第二節(jié)閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

1、案例導(dǎo)引案例導(dǎo)引視視 頻頻 觀看視頻觀看視頻水位控制水位控制 第二節(jié)第二節(jié) 閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用 問題探索：?jiǎn)栴}探索： 1視頻中水位控制的核心部件是什么？傳感器是用什么材料制作的？達(dá)到視頻中水位控制的核心部件是什么？傳感器是用什么材料制作的？達(dá)到了什么樣的控制效果？了什么樣的控制效果？ 2現(xiàn)實(shí)生活中還有哪些與圖中水位控制相類似的控制？請(qǐng)舉例說明?，F(xiàn)實(shí)生活中還有哪些與圖中水位控制相類似的控制？請(qǐng)舉例說明。反饋反饋控制精度控制精度自動(dòng)控制自動(dòng)控制冰箱冰箱空調(diào)空調(diào)水位監(jiān)控設(shè)備水位監(jiān)控設(shè)備555電路電路741運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 1閉環(huán)電子控制系統(tǒng)是在開環(huán)電子控制系

2、統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加閉環(huán)電子控制系統(tǒng)是在開環(huán)電子控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加_環(huán)節(jié)而構(gòu)成的。環(huán)節(jié)而構(gòu)成的。 2閉環(huán)電子控制系統(tǒng)具有較高的閉環(huán)電子控制系統(tǒng)具有較高的_，能實(shí)現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)_。如。如_、_、恒溫箱、智能洗衣、恒溫箱、智能洗衣機(jī)、機(jī)、_等大多采用閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。等大多采用閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。 3JN6201集成電路是常用的控制修理部分的電子元器件集成電路是常用的控制修理部分的電子元器件，如果缺失，可用，如果缺失，可用_替換，也可用替換，也可用_等替代。等替代。溫度傳感器溫度傳感器溫度信息溫度信息三根水位探頭三根水位探頭比較器比較器電磁繼電路電磁繼電路電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)水泵水泵 4孵化室應(yīng)選用孵化室應(yīng)選用_進(jìn)

3、行檢測(cè)，并將檢測(cè)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的到的_反饋到比較器。反饋到比較器。 5水箱水位控制系統(tǒng)中，由水箱水位控制系統(tǒng)中，由_組成一組成一個(gè)傳感器，對(duì)水箱水位隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，并將水位信號(hào)反饋至個(gè)傳感器，對(duì)水箱水位隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，并將水位信號(hào)反饋至_。 6水箱水位電子控制系統(tǒng)的輸出部分由水箱水位電子控制系統(tǒng)的輸出部分由_、_、_、水箱等組成。、水箱等組成。 【解析解析】開環(huán)、閉環(huán)均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有反饋環(huán)節(jié)，開環(huán)、閉環(huán)均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，開環(huán)控制系統(tǒng)由于沒有反饋環(huán)節(jié)，不能自行糾正，控制精度低；而閉環(huán)控制系統(tǒng)不論何種原因造成輸出量的偏差，不能自行糾正，控制精度低；而閉環(huán)控制系統(tǒng)不論何種原因

4、造成輸出量的偏差，由于有反饋環(huán)節(jié)總能控制減小偏差，所以閉環(huán)控制系統(tǒng)精度較高。由于有反饋環(huán)節(jié)總能控制減小偏差，所以閉環(huán)控制系統(tǒng)精度較高。 【答案答案】B 例一：例一：開環(huán)電子控制系統(tǒng)與閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的區(qū)別，以下分析正確的開環(huán)電子控制系統(tǒng)與閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的區(qū)別，以下分析正確的 是是() A開環(huán)電子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度高；閉環(huán)電子開環(huán)電子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度高；閉環(huán)電子 控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高 B開環(huán)電子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高；閉環(huán)電開環(huán)電子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高；閉環(huán)電 子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控

5、制，控制精度高子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度高 C開環(huán)電子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高；閉環(huán)電開環(huán)電子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高；閉環(huán)電 子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高 D開環(huán)電子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度高；閉環(huán)電子開環(huán)電子控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度高；閉環(huán)電子 控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制精度不高例二例二:關(guān)于電子控制系統(tǒng)，下列說法錯(cuò)誤的是關(guān)于電子控制系統(tǒng)，下列說法錯(cuò)誤的是() A一種控制電路只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制功能一種控制電路只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制功能 B一種控制電路也能實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制

