第一节 开环电子控制系统的设计和应用

第五章电子控制系统的设计及应用,知识网络架设思维明晰,案例导引,视频观看视频声光控路灯,第一节开环电子控制系统的设计和应用,问题探索：1目前声光控路灯的应用非常广泛，通过观看视频，你知道在电路中用到了哪些传感器件？在日常生活中，哪些地方看到过这样的路灯？2路灯除了声光控外，还有哪些控制方式？,知识精要,反馈,触发电路,计数器,电容器C,电阻器R,顺序控制,定量或延时,1开环电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，也就是被控量的变化不会改变控制系统工作状态的变化，即没有_。2不同的实用电路可以实现不同的功能，常见的实用电路很多，如多谐振荡器、_、存储器和_等。3多谐振荡器是能自动产生周期性脉冲的自激振荡器，常用来作为脉冲信号源，脉冲的周期由电路中的_和_确定。4计数器是能统计时钟脉冲数的部件，在电子控制系统中可用来实现_、_等。5存储器是由触发器或其它存储元件构成的存储阵列，用来存放_和_。,数据,指令,知识精要,微处理器,多谐振荡器,4个,4个,输入,输出,悬空,接地,通过电容接地,接电源,6JN6201音乐集成电路的内部有_和很多个_，共_输入端口和_输出端口。7对集成电路内部结构不清楚的情况下，通常可分析电路的_和_关系推断其内部结构和功能，即黑箱方法。8安装集成电路时，要注意对未使用引脚的处理，常见的处理方法有_、_、_、_等。,【解析】家用电风扇无级调速器一般由电阻、电容、集成电路、晶闸管(可控硅)等组成，比较常用的调速电路如右图所示。它的基本原理是：调节Rp的大小改变晶闸管的导通角，从而改变风扇电机两端的电压实现调速。【答案】B,例一：采用无级调整的家用电风扇，调速控制属于()A机械控制B电子控制C液压控制D气动控制,案例导学,例二: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，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,案例导学,【解析】开环控制与闭环控制不是根据功能的复杂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。当检测装置检测输出量进行反馈就是闭环，如果检测输入量，就没有反馈，一定是开环。典型的声、光控电路如下图所示，电路中有两个检测元件LDR和MC，分别检测周围光照亮度和声音强度，均为输入量。【答案】D,例三：音乐集成电路JN6201有4个触发输入端，它们的触发方式是()A高电平触发B低电平触发C0电平触发D有高电平触发也有低电平触发,案例导学,【解析】在不同的场合电路的触发方式有不同的说法，在数字电路中，一般分为高电平触发和低电平触发，而没有0电平触发的说法，0电平有可能是低电平(当电源为正电源时)也可能是高电平(当电源为负电源时)，根据课本90页的图例可知1、2、3、4脚均为高电平触发。【答案】A,案例导学,例四：下列控制系统，不属于开环电子控制系统的是()A红绿灯定时控制系统B宾馆、银行的自动门控制系统C音乐喷泉控制系统D家用电饭锅保温控制系统,【解析】红绿灯定时控制系统是根据定时器的设定时间输出红灯信号或绿灯信号，所以是开环控制；宾馆、银行的自动门控制系统是根据红外线的信号决定门的开启或关闭，是开环控制；音乐喷泉控制系统是根据音乐的强度控制喷泉的高度，也是开环控制；家用电饭锅保温控制系统根据电饭锅的实际温度决定是否开启保温加热电路，能将电饭锅的温度控制在6080之间，与家用空调的控制原理类似，所以是闭环控制系统。【答案】D,案例导学,例五：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：,(1)电路中R3为光敏电阻，当周围环境亮度变暗时，R3的阻值应该_(填“增大”，“减小”或“不变”)。(2)当发光二极管V发光时，集成运算放大器(CF741)3脚为_(填“高电平”或“低电平”)。,案例导学,(3)电路中T1为逻辑门电路，根据功能原理分析可以判断T1为_(从下面的选项中选一个，填写序号)。与门或门与非门或非门(4)白天周围环境较亮，当有一定声音时，发光二极管V也会被点亮，出现这一故障最有可能损坏的元件是_(从下面的选项中选一个，填写序号)。光敏电阻R3话筒MC电容器C1(5)当周围环境只有特别暗时才有声控作用效果，为了改变起控亮度应调节哪个元件比较合适_(从下面的选项中选一个，填写序号)。