版通用技术浙江高考新选考一轮选修五电子控制系统的设计及其应用PPT课件

第五章电子控制系统的设计及其应用 考试标准 一 开环电子控制系统的设计和应用1 简单开环电子控制系统的工作原理系统的输出端与输入端之间不存在反馈 也就是控制系统的输出量不对系统的控制产生任何影响 这样的系统称开环控制系统 开环控制系统适用于简单的系统 它没有反馈环节 响应时间较长 成本较低 2 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的方框图 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 设计或改进原有的电路 4 检测元器件或实用电路的质量 5 安装电路 放置元器件错接 虚焊 要注意对未使用的引脚处理 注意接地 6 调试电路 检查触发电压大小 二 闭环电子控制系统的设计和应用1 简单闭环电子控制系统的工作原理闭环电子控制系统是在开环电子控制系统基础上增加反馈而构成的 2 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 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 检测部分中的传感器 并参照有关资料 通过接口电路将各个部分紧密地连接成一个完整的控制系统 3 按照电路图安装电路 4 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 5 通过制作 试验 发现设计存在的问题 对方案进行改进和优化 例1 在通用技术课堂上 老师要求同学们设计一个水箱水位控制电路 要求如下 当水箱中的水位低于b点时 水泵工作 水位到达c点时 水泵停止工作 下图是小通设计的电路 下列关于该电路的分析说法中 不正确的是 A 电容C起到延时的作用B 该电路能实现题目的要求C V2应选择NPN型三极管D D1起到开关作用解析该电路不能实现题目的要求 当水位到达C点后 由于电容C的延时作用 电动机还会工作一段时间 最终水会高于C点 故选B 答案B A RP1一定的情况下 RP2调大 报警温度会增加B 温度越高 Rt的电阻越小C RP2一定的情况下 RP1调小 报警温度会降低D 1脚输出高电平时 V1导通 V2发光解析RP2一定的情况下 RP1调小 报警温度会增加 故选C 答案C 例2 小明利用555集成芯片设计了一个如图所示的自动浇花控制电路 当花盆中土壤湿度较小时 探针a和探针b之间的电阻值较大 使得3脚输出为高电位 继电器吸合 水泵M启动 往花盆里加水 花盆中的土壤到达一定湿度时 探针a和探针b之间的电阻值较小 水泵停止加水 在该电路调试过程中 无论花盆中土壤的干湿程度如何 水泵M始终处于加水状态 造成该现象的原因可能是 A 调节Rp时 中心抽头调整到图示中最上方B 三极管V1烧坏断路C 电阻R两管脚连焊 造成短路D 焊接过程中1脚虚焊解析调节Rp时 中心抽头调整到图示中最上方 2 6脚为低电平 3脚高电平 继电器吸合 答案A 变式2 王明同学设计了如图所示的由555集成电路 覆铜板探头 喇叭 电位器 电阻 电容和电池等组成的雨水报警器 根据该控制系统回答以下问题 1 该控制系统的工作方式为 A 闭环电子控制B 开环电子控制C 先闭环电子控制后开环电子控制D 先开环电子控制后闭环电子控制 2 在调试过程中 将水滴在覆铜板上 喇叭不发出声音 单独检测喇叭是好的 关于用多用电表检测的说法 错误的是 A 将RP调到最下端 2脚 6脚有电压 说明电容器C1是好的B 3脚有电压输出 说明电容器C3是好的C 7脚无电压 说明7脚未焊接好D 8脚无电压 说明8脚未焊接好 3 王明同学想把该报警器改装成防盗报警器 下列改装方案不合适的是 A 将覆铜板探头换成红外线感应装置来控制B 将覆铜板探头换成干簧管来控制C 将覆铜板探头换成压力触点来控制D 将覆铜板探头换成声音传感器来控制 解析 1 该电子控制系统的被控对象是喇叭 控制喇叭发出声音 不存在反馈回路 所以该控制系统的工作方式为开环电子控制系统 2 该电子控制系统的工作原理是电源通过电阻R2 覆铜板和电位器RP对电容C1充电 充电过程 2脚和6脚是低电平 3脚输出是高电平 电容C1充满电后 通过电位器RP和覆铜板往7脚进行放电 放电过程 2脚和6脚是高电平 3脚输出是低电平 整个过程在3脚形成振荡回路 将RP调到最下端 2脚 6脚有电压 说明电容器C1能正常充放电 电容器C1是好的 3脚有电压输出 如果电容器C3是好的 喇叭应该正常工作 有声音输出 7脚和8脚无电压 说明未焊接好 3 防盗报警器是防止小偷进入家中 可以将该报警器放置在窗台上 能够检测人体的传感器 可以用红外线装置 也可以用脚不小心踩到压力开关来触发报警 也可以用干簧管安装在窗户上来触发 靠声音传感器来触发不是好的方案 答案 1 B 2 B 3 D 例3 2018 11月浙江选考 小明在科技实践活动中 设计了如图所示的电路 用数字信号控制小电机正反转和停止 规定电流流向为X Y时电机M正转 电流流向为Y