第一章電子控制系統(tǒng)概述

1、第一章電子控制系統(tǒng)概述高中通用技術(shù)1.1電子控制技術(shù)與電子控制系統(tǒng)考試內(nèi)容要求屬性 電子控制技術(shù)的含義及其應(yīng)用 電子控制系統(tǒng)的含義 aa 加試一、控制技術(shù)一、控制技術(shù)控制技術(shù)是人們?yōu)榱耸故挛锇凑账Ｍ姆绞娇刂萍夹g(shù)是人們?yōu)榱耸故挛锇凑账Ｍ姆绞窖刂骋淮_定的方向發(fā)展所使用的手段或方法。沿著某一確定的方向發(fā)展所使用的手段或方法。 案例：從門鎖的演變看控制技術(shù)的發(fā)展案例：從門鎖的演變看控制技術(shù)的發(fā)展 （1 1）人工控制的門鎖）人工控制的門鎖 （2 2）機械控制的門鎖）機械控制的門鎖 （3 3）電子控制門鎖）電子控制門鎖二、什么是電子控制技術(shù)？二、什么是電子控制技術(shù)？是一門運用電子電路實現(xiàn)控制功能

2、的技術(shù)。是一門運用電子電路實現(xiàn)控制功能的技術(shù)。 應(yīng)用非常廣泛應(yīng)用非常廣泛: :1 1、自動化的家用電器電器、自動化的家用電器電器2 2、自動化的生產(chǎn)流水線、自動化的生產(chǎn)流水線 一些產(chǎn)品的生產(chǎn)線使用了能自動更換刀具和完成多道加工工序的一些產(chǎn)品的生產(chǎn)線使用了能自動更換刀具和完成多道加工工序的數(shù)控機床，井將加工設(shè)備、檢測設(shè)備、裝卸設(shè)備等按照工藝流程連數(shù)控機床，井將加工設(shè)備、檢測設(shè)備、裝卸設(shè)備等按照工藝流程連接起來，形成了自動生產(chǎn)流水線，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量減少了接起來，形成了自動生產(chǎn)流水線，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量減少了原材料的消耗，改善了勞動條件，提高了勞動生產(chǎn)率。原材料的消耗，改善了勞動條件，提高了

3、勞動生產(chǎn)率。3、工業(yè)化的農(nóng)業(yè)溫室（蔬菜大棚）如圖所示的溫室廠房中通過電子控制技術(shù)實現(xiàn)了施肥配如圖所示的溫室廠房中通過電子控制技術(shù)實現(xiàn)了施肥配方、營養(yǎng)液滴灌、人工補充二氧化碳、鍋爐燃煤送熱自動方、營養(yǎng)液滴灌、人工補充二氧化碳、鍋爐燃煤送熱自動化，并對溫、氣、肥、水、光等植物生長要素進行自動調(diào)化，并對溫、氣、肥、水、光等植物生長要素進行自動調(diào)控，形成全年都能生長蔬萊、花卉的人工氣候。另外，還控，形成全年都能生長蔬萊、花卉的人工氣候。另外，還可引入農(nóng)業(yè)機器人，利用它移植秧苗、采摘暴實，實現(xiàn)農(nóng)可引入農(nóng)業(yè)機器人，利用它移植秧苗、采摘暴實，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的工廠。業(yè)生產(chǎn)的工廠。4、長“眼睛”的導(dǎo)彈電子控制技術(shù)

4、對軍事技術(shù)變革發(fā)展起著重要的作用對現(xiàn)電子控制技術(shù)對軍事技術(shù)變革發(fā)展起著重要的作用對現(xiàn)代戰(zhàn)爭生了極大的影響。代戰(zhàn)爭生了極大的影響。 例如，例如，“響尾蛇響尾蛇”是一種機載空對空截擊導(dǎo)彈，它利是一種機載空對空截擊導(dǎo)彈，它利用紅外線熱尋的傳感器來發(fā)現(xiàn)敵人，發(fā)射后就可立即鎖定用紅外線熱尋的傳感器來發(fā)現(xiàn)敵人，發(fā)射后就可立即鎖定攻擊目標(biāo)。這一性能使飛行員可以專注于自己的工作，而攻擊目標(biāo)。這一性能使飛行員可以專注于自己的工作，而讓導(dǎo)彈自己完成攻擊任務(wù)。讓導(dǎo)彈自己完成攻擊任務(wù)。4、長“眼睛”的導(dǎo)彈還有一種巡航導(dǎo)彈利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對攻擊目標(biāo)的還有一種巡航導(dǎo)彈利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對攻擊目標(biāo)的地理位置和巡航

