1+I a1 R a 则此时电动机产生的电磁转矩T=C T ΦI a1 ，由于电动机处于稳态，电磁转矩T和电 动机轴上的总阻转矩T s 平衡，即T=T s 。 当保持直流伺服电动机的励磁电压不变，则Φ不变；如果负载转矩减少，则 总的阻转矩T s =T L +T 将减少，因此，电磁转矩T将大与总的阻转矩，而使电动机加 速，即n将变大；n增大将使反电势E a 变增大。为了保持电枢电压平衡（U a =E a +I a R a ）， 由于电枢电压U a 保持不变，则电枢电流I a 必须减少，则电磁转矩也将跟着变小， 直到电磁转矩小到与总阻转矩相平衡时，即T=T s ，才达到新的稳定状态。 与负载转矩减少前相比，电动机的电枢电流减小，电磁转矩减小，转速增大。 第二章直流测速发电机 2-4某直流测速发电机，其电枢电压U=50V，负载电阻R L =3000Ω，电枢电阻Ra=180Ω，转速n=3000rpm，求该转速下的空载输出电压Uo和输出电流Ia。第三章步进电动机
有源光耦固态继电器 有源光耦固态继电器是一种控制端不需加电信号的固态继电器 产品介绍 有源光耦固态继电器是一种控制端不需加电信号的固态继电器，它由无触点功率可控硅，电源平衡功耗驱动部件（驱动功率<50微瓦>）等组成。本产品性能优良、结构精巧。可广泛应用于石油、化工、矿井、消防、船舶、医疗、家电、电力及军事等易燃易爆、潮湿及需电气安全隔离等场所。用于本质安全型防爆电气系统，耐潮耐腐蚀电气系统及电气安全隔离等电气系统中，作电气控制、负载控制及温度控制及安全隔离开关用，可达到简化系统结构，保障和提高系统安全的目标。产品经国家级仪器仪表防爆安全监督检查站鉴定合格。防爆合格证号GYBO1249。 主要技术参数 BJ-40-1单相（220V）、BJ-40-2三相（380V）。 负载电流（A）20 尺寸、单相——长、宽、高（95×52×39 ）三相——100×94×39 防爆标志： Exm（ia）II CT4 产品特点： 1、输入端不需外加电信号直接采用电气隔离 微功率耗驱动开关（驱动功率小于50微 瓦）及其它开关元件可控硅输出大功率负 载。因此可简化电路系统设计使用简便。 2、输入端具有极低的工作电压和电流，因此 安全性能好，可用于特殊场合。 3、具有极高的控制灵敏度及功率增益 （>500db）。 4、由于有源光耦固态继电器采用可控硅，集成模块，无触电功率开关，因此寿命长、噪 音低、工作可靠。 单片机通过光耦控制继电器，单片机与继电器分开供电，是否将地也分开？ 悬赏分：100 | 解决时间：2009-6-11 23:04 | 提问者：TINY_24 单片机通过光耦控制继电器，
继电器单独供电去控制电磁阀。是否将单片机电源的地线与继电器供电电源的地线要分开？电磁阀对单片机的电源有干扰，电磁阀工作是否有磁场干扰？主要是电源的干扰吗？？ 最佳答案如果是隔离的话，那么两者的地需要隔离，也即各自的地是独立的，如果共地了，那么就失去了光耦隔离的意义，也就是说，只地是相连的，那么不需要用光耦了，直接用三极管驱动继电器即可。继电器继开时，电磁阀将产生较大的电磁干扰，这可以在单片机的电源引脚及继电器的供电引脚串接电感或在穿心电感能有效抑制干扰，对小功率电磁阀不需要光耦隔离，如果电磁阀的功率大的话，如500W以上，那么需要考虑用光耦隔离，同时要注意各线的走向，并串电感或穿心磁珠。 单片机控制继电器为什么需要先接一个光耦？哪位高手能具体解释下，谢谢 悬赏分：15 | 解决时间：2009-5-13 16:35 | 提问者：slguangguang 最佳答案光耦是用来隔离的。 就是说用光耦后，单片机的电路信号与光耦另一边的信号可以完全隔离。 好处：继电器在开关过程产生的高压不会影响单片机，一般用在控制高压的电路或者继电器电感比较大的情况下。 1楼主贴：单片机控制继电器/光耦实际应用（本博原创）[精华]文章发表于：2010-07-22 15:36 注：此程序是本博原创程序，不过之前已经在一些技术论坛上提前上映了。 以下程序和电路是在菁远科技JY-100B单片机开发板上试验的。此开发板详细信息将会在本博详细登出。欢迎大家咨询，咨询QQ：1462382752 （此开发板功能强大，价格低廉） JY-100B 51/AVR开发板包括AD、DA、继电器、光耦/、电机、18B20等常用接口，具体可以登陆淘宝店铺查看 继电器原理及实验程序 作者：张工