6、功能一種控制電路也能實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制功能 C一個(gè)控制功能可用不同控制電路來實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制功能可用不同控制電路來實(shí)現(xiàn) D簡(jiǎn)單的控制電路也能實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制功能簡(jiǎn)單的控制電路也能實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制功能 【解析】【解析】電路的功能和電路的形式?jīng)]有直接的關(guān)聯(lián)性，一種控電路的功能和電路的形式?jīng)]有直接的關(guān)聯(lián)性，一種控制電路往往能實(shí)現(xiàn)多種功能的控制，如很多家用電器的控制都是由制電路往往能實(shí)現(xiàn)多種功能的控制，如很多家用電器的控制都是由一個(gè)電路完成多種控制功能；相反，相同功能也可由不同電路來實(shí)一個(gè)電路完成多種控制功能；相反，相同功能也可由不同電路來實(shí)現(xiàn)，如課本中的溫度控制、水位控制；電路功能多少與電路復(fù)雜程現(xiàn)，如課本中的溫度控

7、制、水位控制；電路功能多少與電路復(fù)雜程度也沒有直接的關(guān)聯(lián)性。度也沒有直接的關(guān)聯(lián)性。 【答案答案】A 例三：例三：閉環(huán)電子控制系統(tǒng)抗干擾能力比較強(qiáng)，主要是因?yàn)殚]環(huán)電子控制系統(tǒng)抗干擾能力比較強(qiáng)，主要是因?yàn)?) A有了自動(dòng)檢測(cè)器件有了自動(dòng)檢測(cè)器件 B所選用的元器件質(zhì)量好所選用的元器件質(zhì)量好 C增加了反饋環(huán)節(jié)增加了反饋環(huán)節(jié) D加強(qiáng)了人工監(jiān)測(cè)加強(qiáng)了人工監(jiān)測(cè) 【解析】【解析】干擾因素往往會(huì)造成控制系統(tǒng)輸出量的偏差，閉環(huán)干擾因素往往會(huì)造成控制系統(tǒng)輸出量的偏差，閉環(huán)控制系統(tǒng)由于有反饋環(huán)節(jié)總能控制減小偏差，所以增加反饋環(huán)控制系統(tǒng)由于有反饋環(huán)節(jié)總能控制減小偏差，所以增加反饋環(huán)節(jié)是閉環(huán)控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)的主要原因

8、。節(jié)是閉環(huán)控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)的主要原因。 【答案答案】C 例四：例四：下列控制系統(tǒng)，不屬于閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的是下列控制系統(tǒng)，不屬于閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的是() A學(xué)校作息時(shí)間的電鈴控制系統(tǒng)學(xué)校作息時(shí)間的電鈴控制系統(tǒng) B蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng) C糧庫的溫濕度控制系統(tǒng)糧庫的溫濕度控制系統(tǒng) D汽車定速控制系統(tǒng)汽車定速控制系統(tǒng) 【解析】【解析】蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)和糧庫的溫濕度控制系統(tǒng)是比蔬菜大棚溫度控制系統(tǒng)和糧庫的溫濕度控制系統(tǒng)是比較典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，與空調(diào)溫度控制系統(tǒng)類似；汽車定速控制較典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，與空調(diào)溫度控制系統(tǒng)類似；汽車定速控制系統(tǒng)是依據(jù)汽車的實(shí)際速度來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的

9、工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)定速控系統(tǒng)是依據(jù)汽車的實(shí)際速度來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)定速控制，所以是閉環(huán)。制，所以是閉環(huán)。 【答案答案】A 如圖所示為一種電熱毯溫控器電路，它可以把電熱毯的溫度控制如圖所示為一種電熱毯溫控器電路，它可以把電熱毯的溫度控制在一個(gè)合適的范圍。工作原理：圖中在一個(gè)合適的范圍。工作原理：圖中IC為為NE555時(shí)基電路，時(shí)基電路，Rp3為為溫控調(diào)節(jié)電位，其滑動(dòng)臂電位決定溫控調(diào)節(jié)電位，其滑動(dòng)臂電位決定IC的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的閥電位。的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)的閥電位。220V交流電壓經(jīng)交流電壓經(jīng)C1、R1限流降壓，限流降壓，D1、D2整流、整流、C2濾波，濾波，DW穩(wěn)壓后穩(wěn)壓后，獲得，獲得9V左右的電壓供左右