5、導(dǎo)彈飛經(jīng)的沿途地形進行精密測量，并對地理位置和巡航導(dǎo)彈飛經(jīng)的沿途地形進行精密測量，并對這些信息輸入彈載的微型電腦中。巡航導(dǎo)彈在飛行的過程這些信息輸入彈載的微型電腦中。巡航導(dǎo)彈在飛行的過程中將它與實際所顯示的地形精密對照中將它與實際所顯示的地形精密對照, ,從而控制飛行的方從而控制飛行的方向、路線、速度、離地面的高度。電子控制技術(shù)使巡航導(dǎo)向、路線、速度、離地面的高度。電子控制技術(shù)使巡航導(dǎo)彈變得十分聰明，命中精度高，距離彈變得十分聰明，命中精度高，距離2000KM2000KM以內(nèi)目標(biāo)誤差以內(nèi)目標(biāo)誤差不超過不超過1010米。米。1、以電子技術(shù)為核心的控制系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，有電阻、電感、電容、二極管

6、、三極管、集成電路（IC）等電子元器件，它們相互作用、相互依賴，形成一個整體，從而實現(xiàn)控制的目的。如： 智能電飯煲三、電子控制系統(tǒng)三、電子控制系統(tǒng)2 2、電子控制系統(tǒng)是通過控制器實現(xiàn)控制的。、電子控制系統(tǒng)是通過控制器實現(xiàn)控制的。如：遙控小車通過遙控器如：遙控小車通過遙控器 電子控制系統(tǒng)有什么優(yōu)點？電子控制系統(tǒng)有什么優(yōu)點？ 1 1、控制的精確度高、控制的精確度高 2 2、能實現(xiàn)遠距離控制、能實現(xiàn)遠距離控制 3 3、控制的速度快、控制的速度快 4 4、能進行自動控制、能進行自動控制 5 5、電子控制系統(tǒng)的體積小、電子控制系統(tǒng)的體積小。這是電子控制系統(tǒng)嗎？1.2 1.2 電子控制系統(tǒng)的組成電子控制系

7、統(tǒng)的組成和工作過程和工作過程考試內(nèi)容 要求 屬性 電子控制系統(tǒng)的基本組成 生活中常見的電子控制系統(tǒng)的工作過程 ab 加試路燈的控制系統(tǒng)路燈的控制系統(tǒng)視覺視覺器官器官檢測檢測光的光的強度強度手和足手和足執(zhí)行命令，執(zhí)行命令，完成路燈完成路燈的開和關(guān)的開和關(guān)路燈路燈點亮與點亮與熄滅熄滅大腦大腦分析信分析信息，發(fā)息，發(fā)出命令出命令路燈路燈分析信分析信息，發(fā)息，發(fā)出命令出命令執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行命令，執(zhí)行命令，完成路燈完成路燈的開和關(guān)的開和關(guān)電子電子電路電路分析信分析信息，發(fā)息，發(fā)出命令出命令傳感傳感器器檢測檢測光的光的強度強度路燈的路燈的人工控人工控制系統(tǒng)制系統(tǒng)路燈的路燈的電子控電子控制系統(tǒng)制系統(tǒng)電子