自动控制元件 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ， ),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 减小涡流损耗 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 钕铁硼 e t K K 、大，电枢扁平状。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r 1'2上的热损耗表示什么？
2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 3．磁场) F- =ω表示什么磁场？为什么？ A sin(x t 4.绘出圆形旋转磁场时异 步电动机的两条典型机械 特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数) s s GΩ =,并说明其中的参数与静态特性曲线 ( U /) (s ( ) 的关系。
6．绘出三相异步电动机 从基频向下变频调速时 的机械特性。 7.异步电动机从基频向下变频调速时，若电压保持不变将产生什么现象？用公式说 明。 8．一台三相异步电动机空载转速是1450 r/min，电源频率50 Hz。这是几极电机？ 为什么？ 三、（7分） 1.简述永磁同步电机同步运行时的工作原理，画出必要的图形，写出电磁转矩公式。 2.写出磁阻同步电动机电磁转矩表达式并说明参数的含义。 3.哪种同步电动机不加鼠笼绕组就能 自行起动并具有较大的起动转矩？ （） 绘出它的机械特性曲线。
基于Arduino的双足机器人控制方法 摘要：本论文就如何实现机器人预定的功能展开讨论。该双足竞步机器人系统 基于软件平台Arduino为软件开发环境；硬件由窄足机器人、stm32f103zet6单片机、arduino开发板、漫反射激光传感器、超声波测距模块、舵机模块等器件构成。通过Arduino编写主逻辑程序控制32开发板产生PWM波，并通过漫反射激光传 感器和超声波测距模块采集数据，在程序中经过数据处理调整占空比来改变舵机 的运动状态，进而实现控制六个舵机的同时转动，从而达到智能控制机器人的效果。为了提高双足竞步机器人的动作以及寻迹的准确性和可靠性，我们试验了多 套方案并进行升级，进行了大量的测试与调试，最终确定了现有的系统结构和各 项控制参数。 关键词：双足竞步；漫反射激光传感器；超声波测距；舵机；PWM 正文 随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地 向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点，人们发展了各式各样的 具有感知、决策、行动和交互能力的机器人和各种智能机器。机器人技术是一门 综合了传感和检测、控制理论、信息科学与技术、电子工程、机械工程、图像采 集与识别技术以及人工智能等前沿科技的新型学科，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、单片机、人工智能等许多学科的知识，涉及到当前许多 前沿领域的技术。随着电子技术的飞速发展，智能机器人在越来越多的领域发挥 着人类无法代替的作用。其中，双足机器人就是当今机器人研究领域最为前沿的 课题之一，双足机器人是一种高度非线性、强耦合的对象，反映了一个国家的智 能化和自动化研究水平，双足机器人研究已成为目前非常活跃的的一个研究领域。为了推动我国机器人技术的发展，培养学生创新能力，在全国范围内相继出现了 一系列的机器人竞赛。进行双足机器人的研究可以使学生把理论与实践紧密地结 合起来，提高学生的动手能力、创造能力、协作能力和综合能力，进而达到课堂 知识学以致用的目的。 双足机器人是一种非常典型的仿人机器人，国外早在上世纪60年代末就开 始了双足机器人的研究开发。随着1968年美国首研发出一台操纵型双足机器人，就此揭开了双足机器人研究的序幕。同时因为双足机器人在各个领域的应用日趋 广泛，各个国家在该领域相继投入巨资开展研究。自20世纪90年代开始，双足 机器人的研究已从模仿人类腿部行走发展到全方位拟人阶段。双足机器人在外形 上具有人类的特征，适合用于人类生活的环境，为人们提供方便，因此具有广阔 的市场前景。 双足机器人与其他多足机器人相比具有体积较小、重量轻、动作灵活、迅速，而且更接近人类步行的特点，因此它们对环境有最好的适应性，对步行环境要求 很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，不仅能在平面行走，而且 能够方便地通过一些不规则路段，故它的移动“盲区”很小，具有广阔的工作空间；双足行走也是生物界难度最大的步行工作，双足机器人步行性能是其他步行结构 无法比拟的；除此之外，因双足机器人类人的特点，它可以在人类的生活和工作 环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对环境进行大规模改造，所以双足机 器人在日常生活中更具有广泛的应用前景。与此同时，通过研究双足机器人可以
