第二节 闭环电子控制系统的设计和应用

案例导引,视频观看视频水位控制,第二节闭环电子控制系统的设计和应用,问题探索：1视频中水位控制的核心部件是什么？传感器是用什么材料制作的？达到了什么样的控制效果？2现实生活中还有哪些与图中水位控制相类似的控制？请举例说明。,知识精要,反馈,控制精度,自动控制,冰箱,空调,水位监控设备,555电路,741运算放大器,1闭环电子控制系统是在开环电子控制系统的基础上增加_环节而构成的。2闭环电子控制系统具有较高的_，能实现_。如_、_、恒温箱、智能洗衣机、_等大多采用闭环电子控制系统。3JN6201集成电路是常用的控制修理部分的电子元器件，如果缺失，可用_替换，也可用_等替代。,知识精要,温度传感器,温度信息,三根水位探头,比较器,电磁继电路,电动机,水泵,4孵化室应选用_进行检测，并将检测到的_反馈到比较器。5水箱水位控制系统中，由_组成一个传感器，对水箱水位随时进行检测，并将水位信号反馈至_。6水箱水位电子控制系统的输出部分由_、_、_、水箱等组成。,【解析】开环、闭环均能实现自动控制，开环控制系统由于没有反馈环节，不能自行纠正，控制精度低；而闭环控制系统不论何种原因造成输出量的偏差，由于有反馈环节总能控制减小偏差，所以闭环控制系统精度较高。【答案】B,例一：开环电子控制系统与闭环电子控制系统的区别，以下分析正确的是()A开环电子控制系统能实现自动控制，控制精度高；闭环电子控制系统能实现自动控制，控制精度不高B开环电子控制系统能实现自动控制，控制精度不高；闭环电子控制系统能实现自动控制，控制精度高C开环电子控制系统能实现自动控制，控制精度不高；闭环电子控制系统能实现自动控制，控制精度不高D开环电子控制系统能实现自动控制，控制精度高；闭环电子控制系统能实现自动控制，控制精度不高,案例导学,例二:关于电子控制系统，下列说法错误的是()A一种控制电路只能实现一个控制功能B一种控制电路也能实现多个控制功能C一个控制功能可用不同控制电路来实现D简单的控制电路也能实现多个控制功能,案例导学,【解析】电路的功能和电路的形式没有直接的关联性，一种控制电路往往能实现多种功能的控制，如很多家用电器的控制都是由一个电路完成多种控制功能；相反，相同功能也可由不同电路来实现，如课本中的温度控制、水位控制；电路功能多少与电路复杂程度也没有直接的关联性。【答案】A,例三：闭环电子控制系统抗干扰能力比较强，主要是因为()A有了自动检测器件B所选用的元器件质量好C增加了反馈环节D加强了人工监测,案例导学,【解析】干扰因素往往会造成控制系统输出量的偏差，闭环控制系统由于有反馈环节总能控制减小偏差，所以增加反馈环节是闭环控制系统抗干扰能力强的主要原因。【答案】C,案例导学,例四：下列控制系统，不属于闭环电子控制系统的是()A学校作息时间的电铃控制系统B蔬菜大棚温度控制系统C粮库的温湿度控制系统D汽车定速控制系统,【解析】蔬菜大棚温度控制系统和粮库的温湿度控制系统是比较典型的闭环控制系统，与空调温度控制系统类似；汽车定速控制系统是依据汽车的实际速度来调整发动机的工作状态，实现定速控制，所以是闭环。【答案】A,案例导学,如图所示为一种电热毯温控器电路，它可以把电热毯的温度控制在一个合适的范围。工作原理：图中IC为NE555时基电路，Rp3为温控调节电位，其滑动臂电位决定IC的触发翻转的阀电位。220V交流电压经C1、R1限流降压，D1、D2整流、C2滤波，DW稳压后，获得9V左右的电压供IC用。接通电源，因BG1的ICEO很小，IC的6脚和2脚电位比较低，3脚为高电平，BCR导通，电热丝加热，温度升高；BG1的ICEO逐渐增大，6脚和2脚电位升高，当6脚电位高于5脚电位，IC翻转，3脚变为低电平，BCR截止，电热丝停止发热；温度开始逐渐下降，BG1的ICEO随之逐渐减小，当温度降到一定值时IC又会翻转，电热丝又开始加热。BG1选用3AX、3AG等PNP型锗管。,案例导学,根据电路图和原理描述回答下列问题：(1)该电热毯的控制方式为_(填“开环”，或“闭环”)。(2)电路中BCR的器件名称为_(从下面的选项中选一个，填写序号)。三极管可控硅双向二极管(3)为了使电热毯加热时能达到较高的温度，应调节Rp3的中心抽头_(填“向上移动”，“向下移动”或“不变”)。,案例导学,(4)为了使电热毯不频繁的加热，在最高温度调高的基础上可通过调节_来实现(从下面的选项中选一个，填写序号)。Rp1Rp2Rp3(5)电路中作为温度传感器的是_(从下面的选项中选一个，填写序号)。LED1BG1DW(6)温度传感器安装的位置比较合适的是()A电源插头上B指示灯LED2旁边C电热毯最中央D电热毯略靠边缘(7)当电路中的LED1不亮LED2正常发光，而电热丝不加热，下列元件最不可能损坏的是()AR1BR4CBCRD电热丝,案例导学,【解析】(1)略(2)略(3)根据电路原理分析可知：当6脚电位高于5脚电位，IC翻转，3脚变为低电平，BCR截止，电热丝停止发热。所以当Rp3的中心抽头向上移动时，5脚电位升高，IC要翻转，6脚就要更高电位，即加热时间更长，温度就更高。(4)此题有较大难度，需要了解NE555时基电路的工作特点。