8、控制系統(tǒng)一般可分為電子控制系統(tǒng)一般可分為輸入、控制（處理輸入、控制（處理）和和輸出輸出三個基本的組成部分。三個基本的組成部分。被控被控對象對象輸出輸出部分部分控制（處控制（處理）部分理）部分輸入輸入部分部分電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)信息信息一、電子控制系統(tǒng)的組成一、電子控制系統(tǒng)的組成輸入部分輸入部分：由各種：由各種傳感器傳感器組成，輸入信息可以有各組成，輸入信息可以有各種形式，可以是作用力，也可以是溫度、濕度、種形式，可以是作用力，也可以是溫度、濕度、磁場、光照強度等環(huán)境參數(shù)的變化。磁場、光照強度等環(huán)境參數(shù)的變化?？刂疲ㄌ幚恚┛刂疲ㄌ幚恚┎糠郑阂话阌删哂懈鞣N控制功能的部分：一般由具有各種控制功能

9、的電電子電路（或微處理器）子電路（或微處理器）組成。它的組成。它的作用相當(dāng)于人作用相當(dāng)于人的大腦的大腦，對送入的電信號進行比較、分析和處理，對送入的電信號進行比較、分析和處理并發(fā)出指令。并發(fā)出指令。輸出部分：輸出部分：由由電磁繼電器、晶閘管電磁繼電器、晶閘管等多種執(zhí)行機構(gòu)等多種執(zhí)行機構(gòu)組成。輸出信號可以是位移，如電磁繼電器中銜組成。輸出信號可以是位移，如電磁繼電器中銜鐵的運動、電動機的轉(zhuǎn)動等，也可以是聲音、光鐵的運動、電動機的轉(zhuǎn)動等，也可以是聲音、光等，如揚聲器中發(fā)出的音樂聲。等，如揚聲器中發(fā)出的音樂聲。 輸出部分輸出部分相當(dāng)于人的手和足相當(dāng)于人的手和足，它的作用是，它的作用是執(zhí)行處執(zhí)行處理部

10、分的指令理部分的指令，進行某種操作，實現(xiàn)某種功能。，進行某種操作，實現(xiàn)某種功能。二、電子控制系統(tǒng)的工作過程二、電子控制系統(tǒng)的工作過程被控被控對象對象輸出輸出執(zhí)行執(zhí)行命令命令控制控制(處理處理)分析、比較分析、比較和處理電信和處理電信號并發(fā)出命號并發(fā)出命令令輸入輸入采集信采集信息并轉(zhuǎn)息并轉(zhuǎn)化為電化為電信號信號信息信息電子控制系統(tǒng)名稱電子控制系統(tǒng)名稱輸入部分輸入部分控制控制(處理處理)部部分分輸出部分輸出部分智能化的紅綠燈電智能化的紅綠燈電子控制系統(tǒng)子控制系統(tǒng)全自動洗衣機進水全自動洗衣機進水控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)環(huán)形感環(huán)形感應(yīng)器應(yīng)器水位傳水位傳感器感器電子電路電子電路電子電路電子電路紅綠燈紅綠燈電磁開關(guān)

11、電磁開關(guān)馬上行動馬上行動: : 分析下列電子控制系統(tǒng)的基本組成部分分析下列電子控制系統(tǒng)的基本組成部分,并說并說出它們的簡要工作過程出它們的簡要工作過程電子計算機的最基本組成部分：電子計算機的最基本組成部分：輸入、控制（處理）、輸出。輸入、控制（處理）、輸出。 輸入部分輸入部分 控制（處理）部分控制（處理）部分 輸出部分輸出部分鍵盤、鼠標(biāo)、手寫板、話筒、鍵盤、鼠標(biāo)、手寫板、話筒、掃描儀、攝像頭、光驅(qū)（光掃描儀、攝像頭、光驅(qū)（光盤）、磁盤、數(shù)碼讀卡機盤）、磁盤、數(shù)碼讀卡機等等主機（主機（CPUCPU）顯示器、軟盤、顯示器、軟盤、U U盤、可移動盤、可移動硬盤、刻錄機、揚聲器、耳硬盤、刻錄機、揚聲器