10、的電壓供IC用。接通電源，因用。接通電源，因BG1的的ICEO很小，很小，IC的的6腳和腳和2腳電位比較低，腳電位比較低，3腳為高電平，腳為高電平，BCR導(dǎo)通，電熱絲加熱，導(dǎo)通，電熱絲加熱，溫度升高；溫度升高；BG1的的ICEO逐漸增大，逐漸增大，6腳和腳和2腳電位升高，當(dāng)腳電位升高，當(dāng)6腳電位腳電位高于高于5腳電位，腳電位，IC翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)，3腳變?yōu)榈碗娖?，腳變?yōu)榈碗娖?，BCR截止，電熱絲停止截止，電熱絲停止發(fā)熱；溫度開始逐漸下降，發(fā)熱；溫度開始逐漸下降，BG1的的ICEO隨之逐漸減小，當(dāng)溫度降到隨之逐漸減小，當(dāng)溫度降到一定值時(shí)一定值時(shí)IC又會(huì)翻轉(zhuǎn)，電熱絲又開始加熱。又會(huì)翻轉(zhuǎn)，電熱絲又開始加熱

11、。BG1選用選用3AX、3AG等等PNP型鍺管。型鍺管。 根據(jù)電路圖和原理描述回答下列問題：根據(jù)電路圖和原理描述回答下列問題： (1)該電熱毯的控制方式為該電熱毯的控制方式為_(填填“開環(huán)開環(huán)”，或或“閉環(huán)閉環(huán)”)。 (2)電路中電路中BCR的器件名稱為的器件名稱為_(從下面的選項(xiàng)中從下面的選項(xiàng)中選一個(gè)，填寫序號(hào)選一個(gè)，填寫序號(hào))。 三極管可控硅雙向二極管三極管可控硅雙向二極管 (3)為了使電熱毯加熱時(shí)能達(dá)到較高的溫度，應(yīng)調(diào)節(jié)為了使電熱毯加熱時(shí)能達(dá)到較高的溫度，應(yīng)調(diào)節(jié)Rp3的中的中心抽頭心抽頭_(填填“向上移動(dòng)向上移動(dòng)”，“向下移動(dòng)向下移動(dòng)”或或“不變不變”)。 (4)為了使電熱毯不頻繁的加熱

12、，在最高溫度調(diào)高的基礎(chǔ)上為了使電熱毯不頻繁的加熱，在最高溫度調(diào)高的基礎(chǔ)上可通過調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)_來實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)(從下面的選項(xiàng)中選一個(gè)，填寫序號(hào)從下面的選項(xiàng)中選一個(gè)，填寫序號(hào))。 Rp1Rp2Rp3 (5)電路中作為溫度傳感器的是電路中作為溫度傳感器的是_(從下面的選項(xiàng)中從下面的選項(xiàng)中選一個(gè)，填寫序號(hào)選一個(gè)，填寫序號(hào))。 LED1BG1DW (6)溫度傳感器安裝的位置比較合適的是溫度傳感器安裝的位置比較合適的是() A電源插頭上電源插頭上 B指示燈指示燈LED2旁邊旁邊 C電熱毯最中央電熱毯最中央 D電熱毯略靠邊緣電熱毯略靠邊緣 (7)當(dāng)電路中的當(dāng)電路中的LED1不亮不亮LED2正常發(fā)光，而電熱絲不

13、加熱，正常發(fā)光，而電熱絲不加熱，下列元件最不可能損壞的是下列元件最不可能損壞的是() AR1 BR4 CBCR D電熱絲電熱絲 【解析解析】(1)略略(2)略略 (3)根據(jù)電路原理分析可知：當(dāng)根據(jù)電路原理分析可知：當(dāng)6腳電位高于腳電位高于5腳電位，腳電位，IC翻翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)，3腳變?yōu)榈碗娖?，腳變?yōu)榈碗娖?，BCR截止，電熱絲停止發(fā)熱。所以當(dāng)截止，電熱絲停止發(fā)熱。所以當(dāng)Rp3的中的中心抽頭向上移動(dòng)時(shí)，心抽頭向上移動(dòng)時(shí)，5腳電位升高，腳電位升高，IC要翻轉(zhuǎn)，要翻轉(zhuǎn)，6腳就要更高電位腳就要更高電位，即加熱時(shí)間更長(zhǎng)，溫度就更高。，即加熱時(shí)間更長(zhǎng)，溫度就更高。 (4)此題有較大難度，需要了解此題有較大難度，需

