閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用學(xué)案

1、第五章 其次節(jié)閉環(huán)電子限制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用學(xué)案浙江省武義其次中學(xué) 程妙仙 2016.05【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、理解簡潔閉環(huán)電子限制系統(tǒng)的工作原理 2、駕馭簡潔閉環(huán)電子限制系統(tǒng)設(shè)計、安裝和調(diào)試 3、駕馭安裝過程中常見問題的分析和解決【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】簡潔閉環(huán)電子限制系統(tǒng)設(shè)計、安裝和調(diào)試及安裝過程中常見問題的分析和解決方法【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】安裝過程中常見問題的分析和解決【課時支配】 1課時溫故知新:其次節(jié) 閉環(huán)電子限制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用閉環(huán)電子限制系統(tǒng)和開環(huán)電子限制系統(tǒng)不同，它能對輸出結(jié)果進(jìn)行檢測，并將檢測信號反饋到限制處理部分，從而對系統(tǒng)的限制產(chǎn)生影響。它的方框圖為： 常見的閉環(huán)電子限制系統(tǒng)有家用電冰箱、空調(diào)、電熱

2、水器、太陽能熱水器、智能電飯鍋、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)溫室等等。 一、水箱水位閉環(huán)電子限制系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用 水位限制器是指通過機(jī)械式或電子式的方法來進(jìn)行凹凸水位的限制，可以限制電磁閥、水泵等，成為水位自動限制器或水位報警器，從而來實(shí)現(xiàn)半自動化或者全自動化，方法有多種，依據(jù)選用不同的產(chǎn)品而不同。 1、設(shè)計要求（1）設(shè)計和制作一個水箱水位閉環(huán)電子限制系統(tǒng)。（2）實(shí)現(xiàn)水塔水箱水位的自動限制。 2、設(shè)計分析（1）依據(jù)對設(shè)計要求的分析，水箱中的水位高度是被控量，水箱中的水是被控對象。（2）由于對水箱中水位的高度變更有嚴(yán)格的要求，即要求水箱中儲存的水不能超過某一水位（高水位），也不能低于某一水位（低水位），因此必需對

3、被控量進(jìn)行檢測，并反饋所測得的結(jié)果。實(shí)現(xiàn)這一限制必需采納閉環(huán)電子限制系統(tǒng)。（3）依據(jù)閉環(huán)電子限制系統(tǒng)的方框圖，選擇合適的輸入、限制（處理）、輸出、檢測部分的元器件（或好用電路）、設(shè)備等。 輸入：三根袒露的硬銅線組成水位探頭，A是高水位探頭；B是低水位探頭；C是零水位探頭。調(diào)整探頭位置可變更輸入量。限制（處理）：由三極管開關(guān)電路組成。水位傳感器檢測并反饋水箱的實(shí)際水位和設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)推斷后發(fā)出向水箱送水或停止送水的指令。輸出：由繼電器、電動機(jī)、水泵、水箱等組成。檢測：由三根水位探頭組成一個傳感器，對水箱水位隨時進(jìn)行檢測，并把水位信號反饋至比較器。 水箱水位閉環(huán)電子限制系統(tǒng)方框圖3、水箱水位閉

4、環(huán)電子限制系統(tǒng)電路圖：方案一:電路分析：1）水位低于B點(diǎn)：2）水位到達(dá)A點(diǎn)：3）水位在A和B之間：安裝測試：1）安裝電路依據(jù)電路圖列出材料清單，并對材料質(zhì)量進(jìn)行檢測比照印制電路板安裝電路（短暫擔(dān)心裝電動機(jī)），安裝時要防止插錯元器件、虛焊等。依據(jù)水箱中的水位探頭圖示，用粗通電線制作水位傳感器，并將三個探頭和印制電路板上a、b、c三點(diǎn)對應(yīng)連接。2）調(diào)試電路將傳感器插入無水的玻璃杯中，接通電源，假如電路安裝正確無誤，繼電器產(chǎn)生吸合動作，觸電J-2閉合，指示燈紅燈亮向杯中漸漸加水，當(dāng)水面和低水位探頭接觸時，指示燈黃燈亮，當(dāng)水面和高水位探頭接觸時，繼電器觸電J-2釋放，指示燈綠燈亮。削減杯中的水量，水箱

5、水位降低（或用提升水位探頭的位置模擬），指示燈黃燈接著發(fā)光，但當(dāng)水位降低到低水位探頭B離開水面時，指示燈紅燈亮。將經(jīng)過調(diào)試后的水位電子限制電路安裝電動機(jī)、水泵和輸軟管，進(jìn)行仿真試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，分析、推斷水位電子限制系統(tǒng)的實(shí)際工作狀況，正常工作后，方可正式運(yùn)用。方案二：電路分析：1）水位低于B點(diǎn)：2）水位到達(dá)A點(diǎn)：3）水位在A和B之間：安裝測試：參見方案一調(diào)試方法課堂小結(jié)：設(shè)計和安裝閉環(huán)電子限制系統(tǒng)的一般步驟如下： （1）依據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行分析，確定被控量和被控對象。（2）假如對控置量限制的精確度要求較高，應(yīng)利用有反饋的閉環(huán)電子限制系統(tǒng)對被控對象實(shí)施限制。（3）依據(jù)閉環(huán)電子限制系統(tǒng)方框圖，選擇限制

6、（處理）部分的電子電路、輸出部分的執(zhí)行器、檢測部分中的傳感器，并參考有關(guān)資料，通過接口連接電路將各個部分緊密地連接成一個完整的限制系統(tǒng)。 課堂練習(xí)如圖所示是小明設(shè)計的溫度報警裝置部分電路，其中IC是運(yùn)算放大器，輸入輸出邏輯關(guān)系見圖中表格，Rt是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。當(dāng)溫度達(dá)到或超過40時，要求該報警裝置發(fā)出聲、光報警信號。請完成以下任務(wù)：第17題圖（1）當(dāng)溫度上升時，Rt的電阻值將_（在增大；減小中選擇一項(xiàng)，將序號填寫在“_”處）。（2）當(dāng)溫度達(dá)到或超過40時，要求發(fā)光二極管V1發(fā)光，請依據(jù)電路的邏輯關(guān)系在a、b、c三點(diǎn)中選擇合適的點(diǎn)連接V1和R4。(3)運(yùn)算放大器不能干脆驅(qū)動蜂鳴器報警，請依據(jù)電路的邏輯關(guān)系選擇合適的三極管(NPN型或PNP型，采納共放射極接法)，在虛線框中畫出蜂鳴器驅(qū)動電路。（4）在測試中發(fā)覺溫度超過40還沒有報警，現(xiàn)要對電路重新調(diào)試，調(diào)試步驟如下：A.將_放入盛有冷水的燒杯，插入溫度計，加入熱水使