12、、耳機、打印機機、打印機練習(xí)練習(xí)搭接一個路燈自動控制模型搭接一個路燈自動控制模型 此電路是用控制此電路是用控制三極管三極管V2V2的基極的基極偏置電流偏置電流的大小的大小, ,使使三極管三極管V2V2工作在工作在導(dǎo)通導(dǎo)通狀態(tài)或者截狀態(tài)或者截止?fàn)顟B(tài)止?fàn)顟B(tài), ,使發(fā)光使發(fā)光二極管二極管V1V1導(dǎo)通并有一定的電導(dǎo)通并有一定的電流通過或者截止流通過或者截止, ,這樣這樣V2V2就發(fā)光或熄滅就發(fā)光或熄滅. .路燈電子控制系統(tǒng)的工作過程路燈電子控制系統(tǒng)的工作過程輸出輸出控制（處控制（處理）理）輸入輸入太陽光太陽光晶體三極晶體三極管組成的管組成的電子電路電子電路光敏傳光敏傳感器感器發(fā)光二發(fā)光二極管極管（1

13、1）當(dāng)夜晚降臨時，外界光線暗淡，光敏傳感器）當(dāng)夜晚降臨時，外界光線暗淡，光敏傳感器上接收到光的強度減小。上接收到光的強度減小。（2 2）光敏傳感器將弱光轉(zhuǎn)化為電信號，輸入到以）光敏傳感器將弱光轉(zhuǎn)化為電信號，輸入到以晶體三極管為核心的電子電路。晶體三極管工作，晶體三極管為核心的電子電路。晶體三極管工作，輸出電流，點亮發(fā)光二極管輸出電流，點亮發(fā)光二極管. .（3 3）當(dāng)強光照射光敏傳感器時）當(dāng)強光照射光敏傳感器時, ,晶體三極管停止晶體三極管停止工作工作, ,發(fā)光二極管不發(fā)光發(fā)光二極管不發(fā)光. .路燈自動控路燈自動控制模型的工制模型的工作原理作原理 電阻電阻R1R1、R2R2是是V2V2的上偏置電

14、阻，的上偏置電阻，R R和和R RP P并聯(lián)作為并聯(lián)作為V2V2的下的下偏電阻。偏電阻。無光線照射無光線照射R R時，時，R R的電阻值遠大于的電阻值遠大于R RP P，下偏電，下偏電阻值就決定于阻值就決定于R RP P電阻值的大小，調(diào)節(jié)電阻值的大小，調(diào)節(jié)R RP P使使V2V2得到合適的得到合適的基極電流，基極電流，V2V2導(dǎo)通，使導(dǎo)通，使V1V1導(dǎo)通、發(fā)光導(dǎo)通、發(fā)光。調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)R RP P的值還可的值還可調(diào)整調(diào)整V2V2集電極電流的大小，使集電極電流的大小，使V1V1發(fā)出合適的亮度。當(dāng)發(fā)出合適的亮度。當(dāng)強強光照射光照射熱敏電阻熱敏電阻R R時，時，R R的阻值就變得很的阻值就變得很小小，V

15、2V2的基極電的基極電流就變得很流就變得很小小，接近于，接近于O O，V2V2截止，使得流過截止，使得流過V1V1的電流的電流很小，接近于很小，接近于O O，發(fā)光二極管就，發(fā)光二極管就不發(fā)光不發(fā)光。1.3開環(huán)電子控制系統(tǒng)開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)考試內(nèi)容要求屬性 反饋在電子控制系統(tǒng)的作用 開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的區(qū)別 生活中常見的閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的工作過程 abb加試一、開環(huán)電子控制系統(tǒng)一、開環(huán)電子控制系統(tǒng)1 1、什么是開環(huán)電子控制系統(tǒng)、什么是開環(huán)電子控制系統(tǒng) 如果電子控制系統(tǒng)的如果電子控制系統(tǒng)的輸出結(jié)果對系輸出結(jié)果對系統(tǒng)的控制沒有影響統(tǒng)的控制沒有影響，也就是被控