14、要了解NE555時(shí)基電路的工作特點(diǎn)時(shí)基電路的工作特點(diǎn)。當(dāng)。當(dāng)2腳的電位低于電源電壓腳的電位低于電源電壓(此電路為此電路為9V)1/3時(shí)，時(shí)，3腳輸出高電腳輸出高電平，所以應(yīng)調(diào)節(jié)平，所以應(yīng)調(diào)節(jié)Rp2，為了使下限溫度更低，為了使下限溫度更低，Rp2的中心抽頭應(yīng)向的中心抽頭應(yīng)向上移動(dòng)。上移動(dòng)。 (5)BG1的的ICEO大小反映了溫度高低。大小反映了溫度高低。 (6)溫度傳感器應(yīng)該直接感受電熱毯的溫度，所示溫度傳感器應(yīng)該直接感受電熱毯的溫度，所示A、B選項(xiàng)選項(xiàng)錯(cuò)誤，電熱毯最中央溫度檢測(cè)是最準(zhǔn)確的，但由于三極管有一定的錯(cuò)誤，電熱毯最中央溫度檢測(cè)是最準(zhǔn)確的，但由于三極管有一定的體積大小，墊在床中央人會(huì)有觸

15、覺，且需要較長(zhǎng)的引線，所以選體積大小，墊在床中央人會(huì)有觸覺，且需要較長(zhǎng)的引線，所以選D最好，放置在枕頭底下跟控制電路盒較近的地方，但也不能放在電最好，放置在枕頭底下跟控制電路盒較近的地方，但也不能放在電熱毯的最邊緣，否則感溫不準(zhǔn)。熱毯的最邊緣，否則感溫不準(zhǔn)。 (7)電熱絲、電熱絲、BCR損壞電熱毯自然不熱，損壞電熱毯自然不熱，R4損壞可控硅損壞可控硅BCR不能也不會(huì)加熱，不能也不會(huì)加熱，R1是是IC電源的降壓電阻，電源的降壓電阻，LED1是保溫指示是保溫指示LED2是加熱指示，是加熱指示，LED1不亮不亮LED2正常發(fā)光說明正常發(fā)光說明IC的工作電源是的工作電源是正常的，所以正常的，所以R1是

16、不可能損壞的。是不可能損壞的?！敬鸢复鸢浮?1)閉環(huán)閉環(huán)(2)(3)向上移動(dòng)向上移動(dòng)(4)(5)(6)D(7)A1電路中屬于溫度檢測(cè)裝置的器件是電路中屬于溫度檢測(cè)裝置的器件是() ARp1、Rt1 BRp2、Rt2 CRp1、Rp2 DRt1、Rt2【答案答案】D【答案答案】A 【答案答案】B 【解析解析】 繼電器吸合，繼電器吸合，V3飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，V2也一定飽和導(dǎo)通。也一定飽和導(dǎo)通。 3當(dāng)電熱絲加熱工作時(shí)，三極管當(dāng)電熱絲加熱工作時(shí)，三極管V2、V3的狀態(tài)是的狀態(tài)是() AV2截止、截止、V3截止截止 BV2飽和、飽和、V3飽和飽和 CV2截止、截止、V3飽和飽和 DV2飽和、飽和、V3

17、截止截止【答案答案】 【答案答案】 B【解析解析】根據(jù)電路圖的連接判斷，圖中的兩個(gè)點(diǎn)根據(jù)電路圖的連接判斷，圖中的兩個(gè)點(diǎn)D實(shí)際電路是連實(shí)際電路是連 接在一起的，這樣畫是為了電路圖更清晰。接在一起的，這樣畫是為了電路圖更清晰。5發(fā)光二極管在電路中起指示作用，圖中的發(fā)光二極管在電路中起指示作用，圖中的V7、V8的指示作用分的指示作用分 別是別是() AV7保溫指示、保溫指示、V8保溫指示保溫指示 BV7加熱指示、加熱指示、V8加熱指示加熱指示 CV7保溫指示、保溫指示、V8加熱指示加熱指示 DV7加熱指示、加熱指示、V8保溫指示保溫指示6使用過程中發(fā)現(xiàn)，孵化室的上限溫度過高使用過程中發(fā)現(xiàn)，孵化室的上