目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (1) 2 硬件电路设计 (2) 2.1单片机系统 (2) 2.1.1 晶振时钟电路 (2) 2.1.2 复位电路 (3) 2.2电流驱动系统 (3) 2.3发光二极管演示系统 (5) 2.4独立键盘系统 (5) 3 软件设计 (6) 3.1软件执行过程 (6) 3.2子程序模块 (6) 4 调试分析 (8) 5 结论及进一步设想 (9) 参考文献 (9) 课设体会 (10) 附录1 电路原理图 (11) 附录2 程序清单 (12)
基于单片机的继电器控制系统设计 胡启洋沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：本文设计了一种基于单片机的继电器控制系统，由单片机、继电器、驱动电路、发光二极管、独立键盘等部分组成，主要使用了单片机开发板上STC公司生产的89C54RD+型号单片机及其最小系统、ULN2003A达林顿管驱动芯片、JQC-3F-05VDC-1ZS 型号继电器、四个发光二极管，运用定时器精准定时对继电器开关进行控制，并在继电器输出端使用发光二极管显示。在以上基础上，实现了8路继电器的循环控制功能。 关键词：单片机；继电器；驱动电路。 0 前言 继电器是当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。它可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）继电器及非电气量（如温度、压力、速度等）继电器两大类。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等。 电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸合的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，可以这样来区分：继电器线圈为通电时处于断开状态的静触点，成为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 1 总体方案设计 针对本课题的设计任务，进行分析得到：本次设计通过单片机I/O口输出高低电平控制继电器的输入端，采用ULN2003A型号的达林顿管驱动芯片加大输入电流，使用内部定时器中断进行精准计时，实现继电器通断时间分别为1秒、2秒的精准控制，并实现通过继电器进行八路发光二级管循环1秒的控制。 该继电器控制系统的设计，在总体上大致可分为以下几个部分组成：1.单片机及其最小系统电路，为了使单片机正常工作，需要加入晶振电路，为了使单片机方便使用，需要
设计任务书 《可编程控制器》课程设计 学院： 学号： 专业（方向）年级： 学生姓名： 福建农林大学机电工程学院电气工程系 2010年 9 月 1 日
PLC自动打铃控制器设计
目录 前言 (4) 第一设计任务书 (5) 1、设计题目 (7) 2、设计要求 (7) 3、设计方案 (7) 4、编程元件地址分配 (9) 5、设计软件 (10) 第二设计步骤 (10) 第三设计程序 (11) 第四结论及设计心得 (16)
前言 在进行PLC控制系统设计时，需要全面系统地考虑系统的控制要求，最大限度地满足系统的控制要求，从实际出发，设计一个可靠性高、技术先进合理、易操作、易维护、低成本的PLC 控制系统。 一、控制系统设计的基本原则 同其他电气控制系统一样，PLC控制系统的设计原则就是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工艺要求，从而保证生产过程安全、可靠、稳定、高效地进行。基本的设计原则如下。 1、满足被控对象的要求 PLC控制系统设计的首要任务就是要充分满足被控对象对控制系统提出的要求，这也是PLC控制系统设计中最重要的原则。