当2脚的电位低于电源电压(此电路为9V)1/3时，3脚输出高电平，所以应调节Rp2，为了使下限温度更低，Rp2的中心抽头应向上移动。(5)BG1的ICEO大小反映了温度高低。,案例导学,(6)温度传感器应该直接感受电热毯的温度，所示A、B选项错误，电热毯最中央温度检测是最准确的，但由于三极管有一定的体积大小，垫在床中央人会有触觉，且需要较长的引线，所以选D最好，放置在枕头底下跟控制电路盒较近的地方，但也不能放在电热毯的最边缘，否则感温不准。(7)电热丝、BCR损坏电热毯自然不热，R4损坏可控硅BCR不能也不会加热，R1是IC电源的降压电阻，LED1是保温指示LED2是加热指示，LED1不亮LED2正常发光说明IC的工作电源是正常的，所以R1是不可能损坏的。【答案】(1)闭环(2)(3)向上移动(4)(5)(6)D(7)A,基础能力训练,如图所示，是JN6201集成电路鸡蛋孵化温度控制电路图，能将孵化箱的温度控制在3739范围。基本工作原理是：当孵化箱的温度低于下限温度(37)时，控制(处理)器受到触发后发出电加热器电路指令，指令信号经接口电路推动继电器动作，闭合电加热器电路，电加热器对孵化室加热；当孵化室温度达到上限(39)时，控制器发出指令，继电器断开电加热器，停止加热；当孵化室温度下降到下限温度时，又重新开始加热达到上限温度，这样循环工件，孵化室的温度保持在设定的温度范围内。请回答17题：,基础能力训练,1电路中属于温度检测装置的器件是()ARp1、Rt1BRp2、Rt2CRp1、Rp2DRt1、Rt2,【答案】D,基础能力训练,2为了比较准确地检测温度两个温度检测器件应安装在()A两个都装在孵化室内比较中央的位置B两个都装在孵化室的门外C一个装在室内一个装在门外D一个贴在继电器上一个贴在电热丝上,【答案】A,基础能力训练,【答案】B【解析】继电器吸合，V3饱和导通，V2也一定饱和导通。,3当电热丝加热工作时，三极管V2、V3的状态是()AV2截止、V3截止BV2饱和、V3饱和CV2截止、V3饱和DV2饱和、V3截止,基础能力训练,4向继电器发出动作指令的信号是JN6201的哪个引脚()A9脚B10脚C11脚D14脚,【答案】A【解析】观察电路图作出判断。,基础能力训练,【答案】B【解析】根据电路图的连接判断，图中的两个点D实际电路是连接在一起的，这样画是为了电路图更清晰。,5发光二极管在电路中起指示作用，图中的V7、V8的指示作用分别是()AV7保温指示、V8保温指示BV7加热指示、V8加热指示CV7保温指示、V8加热指示DV7加热指示、V8保温指示,基础能力训练,6使用过程中发现，孵化室的上限温度过高(超过39)，合理的调试是()A将Rp1调大些B将Rp1调小些C将Rp2调大些D将Rp2调小些,【答案】D【解析】Rp1是下限温度调节，Rp2调小，6脚电位上升得快，上限温度即低。,基础能力训练,7电路出现了继电器不能吸合的故障，以下原因分析不合理的是()A可能是继电器本身损坏B可能是三极管V1损坏C可能是三极管V2损坏D可能是三极管V3损坏舌,【答案】B【解析】V1仅与指示有关，与继电器电路无关。,基础能力训练,如图所示，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J2断开，电动机回路不工作；当水位下降至b点以下时，继电器J2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811题：,基础能力训练,8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()AV1截止、V2截止BV1饱和、V2饱和CV1截止、V2饱和DV1饱和、V2截止,【答案】C【解析】继电器吸合，V2一定饱和，这就需要V1的集电极不能是低电位，所以V1截止。,基础能力训练,9关于常闭触点J1的闭合情况，以下分析正确的是()A始终闭合B抽水时闭合，不抽水时断开C抽水时断开，不抽水时闭合D水位升高时断开，水位下降时闭合,【答案】C【解析】抽水时J2闭合，J1断开，不抽水时相反，可根据继电器的工作原理判断。,基础能力训练,10不小心探头C被折断了一大截，c点在a点和b点的中间，如果继续使用，水箱的最低水位将()A跟原来一样B比原来低C保持在a、c之间D保持在b、c之间,【答案】D【解析】比原来的最低水位高，在新的b、c之间。,11.电路中V4的作用是()A电路工作状态指示B保证三极管V2发射极电流不向上流C保证三极管V2可靠截止D保证三极管V2深度饱和,基础能力训练,【答案】C【解析】水位正常时，水泵不抽水，要靠V4截止来保证，水箱的水体电阻变化时，往往会造成V1饱和不够，集电极电位偏高，如果没有V4，V2有可能处于导通状态，造成电路的误动作(吸合抽水)。,12.下图为“暖手宝”温度控制电路，当温度下降到一定值时，触头J1闭合，电热丝通电加热；当温度上升到设定的最高温度，自动切断电热丝，从而使“暖手宝”的温度控制在一定的范围内。,基础能力训练,(1)补全“暖手宝”温度控制系统的方框图,基础能力训练,_(2)电路中设定温度的器件是_。(3)要想“暖手宝”的温度升