浙江省高二通用技术苏教版选修1课件：3.5 电子控制系统的设计及其应用

第五部分 电子控制系统 的 设计及其应用
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一二
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一、开环电子控制系统的设计和应用 考点1 简单开环电子控制系统的工作原理 开环控制系统是由输入、控制(处理)、输出三个部分组成,对控 制系统的输出没有任何检测,即不构成反馈环节。其工作原理如下: 传感器从外界获取非电学量信息转换为电学量信号,传送给控制部 分进行分析、处理,并发出控制指令,由输出部分执行或输出,最终 使被控对象获得所需的输出量。
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一二
(1)在该控制系统中,控制处理、输出、被控对象分别
是
、
、
。
(2)在该控制系统中,检测装置应该采用以下哪种传感器( )
A.压力传感器 B.温度传感器
C.湿度传感器 D.红外线传感器
(3)在控制系统正常工作时,并不一定正在运行的是
。
(①控制装置 ②输出装置 ③检测装置)
解析:由题中找到关键词,“探头”“处理器”“设定的温度值”“启动
启动,不可能导致该故障的元件是( ) A.三极管V1 B.三极管V2 C.继电器 D.电容C1
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解析:(1)水泵抽水时,常开触点继电器有电流流过,三极管V2应导 通,V2基极即(V1集电极)应是高电位,V1应截止,电源通过R3给V2高 电位。(2)该水位控制系统输入量有2个,即一个高水位和一个低水
温度干预机”,并对应于控制系统方框图中的“检测装置”“控制处
理”“输入”“输出”。
答案:(1)处理器 湿度干预机 纺织车间
(2)C
(3)②
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一二
对点演练 如图所示的电路是由555时基电路组成的水箱水位电子控制系 统,电路工作原Fra Baidu bibliotek为:水位低于b点时,传感器B发出缺水信号,控制器 处理后发出给水信号,继电器接通常开触点,电动机转动,带动水泵 抽水;当水位达到a点时,传感器A给出水满信号,控制器发出停止进 水信号,继电器断开常开接点,电动机停止转动,水泵停止抽水。根 据题意,回答以下问题:
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(1)水箱放水过程中,当水位低于b点时,555时基电路2脚的电
压
,3脚的电压
,三极管V1
开接点,电动机转动,带动水泵抽水。( )
,继电器接通常
A.升高 降低 导通 B.降低 升高 导通
C.升高 降低 截止 D.降低 升高 截止
(2)调试过程中,将水池中水放掉使水位低于b点,但发现水泵没有
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典例1纺织车间对湿度的要求较高,湿度的大小影响丝线的张力 直至影响产品的质量。分布在车间不同部位的探头将实测湿度的 数据传给处理器,处理器将数据与设定的湿度值对比,然后决定是 否启动湿度干预机对湿度的调节(除湿、加湿),直至车间的湿度满 足要求才不再干预。如图所示是湿度自动控制系统方框图。
位,到高水位,水泵停止工作,到低水位,水泵开始工作。(3)低于b点
后,水泵应该工作。V1、V2损坏使继电器不能通电,水泵无法工作。 继电器损坏,水泵也无法工作。只有C1是滤波电容,它的作用是使 脉动的电源波形变得平缓一些。
答案:(1)C (2)D (3)D
起度控应点调,所节以哪选个②元。件比较合适
(从下面的选项中选一个,填 关闭
写(1)序高号电)平。(2)① (3)① (4)②
①电阻R7 ②电阻R2 ③电容器
解析 答案
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二、闭环电子控制系统的设计和应用 考点1 简单闭环电子控制系统的基本工作原理 闭环电子控制系统与开环电子控制系统不同,它能对输出结果进 行检测,并将检测信号反馈到控制处理部分,从而对系统的控制产 生影响。其工作原理如下:传感器从外界获取非电学量信息转换为 电学量信号,传送给控制部分进行分析、处理,并发出控制指令,由 输出部分执行或输出,最终使被控对象获得所需的输出量,输出量 通过检测装置反馈到控制处理部分,进一步控制输出量维持在设定 的范围。
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3.焊点质量低 在安装焊接过程中,经常会出现假焊、虚焊、桥接(两焊点连在 一起)等,致使电路出现断路、短路的问题。对于此类问题,焊接完 成后,应仔细检查焊点质量,甚至可用多用表检测断路、短路等。
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典例3如图是一个光控玩具电动机,若二极管V2与电路断开,电子 控制电路可能要出现的问题是( )
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考点3 安装过程中常见问题的分析和解决 在开环电子控制系统的安装过程中,出现一些问题,导致控制系 统无法正常工作。常见问题的分析和解决如下: 1.元器件焊错位置 元器件的位置焊接错误主要是未看清或不理解电路原理,甚至由 于不认识电子元器件,将有些类似的元器件混淆。因此,安装之前, 需按类分清元器件,看懂、看清电路原理图。 2.正负极性接反 在焊接有极性的电容、二极管等元器件时,不注意元器件的正负 极性,导致器件损坏或控制系统不能工作。因此,需根据原理图,在 安装过程中区分元件的正负极,如一般引脚长的为正极,短的为负 极。
阻一输个入,填端写一序直号为)高。电平,从而出现上述故障。(4)电阻R7的大小只与发光
二极①管光发敏光电的阻亮R度3 有②关话,与筒起M控C点无③关电,电容容器器CC11只与声控输入有关,与光
控无(4)关当,电周阻围R环2的境大只小有决特定别逻辑暗门时光才控有输声入控端作的用电效平果的,高为低了,决改定变光起控控的亮