为了实现系统的控制目标，要求设计人员对被控对象和生产现场做深入细致的调查研究，详细收集有关的设计资料，包括生产现场的作业环境，生产设备的相关参数，控制设备的操作方式和操作顺序;，以及相关的管理经验等。在制订控制方案时，要与现场的管理人员、技术人员及操作人员共同研究，紧密配合，共同拟订控制方案，解决设计中的疑难问题和重点问题。 在制订控制系统的控制方案时，要从工程实际出发，要充分考虑系统功能的组成及实现，主要从以下方面考虑。 ①机械部件的动作顺序、动作条件、必要的保护和连锁。 ②系统的工作方式(如手动、自动、半自动)。 ③生产设备内部机械、电气、仪表、气动、液压等各个系统之间的关系。 ④PLC与上位计算机、交／直流调速器、工业机器人等智能设备的关系。 ⑤系统的供电方式、接地方式及隔离屏蔽问题。 ⑥网络通信方式。 ⑦数据显示的方式及内容。 ⑧安全保护措施及紧急情况处理。 2、确保系统安全可靠、操作简单 确保PLC控制系统的安全可靠、长期稳定地连续运行，这是任何一个控制系统的生命线。为此，必须在控制方案的制定、控制设备的选择及应用程序的编制方面都要建立在确保控制系
在各种自动控制设备中，都存在一个低压的自动控制电路与高压电气电路的互相连接问题，一方面要使低压的电子电路的控制信号能够控制高压电气电路的执行元件，如电动机、电磁铁、电灯等；另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，电磁式继电器便能完成这一桥梁作用。 电磁继电器是在在输入电路电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。 它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。 (1)直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。 (2)交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。 (3)磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。 (4)极化继电器：状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。 (5)舌簧继电器：利用密封在管，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。 (6)节能功率继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,但它的电流大(一般30-100A),体积小, 节电功能. 电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。 下面是一个小型信号继电器HK4100F-DC5V-SH的实物照片和主要技术参数。。。 HK4100F电磁继电器主要技术参数： 触点参数： 触点形式：1C（SPDT） 触点负载： 3A 220V AC/30V DC 阻抗：≤100mΩ 额定电流： 3A 电气寿命：≥10万次 机械寿命：≥1000万次 线圈参数： 阻值(士10%)：120Ω 线圈功耗：0.2W
自动控制元件 一．（20分） 1. 1台永磁直流力矩电机，反电势系数),rad/s V/( 2=e K 摩擦转矩m N 2.0?=f T ，转动惯量3104-?=J kg ?m 2，电感02.0=a L H 。连续堵转时电流A 51=I ，电压V 201=U 。 （1）求机电时间常数m τ，电磁时间常数e τ，连续堵转的电磁转矩1T 。 答案：33e 1410s 510s 10N m m T ττ--=?=?=?，， （2）电枢电压2U =25V ，求起动时的输出转矩20T 和此电压对应的空载转速20ω。 答案：202012.3N m 12.3rad/s T ω=?=， （3）电机转速rad/s 103=ω，电磁转矩m N 23?=T 时，求电枢电压3U 和输出 转矩30T 。 答案：33024V 1.8N m U T ==?， （4）写出该电机的传递函数)(/)(s U s a Ω。 答案： （4） 2()0.50.5()(0.041)(0.0051)0.000020.041 a s U s s s s s Ω=≈++++ 2．输入信号是电枢电压a u ，输出信号是电机转角θ。绘出直流电动机动态框图，标出)(s I a ，),(),(s T s E em a 及扰动力矩)(s T c 。 答案： 3．绘出直流电动机电枢控制的调节特性和机械特性曲线，标出始动电压、理想空载转速和堵转转矩，标出电动机、发电机和反接制动状态。 答案：
