AutoCAD 2024中文版電氣設計基礎實例教程 課件 第9章 控制電氣設計_第1頁
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第9章控制電氣設計本章重點l控制電氣簡介l裝飾彩燈控制電路的繪制l多指靈巧手控制電路設計9.1控制電氣簡介9.1.1控制電路簡介從研究電路的角度來看,一個實驗電路一般可分為電源、控制電路和測量電路三部分。測量電路是事先根據(jù)實驗方法確定好的,可以把它抽象地用一個電阻R來代替,稱為負載。根據(jù)負載所要求的電壓值U和電流值I,就可選定電源,一般電學實驗對電源并不苛求,只要選擇電源的電動勢E略大于U,電源的額定電流大于工作電流即可。負載和電源都確定后,就可以安排控制電路,使負載能獲得所需的各個不同的電壓和電流值。一般來說,控制電路中電壓或電流的變化,都可用滑線式可變電阻來實現(xiàn)。控制電路有制流和分壓兩種最基本接法,兩種接法的性能和特點可由調節(jié)范圍、特性曲線和細調程度來表征。一般在安排控制電路時,并不一定要求設計出一個最佳方案,只要根據(jù)現(xiàn)有的設備設計出既安全又省電,且能滿足實驗要求的電路就可以了。設計方法一般也不必做復雜的計算,可以邊實驗邊改進。先根據(jù)負載的阻值R要求調節(jié)的范圍,確定電源電壓E,然后綜合比較采用分壓還是制流,確定了R后,估計一下細調程度是否足夠,然后做一些初步試驗,看看在整個范圍內(nèi)細調是否滿足要求,如果不能滿足,則可以加接變阻器,分段逐級細調??刂齐娐房煞譃殚_環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)(也稱為反饋控制系統(tǒng))。其中,開環(huán)控制系統(tǒng)包括前向控制、程控(數(shù)控)、智能化控制等,如錄音機的開、關機,自動錄放,程序工作等。閉環(huán)控制系統(tǒng)則是反饋控制,受控物理量會自動調整到預定值。反饋控制是最常用的一種控制電路,下面介紹3種常用的反饋控制方式。1)自動增益控制AGC(AVC):反饋控制量為增益(或電平),以控制放大器系統(tǒng)中某級(或幾級)的增益大小。2)自動頻率控制AFC:反饋控制量為頻率,以穩(wěn)定頻率。3)自動相位控制APC(PLL):反饋控制量為相位,PLL可實現(xiàn)調頻、鑒頻、混頻、解調、頻率合成等。如圖所示是一種常見的反饋控制系統(tǒng)的模式。常見的反饋控制系統(tǒng)的模式9.1.2控制電路圖簡介控制電路大致可以包括下面幾種類型的電路:自動控制電路、報警控制電路、開關電路、燈光控制電路、定時控制電路、溫控電路、保護電路、繼電器控制電路、晶閘管控制電路、電機控制電路、電梯控制電路等。如圖所示的電路是報警控制電路中的一種典型電路,即汽車多功能報警器電路圖。它的功能要求為:當系統(tǒng)檢測到汽車出現(xiàn)各種故障時進行語音提示報警。

汽車多功能報警器電路圖

如圖所示的電路是溫控電路中的一種典型電路。該電路是由雙D觸發(fā)器CD4013中的一個D觸發(fā)器組成,電路結構簡單,具有上、下限溫度控制功能??刂茰囟瓤赏ㄟ^電位器預置,當超過預置溫度后,自動斷電,電路中將D觸發(fā)器連接成一個RS觸發(fā)器,以工業(yè)控制用的熱敏電阻MF51作為溫度傳感器。如圖所示的電路是繼電器電路中的一種典型電路。9.2繪制裝飾彩燈控制電路圖如圖所示為裝飾彩燈控制電路的一部分,可按要求編制出有多種連續(xù)流水狀態(tài)的彩燈。繪制本圖的大致思路如下:首先繪制各個元器件圖形符號,然后按照線路的分布情況繪制結構圖,將各個元器件插入到結構圖中,最后添加注釋完成本圖的繪制。

