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1、1第五章 第二节闭环电子控制系统的设计和应用学案浙江省武义第二中学 程妙仙 2016.05【学习目标】1、理解简单闭环电子控制系统的工作原理2、掌握简单闭环电子控制系统设计、安装与调试3、掌握安装过程中常见问题的分析和解决【学习重点】简单闭环电子控制系统设计、安装与调试及安装过程中常见问题的分析和解决方法【学习难点】安装过程中常见问题的分析和解决【课时安排】 1 课时温故知新:第二节 闭环电子控制系统的设计和应用闭环电子控制系统与开环电子控制系统不同，它能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，从而对系统的控制产生影响。它的方框图为： 常见的闭环电子控制系统有家用电冰箱、空调、电热
2、水器、太阳能热水器、智能电饭锅、现代化农业温室等等。 2一、水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用 水位控制器是指通过机械式或电子式的方法来进行高低水位的控制，可以控制电磁阀、水泵等，成为水位自动控制器或水位报警器，从而来实现半自动化或者全自动化，方法有多种，根据选用不同的产品而不同。 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。（2 ）实现水塔水箱水位的自动控制。 2、设计分析（1）根据对设计要求的分析，水箱中的水位高度是被控量，水箱中的水是被控对象。（2）由于对水箱中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），因此必
3、须对被控量进行检测，并反馈所测得的结果。实现这一控制必须采用闭环电子控制系统。（3）根据闭环电子控制系统的方框图，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。 输入：三根裸露的硬铜线组成水位探头，A 是高水位探头；B 是低水位探头；C 是零水位探头。调整探头位置可改变输入量。控制（处理）：由三极管开关电路组成。水位传感器检测并反馈水箱的实际水位与设定值进行比较，经判断后发出向水箱送水或停止送水的指令。输出：由继电器、电动机、水泵、水箱等组成。检测：由三根水位探头组成一个传感器，对水箱水位随时进行检测，并把水位信号反馈至比较器。 水箱水位闭环电子控制系统方框图33
4、、水箱水位闭环电子控制系统电路图：方案一:电路分析：1）水位低于 B 点：2）水位到达 A 点：3）水位在 A 和 B 之间：安装测试：1）安装电路根据电路图列出材料清单，并对材料质量进行检测对照印制电路板安装电路（暂时不安装电动机），安装时要防止插错元器件、虚焊等。按照水箱中的水位探头图示，用粗通电线制作水位传感器，并将三个探头与印制电路板上 a、b、c 三点对应连接。42）调试电路将传感器插入无水的玻璃杯中，接通电源，如果电路安装正确无误，继电器产生吸合动作，触电 J-2 闭合，指示灯红灯亮向杯中逐渐加水，当水面与低水位探头接触时，指示灯黄灯亮，当水面与高水位探头接触时，继电器触电 J-2
5、 释放，指示灯绿灯亮。减少杯中的水量，水箱水位降低（或用提升水位探头的位置模拟），指示灯黄灯继续发光，但当水位降低到低水位探头 B 离开水面时，指示灯红灯亮。将经过调试后的水位电子控制电路安装电动机、水泵和输软管，进行仿真试验，记录数据，分析、判断水位电子控制系统的实际工作情况，正常工作后，方可正式使用。方案二：电路分析：1）水位低于 B 点：2）水位到达 A 点：3）水位在 A 和 B 之间：安装测试：参见方案一调试方法课堂小结：设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤如下： （1 ）按照设计要求进行分析，确定被控量和被控对象。（2 ）如果对控置量控制的精确度要求较高，应利用有反馈的闭环电子控制
6、系统对被控对象实施控制。（3 ）根据闭环电子控制系统方框图，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，并参考有关资料，通过接口连接电路将各个部分紧密地连接成一个完整的控制系统。 5课堂练习如图所示是小明设计的温度报警装置部分电路，其中 IC 是运算放大器，输入输出逻辑关系见图中表格，R t是负温度系数热敏电阻。当温度达到或超过 40时，要求该报警装置发出声、光报警信号。请完成以下任务：（1 ）当温度升高时，R t的电阻值将_（在增大；减小中选择一项，将序号填写在“_”处）。（2 ）当温度达到或超过 40时，要求发光二极管 V1发光，请根据电路的逻辑关系在a、b 、c 三点中选择合适的点连接 V1和 R4。(3)运算放大器不能直接驱动蜂鸣器报警，请根据电路的逻辑关系选择合适的三极管(NPN 型或 PNP 型，采用共发射极接法)，在虚线框中画出蜂鸣器驱动电路。（4 ）在测试中发现温度超过 40还没有报警，现要对电路重新调试，调试步骤如下：A.将 _放入盛有冷水的烧杯，插入温度计，加入热水使水温等于 40( 在IC；R 3；R t中选择一项，将序号填写在“_”处) ；B. _，直至报警装置发出声、光报警信号为止(在减小 R3；增大 R3；减小 R3； 增大 Rt中选择一项，将序号填写在 “_”处)。第 17 题图