16、量的變化，也就是被控量的變化不會引起控制量的改變，即沒有反饋。不會引起控制量的改變，即沒有反饋。2 2、開環(huán)控制系統(tǒng)的組成方框圖、開環(huán)控制系統(tǒng)的組成方框圖輸入輸入被控對象被控對象輸出輸出控制控制(處理處理)信息信息例例: 電子門鈴的開環(huán)電子控制系統(tǒng)電子門鈴的開環(huán)電子控制系統(tǒng) 用手按動按鈕開關(guān)用手按動按鈕開關(guān), ,輸入一個觸發(fā)信號輸入一個觸發(fā)信號 音樂集成電路經(jīng)過觸發(fā)后工作音樂集成電路經(jīng)過觸發(fā)后工作, ,產(chǎn)產(chǎn)生一組載有生一組載有”音樂音樂”的電信號的電信號. . 揚聲器將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐魳仿晸P聲器將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐魳仿? . 輸出的音樂聲的變化對系統(tǒng)的控制狀輸出的音樂聲的變化對系統(tǒng)的控制狀態(tài)并不產(chǎn)生

17、影響態(tài)并不產(chǎn)生影響, ,即不存在反饋即不存在反饋. . 輸入輸入: : 控制控制( (處理處理): ): 輸出輸出: : 特點特點: :二、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)二、閉環(huán)電子控制系統(tǒng) 1 1、什么是閉環(huán)電子控制系統(tǒng)、什么是閉環(huán)電子控制系統(tǒng) 能對輸出結(jié)果進行檢測，并將檢測信能對輸出結(jié)果進行檢測，并將檢測信號反饋到控制處理部分，從而對系統(tǒng)的控號反饋到控制處理部分，從而對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響。制產(chǎn)生影響。 2 2、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖、閉環(huán)電子控制系統(tǒng)方框圖輸入輸入被控對象被控對象輸出輸出控制控制(處理處理)檢測檢測反饋反饋比較器比較器家用電冰箱的結(jié)構(gòu)和制冷原理圖家用電冰箱的結(jié)構(gòu)和制冷原理圖 組成：壓縮機

18、、冷卻器和散熱器，它們之間用一根管道組成：壓縮機、冷卻器和散熱器，它們之間用一根管道相連。相連。 管道里裝有一種沸點很低的制冷劑。壓縮機在管道的底管道里裝有一種沸點很低的制冷劑。壓縮機在管道的底部，它使制冷劑不斷地在管道里循環(huán)。部，它使制冷劑不斷地在管道里循環(huán)。制冷劑流動到狹制冷劑流動到狹窄的毛細管窄的毛細管時，受到強大壓力，時，受到強大壓力，由氣態(tài)變成液態(tài)由氣態(tài)變成液態(tài)，通過，通過散熱器對外散熱器對外放出熱量放出熱量。當(dāng)。當(dāng)制冷劑通過較粗的管道制冷劑通過較粗的管道組成的組成的冷卻器時，由于冷卻器時，由于壓力突然降低壓力突然降低，制冷劑，制冷劑由液態(tài)立即變?yōu)橛梢簯B(tài)立即變?yōu)闅鈶B(tài)氣態(tài)，從而，從而吸

19、收電冰箱內(nèi)的熱量吸收電冰箱內(nèi)的熱量，使電冰箱內(nèi)的溫度降，使電冰箱內(nèi)的溫度降低，達到制冷的效果。低，達到制冷的效果。家用電冰箱的閉環(huán)電子控制系統(tǒng)家用電冰箱的閉環(huán)電子控制系統(tǒng)輸入輸入被控對象被控對象輸出輸出控制控制(處理處理)檢測檢測反饋反饋預(yù)置溫度預(yù)置溫度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)裝置(電子電路電子電路)( (繼電器繼電器) )( (冷藏室冷藏室) )溫度傳感器溫度傳感器( (微型電腦）微型電腦）比較器比較器 根據(jù)冰箱內(nèi)放置食物的保存要求，預(yù)先根據(jù)冰箱內(nèi)放置食物的保存要求，預(yù)先設(shè)設(shè)置一個恰當(dāng)?shù)睦洳販囟戎靡粋€恰當(dāng)?shù)睦洳販囟取?由電子電路組成由電子電路組成, ,核心部件是一個微核心部件是一個微處理器處理器微型電腦