18、限溫度過高(超過超過39)，合理的，合理的 調(diào)試是調(diào)試是() A將將Rp1調(diào)大些調(diào)大些 B將將Rp1調(diào)小些調(diào)小些 C將將Rp2調(diào)大些調(diào)大些 D將將Rp2調(diào)小些調(diào)小些【答案答案】 D【解析解析】Rp1是下限溫度調(diào)節(jié)，是下限溫度調(diào)節(jié)，Rp2調(diào)小，調(diào)小，6腳電位上升得快，上腳電位上升得快，上 限溫度即低。限溫度即低。 7電路出現(xiàn)了繼電器不能吸合的故障，以下原因分析不合理的電路出現(xiàn)了繼電器不能吸合的故障，以下原因分析不合理的 是是() A可能是繼電器本身損壞可能是繼電器本身損壞 B可能是三極管可能是三極管V1損壞損壞 C可能是三極管可能是三極管V2損壞損壞 D可能是三極管可能是三極管V3損壞舌損壞舌【

19、答案答案】 B【解析解析】V1僅與指示有關(guān)，與繼電器電路無關(guān)。僅與指示有關(guān)，與繼電器電路無關(guān)。 如圖所示，是水箱水位電子控制原理圖。工作原理：當(dāng)水位處于正常水位時(shí)J2斷開，電動(dòng)機(jī)回路不工作；當(dāng)水位下降至b點(diǎn)以下時(shí)，繼電器J2吸合，接通電動(dòng)機(jī)電路，水泵開始抽水；當(dāng)水位上升至a點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)回路又?jǐn)嚅_停止抽水。請(qǐng)回答811題：8根據(jù)電路工作原理判斷，當(dāng)水泵抽水時(shí)，三極管的工作狀態(tài)根據(jù)電路工作原理判斷，當(dāng)水泵抽水時(shí)，三極管的工作狀態(tài) 是是() AV1截止、截止、V2截止截止 BV1飽和、飽和、V2飽和飽和 CV1截止、截止、V2飽和飽和 DV1飽和、飽和、V2截止截止 【答案】【答案】C 【解析解析】

20、繼電器吸合，繼電器吸合，V2一定飽和，這就需要一定飽和，這就需要V1的集電極不能是的集電極不能是 低電位，所以低電位，所以V1截止。截止。9關(guān)于常閉觸點(diǎn)關(guān)于常閉觸點(diǎn)J1的閉合情況，以下分析正確的是的閉合情況，以下分析正確的是() A始終閉合始終閉合 B抽水時(shí)閉合，不抽水時(shí)斷開抽水時(shí)閉合，不抽水時(shí)斷開 C抽水時(shí)斷開，不抽水時(shí)閉合抽水時(shí)斷開，不抽水時(shí)閉合 D水位升高時(shí)斷開，水位下降時(shí)閉合水位升高時(shí)斷開，水位下降時(shí)閉合 【答案答案】 C 【解析解析】抽水時(shí)抽水時(shí)J2閉合，閉合，J1斷開，不抽水時(shí)相反，可根據(jù)繼電斷開，不抽水時(shí)相反，可根據(jù)繼電 器的工作原理判斷。器的工作原理判斷。10不小心探頭不小心探

21、頭C被折斷了一大截，被折斷了一大截，c點(diǎn)在點(diǎn)在a點(diǎn)和點(diǎn)和b點(diǎn)的中間，如點(diǎn)的中間，如 果繼續(xù)使用，水箱的最低水位將果繼續(xù)使用，水箱的最低水位將() A跟原來一樣跟原來一樣 B比原來低比原來低 C保持在保持在a、c之間之間 D保持在保持在b、c之間之間 【答案答案】 D 【解析解析】比原來的最低水位高，在新的比原來的最低水位高，在新的b、c之間。之間。11.電路中電路中V4的作用是的作用是() A電路工作狀態(tài)指示電路工作狀態(tài)指示 B保證三極管保證三極管V2發(fā)射極電流不向上流發(fā)射極電流不向上流 C保證三極管保證三極管V2可靠截止可靠截止 D保證三極管保證三極管V2深度飽和深度飽和 【答案答案】 C 【解析解析】水位正常時(shí)，水泵不抽水，要靠水位正常時(shí)，水泵不抽水，要靠V4截止來保證，水箱截止來保證，水箱 的的水體電阻變化時(shí)，往往會(huì)造成水體電阻變化時(shí)，往往會(huì)造成V1飽和不夠，