X时电机M反转 请你完成下列各题 555电路IC1 IC2的特性表 1 用0代表低电平 1代表高电平 E端和F端的信号为 时电机反转 在A 00 B 01 C 11 D 10中选择合适的选项 将序号填入 处 2 现在准备用LED表示电机运转的状态 正转时绿色LED发光 反转时红色LED发光 停止时两个LED都不发光 以下LED连接正确的是 在下列选项中选择合适的选项 将序号填入 处 3 小明尝试用三极管驱动继电器 用继电器来控制电机 要求按原有的逻辑关系控制电机的正反转及停止 请你在虚线框中画出三极管 继电器 二极管 并采用共发射极接法正确地连接电路 4 小明根据下面的芯片引脚图和题 3 的电路图 对芯片部分引脚进行了连接 如下图所示 请你完成其余引脚的连接 答案 1 B 2 A 3 4 变式3 小明准备设计一个养猪场温 湿度模拟控制系统 选择湿敏电阻和负温度系数的热敏电阻作为传感器 当养猪场的温度或湿度高于设定值时开启相应的控制装置 M1 M2 进行自动调节 控制电路如图所示 其中G1 G2为集成运算放大器 其输入输出的逻辑关系是 V V 输出高电平 反之 输出低电平 请分析电路 完成以下任务 1 请根据控制要求和电路原理 在虚线框内补全电路 不添加任何元器件 2 根据电路原理 M1 M2控制功能分别是 在 M1为温度调节 M2为湿度调节 M1为湿度调节 M2为温度调节中选择合适的选项 3 将电位器Rp中心向下滑动 设定温度将会 在 变高 变低中选择合适的选项 设定湿度将会 在 变大 变小中选择合适的选项 4 当养猪场温 湿度同时超过上限时 要求发出声音报警 提醒工作人员进行人工干预 请你在虚线框内用一个逻辑门与电路进行正确连接 实现报警功能 解析 1 当养猪场的温度或湿度高于设定值时 G1输出低电平 G2输出高电平 根据题目要求M1 M2要工作 所以三极管V1 V2要被导通 故G1连接R4 G2连接R3 2 结合第 1 问可知 M1为温度调节 M2为湿度调节 3 将电位器Rp中心向下滑动 Rp的电阻将会变小 G1的同向端和G2的反向端的电压将会变小 故设定温度将会变低 设定湿度将变小 4 当养猪场的温度和湿度同时超过上限时 G1输出低电平 G2输出高电平 三极管V1 V2被导通 J1 J2吸合 要使蜂鸣器报警 综合分析 虚线框中为与门 答案 1 2 3 4 例4 如图所示是小明设计的水箱水位报警电路 当水淹没a b两个金属探头后 蜂鸣器发声报警 该电路的主控芯片采用JN6201音乐集成芯片 有关JN6201的部分资料如下 1 芯片电源电压为3V 2 当I1 I2 I3和I4中任一端输入高电平 O1 O2都会输出音频信号 O3输出频率较低的周期性脉冲信号 O4输出低电平 3 当I1 I2 I3和I4输入同时为低电平时 O1 O2 O3输出都是低电平 O4输出高电平 请完成以下任务 1 小明想在原电路的基础上增加闪光报警 请你在虚线框内选择合适的端子连接发光二极管和电阻 当水淹没a b两个金属探头后 发光二极管闪烁 否则发光二极管熄灭 要求发光二极管和电阻都接在三极管的集电极上 2 小明想用JN6201设计一个如图所示水箱水位的控制系统 当水位低于低水位b时 水泵抽水 当水位到达高水位a时 水泵停止抽水 请你在图中虚线框内选择合适的端子连接 3 小明对第 2 小题的水箱水位控制电路进行调试 将水位传感器放入无水的容器中 接通电源 听见继电器吸合的声音 但是水泵不抽水 最有可能的原因是 在 V2装反了 水位探头a b与转换触点J1的常开 常闭触点接反了 转换触点J 2的常开 常闭触点接反了中选择一项 将序号填写在 处 4 小明想在第 2 小题的水箱水位控制电路的基础上增加手动加水功能 则如图所示手动开关可以 在 并联在R1两端 并联在继电器线圈两端 并联在V1的集电极和发射极两端中选择一项 将序号填写在 处 答案 1 2 3 4 变式4 如图1所示是小明设计的装在晾衣架上的报警装置部分电路 Rs为负特性湿度电阻 当下雨时 蜂鸣器报警 提醒屋内人收回晾衣架 该电路的主控芯片采用JN6201音乐集成芯片 有关JN6201的部分资料如下 1 芯片电源电压为3V 2 当1脚 2脚 3脚和4脚中任一端输入高电平 14脚 11脚都会输出音频信号 10脚输出频率较低的周期性脉冲信号 9脚输出低电平 3 当1脚 2脚 3脚和4脚输入同时为低电时 14脚 11脚 10脚输出都是低电平 9脚输出高电平 请完成以下任务 图1 1 图1中的JN6201音乐集成芯片没有通电 正确的接法是 在 6脚接地 7脚接电源正极 6脚接电源正极 7脚接地中选择一项 将序号填写在 处 2 要实现题中所提的功能要求 请在虚线框1中选择合适的接线端子把电路补充完整 3 小明打算对图1电路进行改进 当天黑或下雨时 报警器报警 提醒屋内人收回晾衣架 请在图2虚线框2中应选择的逻辑门是 在 与门 或门 与非门 或非门中选择合适的序号填写在 处 图2 4 小明再一次打算对图2电路进行改进 当天黑或下雨时 报警器报警 并通过电动机转动把晾衣架收回 请在图3虚线框3中选择合适的接线端子连接所有的电