4．直流电动机的主要优点和缺点是什么？ . 优点：力矩大，控制容易。 缺点：有机械换向器，有火花，摩擦大，维护较复杂，价高，结构复杂。 5.电机铁心多用硅钢片叠压而成。采用片状材料的目的是什么？ 5.减小涡流损耗。 6.性能优良的永磁直流力矩电动机现在一般采用什么永磁材料？ 6.钕铁硼。 7.与直流伺服电动机相比，直流力矩电动机的e K 、t K 有什么特点？电枢的几何形状有什么特点？ 7.e t K K 、大，电枢扁平状。 二．（20分） 1.异步电动机等效电路图中s s r -1' 2上的热损耗表示什么？ 答案.电机一相绕组产生的机械功率。 2.简述两相对称绕组产生椭圆形旋转磁场的条件。 答案.两相电流相位差：090θ<< 两相电压相位差90o，幅值不等。 3画出两相电机幅相控制时的电路图。 4.绘出圆形旋转磁场时异步电 动机的两条典型机械特性曲线（转子电阻大和小）。 5．推导两相伺服电动机传递函数)(/)()(s U s s G Ω=,并说明其 中的参数与静态特性曲线的关系。 答案： d (,)d T J U T t ωωω==?，
浙江大学远程教育学院 《自动控制元件》课程作业 姓名： 陈阳阳 学 号： 712030202013 年级： 12秋电气工程及其自动化 学习中心： 合肥学习中心 第一章 直流伺服电动机 1-1直流伺服电动机的电磁转矩和控制电流由什么决定？ 答：1. 由T em =C m ΦI a 可知电磁转矩由每极磁通量和绕组电流大小决定。 2. 由T em =T 0 +T 2 =CmΦIa 控制电流由负载转矩(T 2)和空载转矩(T 0)决定。 1-2当直流伺服电动机的负载转矩恒定不变时，控制电压升高将使稳态的电磁转矩、控制电流、转速发生怎样的变化？为什么？ 答：1. 电磁转矩T em =T 0 +T 2可见电磁转矩不变; 由T em =C m ΦI a 知控制电流I a 也不变; 2. KeKt RaTem Ke Ua n -=可见U a 升高使得理想空载转速变大导致转速n 升高。 1-3已知一台直流电动机，其电枢额定电压Ua=110V ，额定运行时电枢电流Ia=0.4A ，转速n=3600rpm ，它的电枢电阻Ra=50欧姆，负载阻转矩To=15mN.m 。试问该电动机额定负载转矩是多少？ 答：Ea= Ua- IaRa=110-0.4×50=90V Ea=Ce Φn, Ce=0.105Cm 所以Cm Φ=90/0.105/3600= 0.238; T em =T 0 +T 2=CmΦIa , 所以T 2=CmΦIa -T 0 =0.4*0.238 – 15*10-3=0.0952-15×10-3=80.2mN.m 1-6当直流伺服电动机电枢电压、励磁电压不变时，如将负载转矩减少，试问此时电动机的电枢电流、电磁转矩、转速将怎样变化？并说明由原来的状态到新的稳态的物理过程。 答：电磁转矩T em =T 0 +T 2可见T 2 ↓电磁转矩也↓; 由T em =C m ΦI a 知控制电流I a ↓;
空调机组技术性能说明 1、概述 智能化空调机组系列产品是集团公司与新加坡合资，与中国航天工业总公司进行技术合作并结合国内外先进技术研制开发生产的高科技项目，设有先进的生产技术作业流水线，采用先进的CAD空调设计软件，有严密的QC监控系统，严格遵循ISO9001质量管理体系的规定进行管理。共有三大系列一百多种规格，本系列产品具有结构新颖、外形美观、功能齐全、组合灵活、运行平稳、设计简洁实用、安装维护方便等特点，它既可单独使用，也可与风机盘管配套补充新风，以满足舒适空调的要求。 组合式空调机组主要有新回风混合段、初效过滤段（初效、中效）蒸汽加热段、风机段、出风段等段组成，可供用户选择。机组箱体为可拆装式结构，机组结构外部为特制铝合金框架，内部结构为优质钢骨架，并进行了防腐处理，面板全部采用双层优质彩钢板，框架与彩钢板之间有良好的密封措施。风机出口与箱体之间采用软连接，风机平台下部装有弹簧式减震器，从而使整台机组振动和噪声减少到最低值，规范的片距和水路流程，良好的加工工艺，使换热器换热效率高、重量轻、水阻力小、使用寿命长，以满足各种场合的使用要求。机组外表美观，内部坚固耐用，使用性能优越。 2、结构特点 外型流畅---平接型面板，表面连接平整，清晰流畅，美观大方。
