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1、第五章 电子控制系统的设计及其应用考试标准考试内容考试要求考试属性已考点开环电子控制系统的设计 和应用 简单开环电子控制系统 的工作原理 简单开环电子控制系统 的设计、安装与调试 安装过程中常见问题的 分析和解决bcc加试2016年4月选考（第17题）2016年10月选考（第17 题）2017年11月选考（第17题）2018年4月选考（第17题）闭环电子控制系统的设计 和应用 简单闭环电子控制系统 的基本工作原理 简单闭环电子控制系统 的设计、安装与调试 安装过程中常见问题的分析和解决bcc加试2015年10月选考（第10、14题）2017年4月选考（第17题）知识梳理理知识夯基础一、开环电子
2、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， 设计或改进原有的电路。(4) 检测元器件或实用电路的质量。(5
3、) 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) 将系统各部分进行整体安装和调试。在调试过程中，输入预置
4、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。要点突破突要点提能力【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( )er辅出虚堤惟I-2211 V比较曙的恤tfi AA. 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. D起到开关作用解析 该电路不
5、能实现题目的要求，当水位到达C点后，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变式1如图所示为某简易高温报警装置的电路图。已知Rt是负温度系数的热 敏电阻。电压比较器IC的3脚电位大于2脚电位时，1脚输出高电平；反之，1 脚输出低电平。关于该电路，下列说法不正确的是( )一: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 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
6、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V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5
7、55 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。丘氓旦S(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()人将人”调到最下端，2脚、6脚有电压，说明电容器C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
8、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为开环电子控制系统。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
9、压，说明电容器c能正常充放电，电容器C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】(201871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X-Y时电机M正 转，电流流向为Y-X时电机M反转。请你完成下列各题。2脚
10、6脚3脚1VVcc2 VVcc高电平1Vcc2 Vcc低电平1Vcc2V3VCC保持1V3VCC2 Vcc不使用555电路IC1、IC2的特性表Vcc(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.OO； 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，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)；红】砂v,输出高电平；反之，输出低电 平。请分析电路，完成以下任务：()请根据控制要求和电路原
11、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，M、M2控制功能分别是(在M为温度调节，M2为湿度调节；M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。解析(1)当养猪场的温度或湿度高于设定值时，q输出低电平，G2输出高电平， 根据题目要求M、M2要工作，所以三极管V、V要被导通，故G连接R4 , g2连接r3
12、。结合第问可知，M1为温度调节，M2为湿度调节；将电位器Rp中心向下滑动，Rp的电阻将会变小，G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。当养猪场的温度和湿度同时超过上限时，G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)、(4)【例 4】 如图所示是小明设计的水箱水位报警电路，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；当I. 12、I3和14中任一端
13、 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， 04输出低电平。当I. I2、I3和I4输入同时为低电平时，0、02、03输出都 是低电平， O 输出高电平。请完成以下任务：tJVB -(J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。(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J 2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R两端；并联在继电器线圈两端；并联在V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)Oc|