A.继电器J损坏 B.三极管V1损坏 C.电动机M损坏 D.电灯损坏 解析:由于继电器在通断瞬间会产生反电动势,会击穿三极管,因 此并联一个反向的二极管来消耗反电动势,起到保护三极管作用。 答案:B
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对点演练 如图所示为声、光控路灯原理示意图。当周围环境亮度较暗,又 有一定强度的声音时,发光二极管V就发光;当周围环境亮度较亮时, 不管声音强度多大,发光二极管V都不会发光。根据原理分析和电 路图回答下列问题:
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关闭
(1)(C1F)当741发放光大二器极,U管6=AV(发U3光-U时2),A,集为成放运大倍算数放,大输出器端(C6F脚74由1输)3脚入3为、2脚的
电(填压“高差决电定平,”3或脚大“低于电2脚平,输”)。出高电平,2脚大于3脚,输出低电平。当发光二 极管(2)V电发路光中时T,61脚为输逻出辑为门高电电路平,,根要据求功3脚能大原于理2脚分的析电可压以,3脚判为断高T1电为平。 ((2从)①灯下与亮面时门的,逻选辑②项门或中的门选输一出③个脚与,要填非求写门为序高号④电)。平或,非光门线较暗时T1门输入为高电平, 输出(3)为白高天电周平围,应环该境是较与亮门,。当(有3)有一声定音声时音灯时亮,发,说光明二声音极输管入V也控制会正被常点,而亮, 电出容现器这是一接故声障音最输有入可的能,应损该坏也的正常元。件只是有当光敏电(阻从开下路面时的,T选1光项敏中电选
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考点2 简单的开环电子控制系统设计、安装与调试 设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下: (1)依据设计要求进行分析,确定被控量和被控对象。 (2)根据开环电子控制系统方框图,选择恰当的传感器,确定控制 (处理)部分使用的电路和元器件,选择合适的执行部件。 (3)参照相关资料,在输入、控制(处理)和输出部分之间分别选择 合适的接口电路,设计或改进原有电路。 (4)检测元器件或实用电路的质量。 (5)安装电路,防止元器件错接、虚焊,要注意对未使用的引脚的 处理,注意接地。 (6)调试电路,检查触发电压的大小。
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(6)通过制作、试验,发现设计存在的问题,对方案进行改进或优 化。
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考点3 安装过程中常见问题的分析和解决 与开环电子控制系统类似,闭环电子控制系统在安装过程中的常 见问题分析和解决见开环电子控制系统。
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典例2如图是水箱水位电子控制原理图。工作原理:当水位处于 正常水位时,J-2断开,电动机回路不工作;当水位下降至b点以下时, 继电器J-2吸合,接通电动机电路,水泵开始抽水;当水位上升至a点 时,电动机回路又断开停止抽水。请回答下列问题。
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典例1声、光控路灯属于开环电子控制系统,其原因是( ) A.功能比较简单,只是开灯、关灯 B.电路比较简单,所需的元器件不多 C.没有检测装置 D.有检测装置,但不是检测输出量 解析:开环控制与闭环控制不是根据功能的复杂程度和电路结构 的复杂程度来区分的,也不是根据有没有检测装置来区分的,而是 根据有没有反馈来区分的。检测装置检测输出量进行反馈就是闭 环;如果检测输入量,但没有反馈,就是开环。声、光控电路中有两 个检测元件,光敏电阻和声敏传感器分别检测周围光照亮度和声音 强度,均为输入量。 答案:D
启动,不可能导致该故障的元件是( )
A.V1 C.继电器
B.CB7555 D.V4
(1)B (2)D
关闭
答案
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考点2 简单闭环电子控制系统的设计、安装与调试 设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤如下: (1)按照设计要求,确定被控量和被控对象。 (2)如果对控制量控制的精确度要求较高,应利用有反馈的闭环电 子控制系统对被控对象实施控制。 (3)根据闭环电子控制系统的方框图,选择控制(处理)部分的电子 电路、输出部分的执行器、检测部分的传感器,并参照有关资料, 通过接口电路将各个部分紧密连接成一个完整的控制系统。 (4)按照电路图安装电路。 (5)将系统各部分进行整体安装和调试。在调试过程中,输入预置 控制量,根据被控量的变化进行监控。认真分析干扰因素对被控量 的干扰,并通过调整预置控制量等各种方法把干扰的影响减少至最 低。
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(1)根据电路工作原理判断,当水泵抽水时,三极管的工作状态是
() A.V1截止、V2截止B.V1饱和、V2饱和 C.V1截止、V2饱和 D.V1饱和、V2截止 (2)该控制系统的输入量是( ) A.调节水位探头a,确定高水位 B.调节水位探头b,确定中间水位 C.调节水位探头c,确定低水位 D.调节水位探头a,确定高水位;调节水位探头b,确定低水位 (3)调试过程中,将水池中水放掉使水位低于b点,但发现水泵没有
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典例2如图是用555集成电路处理信号的简易光控灯电路图,当 555集成电路输入端2脚、6脚为低电平时,555集成电路输出端3脚 为高电平;反之,3脚为低电平。其中调小Rp起到的作用是( )
A.灯H亮度变亮 B.灯H亮度变暗 C.灯H从不亮到亮的过程中,光敏电阻上需比原来更暗的光照,灯 H才会亮 D.灯H从不亮到亮的过程中,光敏电阻上只要有较暗的光照条件, 灯H就会亮 答案:D