气密性优---采用发泡密封胶条连接，确保漏风量低于3%。 结构可靠---采用特制铝合金框架结构，具有高强度及美观的优点。 防锈力强---采用优质彩钢板作面板，确保耐用可靠。 保温性好---机组面板采用聚苯乙烯保温彩钢板，具有导热系数小，保温性能好等优点。 噪声低---采用低噪声前倾多翼双进风外转子离心风机或双进风离心式外拖风机，噪声低、效率高。 换热效率高---换热器采用铜管套铝片结构，热效率高，气流效果好。 可变风量---可采用变频器控制，达到无级调速、软起动、节能等效果。 智能化---机组可内置起动控制，自动控制元件、控制阀门等，具有安装快捷简便、自动化程序高等特点。 （一）机组框架 机组采用框架式结构，其特点如下： 1、机组框架采用高强度复合式铝合金型材，选用中外合资涿州龙马铝型材有限公司铝型材，表面经硬化及磨耗处理，机械强度卓越，尺寸准确。 2、铝合金层的阳极化保护膜使其外观更佳、更耐腐蚀、耐高温。 3、整个机组框架结构合理，无冷桥，其绝热性能表现卓绝、具有
(51单片机系列)用单片机控制继电器 2008-01-13 22:10 首先看看继电器的驱动 这是典型的继电器驱动电路图,这样的图在网络上随处可以搜到,并且标准教科书上一般也是这样的电路图 为什么要明白这个图的原理? 单片机是一个弱电器件,一般情况下它们大都工作在5V甚至更低.驱动电流在mA 级以下.而要把它用于一些大功率场合,比如控制电动机,显然是不行的.所以,就要有一个环节来衔接,这个环节就是所谓的"功率驱动".继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节.在这里,继电器驱动含有两个意思:一是对继电器进行驱动,因为继电器本身对于单片机来说就是一个功率器件;还有就是继电器去驱动其他负载,比如继电器可以驱动中间继电器,可以直接驱动接触器,所以,继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口.这个很重要,因为,一直让我们的电气工程师(我指的是那些没有学习过相应的电子技术的)感到迷惑不解的是:一个小小的芯片,怎么会有如此强大的威力来控制像电动机这样强大的东西? 怎么样理解这个电路图? 要理解这个电路,其实也比较容易.那么请您按照我的思路来,应该没有问题: 首先的,里面的三极管很重要.三极管是电子电路里很重要的一个元件.怎么样理解三极管呢? 简单的来说三极管有两个作用一个是放大作用,一个是开关作用.(严格来讲开关作用是放大作用的极限情况,不过没关系,把两者分开,更便于理解它的工作原理).在这里,我们只了解它跟本电路有关的开关作用. 首先把三极管想成一个水龙头.
上面的Vcc就是水池,继电器是一个水轮机,下面的GND是比水池低的任何一点.刚才说过,三极管就是水龙头,它的把手就是那个带有电阻的引脚. 现在,单片机的某一个需要控制这个继电器电路的输出引脚就是一只"手",当单片机的这个引脚输出低电平的时候,就像"手"在打开三极管"水龙头",水就从上往下流,继电器"水轮机"就开始转起来了.反之,如果是输出高电平,"手"就开始关"水龙头",继电器"水轮机"因为没有水流下来,就会停止. 这就是三极管的开关作用. 简单的理解和记忆就是:三极管是一个开关器件,其实你真的可以将它看成是一个开关,只不过它不是用手来控制,而是用电压(电流)来控制的,因此,三极管有些时候也被称做电子开关(与机械开关相区别). 图上还有一个东西,是保护二极管,如果不需要深入理解的话,你大可不必追就为什么有它存在,但是一定得记住,只要是用三极管驱动继电器的场合,一般都有它的存在.需要特别注意的是它的接法:并联在继电器两端阴极一定是接Vcc 【电子制作实验室－－转】 https://www.doczj.com/doc/ab14300227.html,/DJS.htm 这里我们先要安装好51试验板上的两个轻触按钮开关，我们采用的是 独立式按钮开关，也就是说将开关直接连接到电源的地和单片机的对应 引脚之间，这里K1接到单片机的P3.6引脚，K2接到P3.7。正常情况 下单片机的P3.6、P3.7都被程序初始化时置“1” 当有按键按下时对 应的单片机引脚被按钮开关下拉为“0”，这种方法比较直观，而且比
吉林大学网络教育学院 2019-2020学年第二学期期末考试《自动控制原理》大作业 学生姓名专业 层次年级学号 学习中心成绩 年月日
作业要求：大作业要求学生手写完成，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。 一综合题 (共3题，总分值30分 ) 1. 已知下列系统开环传递函数（参数K，T，T i>0；i=1，2，…，6）：