裝飾彩燈控制電路9.2.1設置繪圖環(huán)境(1)建立新文件。打開AutoCAD2024應用程序,選擇隨書光盤中的“源文件\第9章\A3樣板圖.dwt”樣板文件為模板,建立新文件,將新文件命名為“裝飾彩燈控制電路圖.dwg”。(2)設置圖層。單擊“圖層”工具欄中的“圖層特性管理器”按鈕,彈出“圖層特性管理器”對話框,新建“連接線層”和“實體符號層”兩個圖層,并將“連接線層”層設置為當前圖層,各圖層的屬性設置如圖所示。設置圖層9.2.2繪制控制電路(1)繪制結構圖(2)連接信號燈與晶閘管(3)將電阻和發(fā)光二極管符號插入結構圖(4)將電阻和晶體管圖形符號插入結構圖

偏移水平直線

繪制豎直直線

偏移豎線直線

刪除直線信號燈符號

晶閘管符號插入信號燈符號插入晶閘管符號拉長直線繪制折線刪除多余直線

陣列信號燈和晶閘管電阻和發(fā)光二極管符號

插入電阻和發(fā)光二極管陣列電阻和發(fā)光二極管

插入電阻和晶體管符號平移電阻和晶體管(b)陣列電阻和晶體管(b)平移電阻和晶體管(a)陣列電阻和晶體管(a)

添加連接線9.2.3添加注釋1)設置文字樣式。2)添加注釋文字。3)使用文字編輯命令修改文字來得到需要的文字;添加注釋文字后,即完成了所有圖形的繪制,“文字樣式”對話框9.3繪制多指靈巧手控制電路圖隨著機構學和計算機控制技術的發(fā)展,多指靈巧手的研究也獲得了長足的進步。由早期的二指鋼絲繩傳動發(fā)展到了仿人手型、多指錐齒輪傳動的階段。本節(jié)將詳細講述如何在AutoCAD2024繪圖環(huán)境下,設計多指靈巧手的控制電路系統(tǒng)圖,如圖所示。本靈巧手共有5個手指,11個自由度,由11個微小型直流伺服電動機驅動,采用半閉環(huán)控制。9.3.1半閉環(huán)框圖的繪制(1)繪制半閉環(huán)框圖

繪制各個功能部件為功能塊添加文字注釋半閉環(huán)框圖(2)繪制控制系統(tǒng)框圖(3)繪制雙向箭頭擺放功能塊

添加文字注釋繪制雙向箭頭控制系統(tǒng)框圖9.3.2低壓電氣設計低壓電氣部分是整個控制系統(tǒng)的重要組成部分,為控制系統(tǒng)提供開關控制、散熱、指示和供電等,是設計整個控制系統(tǒng)的基礎。1)建立新文件。2)設置圖層。3)設計電源部分,為低壓電氣部分引入電源。4)繪制排氣扇。5)繪制接觸器支路,控制指示燈亮滅。6)繪制開機燈指示支路。7)繪制主控系統(tǒng)供電支路。新建圖層

開機指示燈

繪制主控系統(tǒng)供電支路9.3.3主控系統(tǒng)設計主控系統(tǒng)分為三個部分,每個部分的基本結構和原理相似,選擇其中的一個部分作為討論對象。每部分的控制對象為3個直流微型伺服電動機,運動控制卡采集碼盤返回角度位置信號,給電動機驅動器發(fā)出控制脈沖,實現(xiàn)半閉環(huán)控制。1)建立新文件。2)連接運動控制卡和驅動器單元。3)繪制直流伺服電動機符號。4)擺放元件。5)繪制排線。6)連接驅動器和電動機。7)連接運動控制卡與編碼器。8)倒角處理。9)插入圖框。新建圖層

連接運動控制卡和驅動繪制矩形復制矩形繪制圓移動圓

修剪矩形

繪制引線添加文字注釋直流伺服電動機符號

擺放元件繪制排線連接驅動器和電動機

連接控制卡和編碼器倒角處理多指靈巧手控制電路圖9.4上機實驗實驗1繪制如圖所示的SINUMERIK820控制系統(tǒng)的硬件結構圖。(1)目的要求本實驗的目的是通過SINUMERIK820控制系統(tǒng)的硬件結構圖的繪制,幫助讀者鞏固對控制電氣圖繪制方法和的技巧的掌握。(2)操作提示1)設置3個新圖層。2)繪制線路結構圖。3)繪制實體符號。4)將繪制的實體符號

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