20、。微型電腦。能對預(yù)置設(shè)定的溫度能對預(yù)置設(shè)定的溫度和輸出中檢測到的電信號進行比較、分析和和輸出中檢測到的電信號進行比較、分析和判斷，并發(fā)出命令判斷，并發(fā)出命令。 由電磁繼電器組成。當(dāng)它接到由電磁繼電器組成。當(dāng)它接到“接通接通”壓壓縮機指令時，便接通壓縮機工作電路。當(dāng)它縮機指令時，便接通壓縮機工作電路。當(dāng)它接到接到“停止停止”的指令時，繼電器便斷開壓縮的指令時，繼電器便斷開壓縮機的工作電路。機的工作電路。 主要由溫度傳感器組成。溫度傳感器主要由溫度傳感器組成。溫度傳感器裝在冷藏室內(nèi)，它將檢測到的冰箱冷藏溫度裝在冷藏室內(nèi)，它將檢測到的冰箱冷藏溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒎答伒诫娮涌刂葡到y(tǒng)的控制轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⒎?/p>

21、饋到電子控制系統(tǒng)的控制（處理）部分。（處理）部分。輸入輸入：控制控制( (處理處理) )：輸出：輸出：檢測與反饋：檢測與反饋：當(dāng)接通電源后，控制電路命令執(zhí)行器接通壓當(dāng)接通電源后，控制電路命令執(zhí)行器接通壓縮機工作電路，制冷劑不斷地在管道中循環(huán)，并縮機工作電路，制冷劑不斷地在管道中循環(huán)，并吸收電冰箱內(nèi)的熱量，使電冰箱內(nèi)的溫度下降。吸收電冰箱內(nèi)的熱量，使電冰箱內(nèi)的溫度下降。同時，冷藏室內(nèi)的同時，冷藏室內(nèi)的溫度傳感器溫度傳感器不斷地不斷地檢測檢測箱內(nèi)箱內(nèi)溫溫度度，并把溫度變化的電信號，并把溫度變化的電信號反饋到控制（處理）反饋到控制（處理）部分部分，控制部分，控制部分對預(yù)置的溫度和反饋的溫度進行對預(yù)置

22、的溫度和反饋的溫度進行比較、分析、處理比較、分析、處理。當(dāng)電冰箱內(nèi)的溫度。當(dāng)電冰箱內(nèi)的溫度達到設(shè)定達到設(shè)定的溫度的溫度時，控制部分時，控制部分發(fā)出指令給電磁繼電器發(fā)出指令給電磁繼電器，繼，繼電器立即電器立即切斷壓縮機工作電路切斷壓縮機工作電路，制冷工作停止。，制冷工作停止。當(dāng)當(dāng)電冰箱內(nèi)溫度回升并超過設(shè)定溫度電冰箱內(nèi)溫度回升并超過設(shè)定溫度時，電時，電子子控制電路又發(fā)出指令控制電路又發(fā)出指令，使，使電磁繼電器接通壓縮電磁繼電器接通壓縮機工作電路機工作電路，壓縮機重新工作并進行制冷壓縮機重新工作并進行制冷。馬上行動（1）找出身邊開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制）找出身邊開環(huán)電子控制系統(tǒng)和閉環(huán)電子控制系統(tǒng)的例子。系統(tǒng)的例子。開環(huán)電子控制系統(tǒng)：開環(huán)電子控制系統(tǒng)：閉環(huán)電子控制系統(tǒng)閉環(huán)電子控制系統(tǒng)：（2）閉環(huán)）閉環(huán)電子控制系統(tǒng)與電子控制系統(tǒng)與開環(huán)開環(huán)電子控制系統(tǒng)相比電子控制系統(tǒng)相比有什么優(yōu)點？有什么優(yōu)點？ 閉環(huán)閉環(huán)電子控制系統(tǒng)具有電子控制系統(tǒng)具有監(jiān)測和反饋監(jiān)測和反饋功能，可以提功能，可以提高控制的精度，而且實現(xiàn)控制的自動化。高控制的精度，而且實現(xiàn)控制的自動化。電熨斗