第十四课闭环电子控制系统的设计和应用

1、 二、闭环电子控制 系统的设计和应用 闭环电子控制系统是在开环电 子控制基础上增加反馈环节而成的。 它具有较高的控制精度，能实现自 动控制。 冰箱、空调、恒温箱、智能洗 衣机、水位监控设备等大都采用闭 环电子控制系统。 案例1 热带鱼水箱温度控制器的设计和应用 设计要求： 1、 热带鱼水箱温度控制系统 2、 要求温度控制在25 设计分析： 1、根据设计要求，确定温度是被控量，水箱是被控 对象。 2、由于对水箱的温度控制严格地规定了温度允许变 化的范围，所以必须使用闭环电子控制系统。 3、按照闭环电子控制系统的方框图，确定预置温度， 选择控制电路的元器件、输出部件和检测温度的传 感器，通过查找资

2、料将各部分用接口电路连接起来， 组成一个闭环电子温度控制系统。 闭环电子控制系统方框图 输入 控制 (处理) 输出 被控 对象 检测 比较器 反馈 水箱恒温控制方框图 输入 预置控制 温度装置 控制 (处理) 选择控制 （处理） 电路的元 器件 输出 继电器、 电热棒 被控对象 水箱 检测 温度传感器 比较器 反馈 水箱恒温控制电路 案例案例2 2 水塔水箱水位自动控制系统水塔水箱水位自动控制系统 1、设计要求： 1设计和制作一个水箱水位闭环电子控制系统的模型。 2能模拟水塔水箱中水位的自动控制。 2、设计分析： （1）根据对设计要求的分析，被控量是水箱中水位的高度， 被控对象是水箱中的水。

3、（2）由于对水箱中的水位的高度变化有严格的要求，即要求 水箱中储存的水不能超过某一水位（高水位），也不能低于 某一水位（低水位），所以实现这一控制需要采用闭环电子 控制系统。 （3）根据闭环电子控制系统方框图，选择合适的输入、控 制（处理）、输出、检测部分的元器件（或实用电路）、设 备等。 3、系统设计：确定解决问题的目标和评价标准 （1）解决问题的目标： 利用水的导电特性，使用 导电体探测水位的高低，控制继电器闭合、断开， 带动水泵抽水。 （2）评价标准： 当水位低于低水位线时，抽水； 当水位到达高水位线时，停止抽水； 当水位介于高、低水位线之间时，要维持水泵原 工作状态；原来抽水，则继续抽

4、水，等水位到达高 水位线时再停机；原来停机，则继续停机，等水位 降到低水位线时，再抽水。 4、对系统各部分进行设计时可选择不同的方案 输入：可使用裸导线或液面传感器作为水位 探头。 控制器：可用三极管放大电路，可用数字集成 电路，也可用专用集成芯片等。 执行器：可用不同电压、功率的继电器,也可用 抽水泵 。 5、系统分析：制作模型，以实现目标、解决问题、 满足需要为前提，深入地进行分析 （1）水箱中的水位探头示意图： 水箱中水位探头位置如图所示， a为电源电压引出端，b为低水位 探头，c为高水位探头。a、b、c 为三根裸露的硬铜电线。 a b 低水位 C 高水位 A B C （2）水箱水位闭环

5、电子控制系统方框图 输入 探头C确定高水 位，b确定低水 位 控制（处 理） 与非门构 成触发器 控制 输出 继电器、 水泵 被控对象 水箱中的水 检测 由bc两个探头组成水 位传感器检测水位的 高低 比较器 反馈 (3)RS触发器构成水位控制电路 设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤： 1、按照设计要求，确定被控量和被控对象。 2、确定是否使用闭环电子控制系统。 3、根据闭环电子控制系统方框图，选择控制部分的电子电路、 输出部分的执行器、检测部分的传感器，并参照有关资料， 通用接口电路将各个部分连接成一个完整的控制系统。 4、参照电路图安装电路。 5、将系统各部分进行整体安装和调试。 6、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。 四、课后作业 设计一个给茶壶提供保温的温度控制系统， 并进行试验，写出试验总结。 设计要求：