配套PPT课件选修 第五章

1、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

2、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

3、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

4、，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

5、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

6、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

7、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

8、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】(201811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XY时电机M正转，电流流向为YX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，

9、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

10、中G1、G2为集成运算放大器，其输入输出的逻辑关系是：VV，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。,

11、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，

12、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3 V；(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。,

13、(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J2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

14、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3 V；(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