第十四課閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用

1、二、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用 閉環(huán)電子控制系統(tǒng)是在開環(huán)電子控制基礎(chǔ)上增加反饋環(huán)節(jié)而成的。它具有較高的控制精度，能實現(xiàn)自動控制。 冰箱、空調(diào)、恒溫箱、智能洗衣機(jī)、水位監(jiān)控設(shè)備等大都采用閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。案例1 熱帶魚水箱溫度控制器的設(shè)計和應(yīng)用設(shè)計要求：1、 熱帶魚水箱溫度控制系統(tǒng)2、 要求溫度控制在25設(shè)計分析：1、根據(jù)設(shè)計要求，確定溫度是被控量，水箱是被控對象。2、由于對水箱的溫度控制嚴(yán)格地規(guī)定了溫度允許變化的范圍，所以必須使用閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。3、按照閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的方框圖，確定預(yù)置溫度，選擇控制電路的元器件、輸出部件和檢測溫度的傳感器，通過查找資料將各部分用接口電路連接起來，組成一個

2、閉環(huán)電子溫度控制系統(tǒng)。閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖 輸入 控制 (處理)輸出被控對象 檢測 比較器反饋水箱恒溫控制方框圖 輸入 預(yù)置控制 溫度裝置 控制 (處理)選擇控制（處理）電路的元器件輸出繼電器、電熱棒被控對象水箱 檢測 溫度傳感器 比較器反饋水箱恒溫控制電路案例案例2 2 水塔水箱水位自動控制系統(tǒng)水塔水箱水位自動控制系統(tǒng)1、設(shè)計要求：1設(shè)計和制作一個水箱水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的模型。 2能模擬水塔水箱中水位的自動控制。2、設(shè)計分析：（1）根據(jù)對設(shè)計要求的分析，被控量是水箱中水位的高度，被控對象是水箱中的水。（2）由于對水箱中的水位的高度變化有嚴(yán)格的要求，即要求水箱中儲存的水不能超過某一水位（高

3、水位），也不能低于某一水位（低水位），所以實現(xiàn)這一控制需要采用閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。（3）根據(jù)閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖，選擇合適的輸入、控制（處理）、輸出、檢測部分的元器件（或?qū)嵱秒娐罚?、設(shè)備等。3、系統(tǒng)設(shè)計：確定解決問題的目標(biāo)和評價標(biāo)準(zhǔn)（1）解決問題的目標(biāo)： 利用水的導(dǎo)電特性，使用導(dǎo)電體探測水位的高低，控制繼電器閉合、斷開，帶動水泵抽水。（2）評價標(biāo)準(zhǔn)： 當(dāng)水位低于低水位線時，抽水； 當(dāng)水位到達(dá)高水位線時，停止抽水； 當(dāng)水位介于高、低水位線之間時，要維持水泵原工作狀態(tài)；原來抽水，則繼續(xù)抽水，等水位到達(dá)高水位線時再停機(jī)；原來停機(jī)，則繼續(xù)停機(jī)，等水位降到低水位線時，再抽水。4、對系統(tǒng)各部分進(jìn)行設(shè)計時可

4、選擇不同的方案輸入：可使用裸導(dǎo)線或液面?zhèn)鞲衅髯鳛樗?探頭。控制器：可用三極管放大電路，可用數(shù)字集成電路，也可用專用集成芯片等。執(zhí)行器：可用不同電壓、功率的繼電器,也可用抽水泵 。5、系統(tǒng)分析：制作模型，以實現(xiàn)目標(biāo)、解決問題、滿足需要為前提，深入地進(jìn)行分析（1）水箱中的水位探頭示意圖：水箱中水位探頭位置如圖所示， a為電源電壓引出端，b為低水位探頭，c為高水位探頭。a、b、c為三根裸露的硬銅電線。ab 低水位C 高水位A B C（2）水箱水位閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖 輸入探頭C確定高水位，b確定低水位控制（處理）與非門構(gòu)成觸發(fā)器控制輸出繼電器、水泵被控對象水箱中的水 檢測由bc兩個探頭組成水位傳感器檢測水位的高低 比較器反饋(3)RS觸發(fā)器構(gòu)成水位控制電路設(shè)計和安裝閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的一般步驟：1、按照設(shè)計要求，確定被控量和被控對象。2、確定是否使用閉環(huán)電子控制系統(tǒng)。3、根據(jù)閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖，選擇控制部分的電子電路、輸出部分的執(zhí)行器、檢測部分的傳感器，并參照有關(guān)資料，通用接口電路將各個部分連接成一個完整的控制系統(tǒng)。4、參照電路圖安裝電路。5、將系統(tǒng)各部分進(jìn)行整體安裝和調(diào)試。6、通過制作、試驗、發(fā)現(xiàn)設(shè)計存在的問題，對方案進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。四、課后作業(yè)設(shè)計一個給茶壺提供保溫的溫度控制系統(tǒng)，并進(jìn)行試驗，寫出試驗總結(jié)。設(shè)計要求：1、 設(shè)