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

1、 二、閉環(huán)電子控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)自 動(dòng)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(jì)和應(yīng)用 設(shè)計(jì)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(jì)分析： 1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定溫度是被控量，水箱是被控 對(duì)象。 2、由于對(duì)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(cè)溫度的傳 感器，通過查找資

2、料將各部分用接口電路連接起來， 組成一個(gè)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(duì)象 檢測(cè) 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(duì)象 水箱 檢測(cè) 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(dòng)控制系統(tǒng)水塔水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng) 1、設(shè)計(jì)要求： 1設(shè)計(jì)和制作一個(gè)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(dòng)控制。 2、設(shè)計(jì)分析： （1）根據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)要求的分析，被控量是水箱中水位的高度， 被控對(duì)象是水箱中的水。

3、（2）由于對(duì)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(chǔ)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），所以實(shí)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(cè)部分的元器件（或?qū)嵱秒娐罚⒃O(shè) 備等。 3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)：確定解決問題的目標(biāo)和評(píng)價(jià)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(cè)水位的高低，控制繼電器閉合、斷開， 帶動(dòng)水泵抽水。 （2）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)： 當(dāng)水位低于低水位線時(shí)，抽水； 當(dāng)水位到達(dá)高水位線時(shí)，停止抽水； 當(dāng)水位介于高、低水位線之間時(shí)，要維持水泵原 工作狀態(tài)；原來抽水，則繼續(xù)抽

4、水，等水位到達(dá)高 水位線時(shí)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(shí)，再抽水。 4、對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)可選擇不同的方案 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(shí)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。 a b 低水位 C 高水位 A B C （2）水箱水位閉環(huán)

5、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(duì)象 水箱中的水 檢測(cè) 由bc兩個(gè)探頭組成水 位傳感器檢測(cè)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(jì)和安裝閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的一般步驟： 1、按照設(shè)計(jì)要求，確定被控量和被控對(duì)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(cè)部分的傳感器，并參照有關(guān)資料， 通用接口電路將各個(gè)部分連接成一個(gè)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(yàn)、發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在的問題，對(duì)方案進(jìn)行改進(jìn) 和優(yōu)化。 四、課后作業(yè) 設(shè)計(jì)一個(gè)給茶壺提供保溫的溫度控制系統(tǒng)， 并進(jìn)行試驗(yàn)，寫出試驗(yàn)總結(jié)。 設(shè)計(jì)要求：