其系统开环幅相曲线分别如图（1）～（10）所示，试根据奈氏判据判定各系统的闭环稳定性，若系统闭环不稳定，确定其s右半平面的闭环极点数。（10 分）
2. 设单位反馈控制系统的开环传递函数 要求： (1) 画出准确根轨迹(至少校验三点)； (2) 确定系统的临界稳定开环增益K ｃ； (3) 确定与系统临界阻尼比相应的开环增益K 。 （10 分） 解： (1) ①极点：()3503,1002,01=-=-==n p p p 零点：无 （m=0） ②则根轨迹的分支数为条。 ③n-m-3条根轨迹渐近线。
④()3 12π π ?= -+= m n k a k=0 ()ππ ?=-+= m n k a 12 k=1 ()3 512π ?π= -+=m n k a k=2 501 1 -=--= ∑∑==m n z p n i m i i i a σ ⑤分离点坐标：50 1 100110++ ++= d d d () 舍或7921-=-=d d （2）根轨迹与虚轴的交点即为临界开环增益Kc 由图可得j s 7.70±= 代入特征方程： ()()0102.0101.0=+++K s s s 解得：Kc=150 (3)系统临界阻尼比即ζ 0arcc ==ζβos 21-=s 此时 代入方程可得 K=9.6
2020化工自动化控制仪表考试题库 试卷一 1、【判断题】气动薄膜调节阀分为直通单座调节阀和直通双座调节阀。（×） 2、【判断题】根据靶式流量计测量流量的基本原理可知,靶式流量计是一种阻力式仪表。（√ ） 3、【判断题】串级控制系统的目的是高精度地稳定主变量,对副变量要求不高,一般允许有余差,所以副控制器一般选择P控制规律。（√ ） 4、【判断题】调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成。（√ ） 5、【判断题】工艺上希望偏差越小越好,但如果没有偏差,自动控制系统就无法实现控制功能。（√ ） 6、【判断题】PLC中的光电隔离电路仅用于开关量输入/输出卡件中。（×） 7、【判断题】在活塞式压力计上使用砝码比较法校验压力表,常用于校验精度在0.5级以上的各种精密压力表。（√ ） 8、【判断题】电场中某一点和参考点之间的电压,就是该点的电位。（√ ） 9、【判断题】在串级控制系统中,主控制器的正反作用与主对象和调节阀的气开气关形式有关。（×） 10、【判断题】现有一块量程为0~200KPa的压力表,在100KPa处计量检测值为99KPa,此处测量误差为最大,则仪表的最大相对百分误差为0.5%。（√ ） 11、【判断题】在物料较脏的系统中,使用的液面计应定期进行清洗。（√ ） 12、【判断题】对于套筒阀其套筒窗口形状决定了该阀的特性。（√ ） 13、【判断题】用户可以在STEP7中编写程序和对硬件进行组态,并通过编程器将用户程序和硬件组态信息下载到CPU,但不可以从CPU上载到编程器。（×）
14、【判断题】电路中产生电能的设备是电容。（×） 15、【判断题】我们知道,对气关阀膜室信号压力首先保证阀的关闭到位,然后再增加的这部分力才把阀芯压紧在阀座上,克服压差把阀芯顶开。（√ ） 16、【判断题】科氏力质量流量计传感器的敏感元件是测量管,测量管的形状只采用弯管式,弯管式测量管的形状,多为U形管,也有P形管、Ω形管等。（×） 17、【判断题】压力校验仪主要用于检定和调校各类差压变送器、低压压力变送器、调节器和记录仪等仪表的标准输入信号。（×） 18、【判断题】槽车卸酸时,无须将槽车静电接地。（×） 19、【判断题】如果仪器仪表发生电火警时,最好使用二氧化碳灭火器或者四氯化氮灭火器等。（√ ） 20、【判断题】角行程阀芯通过旋转运动来改变它与阀座之间的流通截面积。（√ ） 21、【判断题】串级控制系统中,主回路是一个定值控制系统,而副回路是一个随动控制系统。（√ ） 22、【判断题】由于微分作用可以实现超前调节,因此绝大多数系统加上微分作用后都可以减小控制时间和最大偏差。（×） 23、【判断题】浮球液位计可以输出连续信号和接点信号。（√ ） 24、【判断题】转子流量计由两个部分组成,一个是垂直安装的直管段,另一个是放在直管段内的可以自由运动的转子。（×） 25、【判断题】变比值控制系统在结构上可以看作是串级控制系统。（√ ） 26、【判断题】对于西门子PLC,可以利用块的比较功能来比较离线和在线的块,但不可以比较硬盘上的两个用户程序的块。（×） 27、【判断题】电动执行机构是由电动机带动减速装置,在电信号的作用下产生直线运动和角度旋转运动。（√ ）