电阻R7电阻R2电容器C1,案例导学,【解析】(1)根据光敏电阻的特性可知，当周围环境亮度变暗时阻值增大。(2)发光二极管发光时集成运算放大器(CF741)6脚为高电平，根据集成运放的原理，只有3脚的电位高于2脚时才会输出高电平，所以3脚为高电平。(3)由上一小题可知，灯亮时，逻辑门的输出脚是高电平，光亮较暗又有声音时逻辑门的两输入端均为高电平，所以应该是与门。(4)光敏电阻R3损坏，逻辑门的一个输入端一直处于高电平，相当于夜晚。(5)电阻R7的大小只与发光二极管发光的亮度有关，与起控点无关，电容器C1只与声控有关，与光控无关，电阻R2的大小决定逻辑门光控输入端的电位的高低，决定光控的起控点，所以选。【答案】(1)增大(2)高电平(3)(4)(5),基础能力训练,如图所示，是小明同学用555集成块制作的光控自动照明电路。工作原理：当外界光照较亮时，Rg阻值很小，继电器不动作，常开触点断开，路灯L不亮；当外界光照较暗时，Rg阻值很大，继电器动作，常开触点吸合，路灯L亮。请根据电路图和原理描述回答16题：,1当外界光照变亮时CB7555的2、6脚电位变化是()A升高B降低C不变D有可能升高也有可能降低,基础能力训练,【答案】A【解析】光敏电阻随光照的增强而减小，根据分压可知2、6脚的电压升高。,基础能力训练,2当外界光照较暗路灯正常发光时，CB7555的3脚电位是()A高电位B低电位C零电位D中电位，约等于0.5Vcc,【答案】A【解析】根据继电器的动作可以推断三极管V2饱和，所以3脚一定为高电平，在开关电路中，只有高电平低电平的说法，所以C、D选项一定错误。,基础能力训练,【答案】B【解析】三极管作为开关使用一般不会处于放大状态，根据上题可知V2饱和，三极管击穿就损坏了，电路不可能正常工作。,3当外界光照较暗路灯正常发光时，三极管V2的工作状态是()A截止B饱和C放大D击穿,基础能力训练,4电路安装好后需要进行调试，以下调试方法最不合理的是()A白天调试，将Rg用遮光罩遮住模拟黑暗环境B夜间调试，利用其他较亮的电灯照明模拟光亮环境C白天夜间相结合，调整电路，使路灯白天不亮晚上亮D不管白天调试还是夜间调试，用一个透明的玻璃罩替代遮光罩,【答案】D【解析】透明的玻璃罩没有遮光作用，不能实现人为模拟改变环境光照变化的情景。,基础能力训练,【答案】A【解析】2、6脚的触发电平不变，环境较暗时，Rg阻值就更大，所以选A，改变R的大小只改变三极管的饱和深度，与起控点无关，改变Vcc也与起控点无。,5经过调试，路灯能根据环境亮度的变化自动开启或关闭，但是细心的小明同学还是发现了一个问题，当环境的亮度不是很暗时路灯就亮了，比较费电，因此应当()A调整Rp，适当增大B调整Rp，适当减小C调整R的阻值，适当增大D调整Vcc，适当降低,基础能力训练,6使用了一段时间后发现，不管白天还是晚上路灯一直亮着，以下不可能损坏的是()A光敏电阻Rg损坏BCB7555损坏C三极管V2损坏D继电器J损坏,【答案】D【解析】路灯一直亮着，说明继电器能正常工作，所以没有损坏。,基础能力训练,小强同学利用JN6201集成电路制作的起床音乐闹铃，电路如下图所示，其原理是天亮了闹铃自动播放音乐，提醒起床。请回答711题：,基础能力训练,7当天亮闹铃时，三极管V1、V2的工作状态分别是()AV1导通，V2导通BV1截止，V2截止CV1截止，V2导通DV1导通，V2截止,【答案】C【解析】闹铃时V2一定导通，JN6201的触发方式是高电平触发，1脚高电平，所以V1截止。,基础能力训练,8小强非常勤奋好学，但是小强发现每次闹铃响起时，天已大亮，觉得太迟，为此应当()A调整Rp，适当调大B调整Rp，适当调小C调整Rc，更换一个较大阻值的电阻D调整喇叭SP，更换一个功率大的喇叭,【答案】A【解析】天不很亮时Rg较大，所以Rp应增大。,基础能力训练,9用了一段时间后，小强想换一种闹铃音乐，合理的做法是()A将三极管V2的基极接到JN6201的9脚或10脚，与14脚断开B将三极管V1的集电极接到JN6201的2脚，与1脚断开C更换三极管V1或V2的类型，改为PNP型D更换一个音质好一点的喇叭SP,【答案】B【解析】根据JN6201触发引脚判断。,基础能力训练,10为给闹铃增加振动功能，至少需要有一个小电机或继电器，所需的驱动信号由JN6201的()A14脚输出B11脚输出C10脚输出D9脚输出,【答案】D,基础能力训练,11使用一段时间后，电路中的三极管V1