高中電子控制技術(shù)第4單元-電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)通用技術(shù)選修１電子控制技術(shù)電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件繼電器的作用和類(lèi)型電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件電子控制系統(tǒng)組成部件輸入：功能：獲取信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)電子器件：光敏、熱敏、濕敏、磁敏等各類(lèi)傳感器控制：功能：處理信號(hào)，發(fā)出控制指令電子器件：三極管、各種門(mén)電路、觸發(fā)器輸出：功能：執(zhí)行控制部件發(fā)出的指令電子器件：溫故而知新被控對(duì)象輸出控制(處理)檢測(cè)反饋繼電器等冷藏室溫度傳感器微型電腦比較器輸入預(yù)置溫度調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行部件：繼電器執(zhí)行控制命令接通電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)溫故而知新繼電器能接收并執(zhí)行控制（處理）電路發(fā)出的命令，用弱電（低電壓、小電流）信號(hào)，控制強(qiáng)電（高電壓、大電流）工作設(shè)備的正常運(yùn)行。繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。

一、繼電器的概念及其作用繼電器的作用和類(lèi)型試驗(yàn)一問(wèn)題：當(dāng)開(kāi)關(guān)K閉合或斷開(kāi)你所觀(guān)察到的現(xiàn)象？繼電器的作用？繼電器輸入電路輸出電路繼電器的作用和類(lèi)型試驗(yàn)記錄：K閉合K斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、燈滅電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)、燈亮結(jié)論：繼電器作為電路中的開(kāi)關(guān)元件實(shí)現(xiàn)普通開(kāi)關(guān)的功能。繼電器的作用和類(lèi)型思考：能否將試驗(yàn)中的繼電器更換為普通開(kāi)關(guān)？=?繼電器的作用和類(lèi)型高壓開(kāi)關(guān)事故繼電器的作用和類(lèi)型小結(jié)1：繼電器是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。“以低控高”、“以小控大”，繼電器輸入輸出電路隔離，抗干擾能力強(qiáng)。繼電器的作用和類(lèi)型探究電磁繼電器是否具有以直流控制交流電路的功能？解析：通過(guò)線(xiàn)圈中的電流控制觸點(diǎn)的斷和合，起到了開(kāi)關(guān)的作用，無(wú)論輸出電路是直流還是交流都可以控制。繼電器的作用和類(lèi)型1.按原理分電磁繼電器干簧繼電器固態(tài)繼電器時(shí)間繼電器壓力繼電器熱繼電器二、繼電器的分類(lèi)繼電器的作用和類(lèi)型2.按外形尺寸分3.按執(zhí)行機(jī)構(gòu)特征微型繼電器超小型繼電器小型繼電器有觸點(diǎn)繼電器無(wú)觸點(diǎn)繼電器4.按防護(hù)特征分5.按用途分密封繼電器塑封繼電器防塵罩繼電器敞開(kāi)繼電器通訊繼電器機(jī)床繼電器家電用繼電器汽車(chē)?yán)^電器繼電器的作用和類(lèi)型小結(jié)2：繼電器種類(lèi)繁多，從不同的角度可以把繼電器劃分成不同的種類(lèi)?？梢园醋饔迷?、外形尺寸、保護(hù)特征、觸點(diǎn)負(fù)載、產(chǎn)品用途等分類(lèi)。

繼電器的作用和類(lèi)型彈簧電磁鐵銜鐵觸點(diǎn)電磁繼電器構(gòu)造三、電磁繼電器及其應(yīng)用繼電器的作用和類(lèi)型活動(dòng)1：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)電磁繼電器的結(jié)構(gòu)，畫(huà)出其工作流程圖。是否通電電磁鐵產(chǎn)生磁性銜鐵被吸下觸點(diǎn)接通電磁鐵沒(méi)有磁性銜鐵恢復(fù)觸點(diǎn)斷開(kāi)是否繼電器的作用和類(lèi)型活動(dòng)2：分組分別討論下列電磁繼電器應(yīng)用的工作原理。電子打鈴系統(tǒng)繼電器的作用和類(lèi)型開(kāi)關(guān)閉合磁鐵吸附銜鐵鈴響電路斷開(kāi)銜鐵彈回磁鐵再次吸附銜鐵鈴響水位報(bào)警控制系統(tǒng)電源電源紅燈綠燈繼電器的作用和類(lèi)型當(dāng)水位達(dá)到A點(diǎn)，繼電器接通，紅燈亮；當(dāng)水位低于A(yíng)點(diǎn)，繼電器斷開(kāi)，綠燈亮。防盜報(bào)警系統(tǒng)橡膠墊圈上踏板觸點(diǎn)電源電源電鈴繼電器的作用和類(lèi)型橡膠墊圈未踩，繼電器斷開(kāi)，燈亮；橡膠墊圈踩下，繼電器接通，鈴響。小結(jié)3：繼電器應(yīng)用廣泛，既有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：工作可靠、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、靈敏度高、輸入輸出電路相互隔離、抗干擾能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：壽命短、觸點(diǎn)易碳化、接觸不良、不宜應(yīng)用于大功率負(fù)載電路。繼電器的作用和類(lèi)型無(wú)觸點(diǎn)繼電器可行性分析a.二極管具有單向?qū)щ娦?，即?dāng)二極管加正向電壓時(shí)，二極管導(dǎo)通；加反向電壓時(shí)，二極管截止，所以二極管是一種無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。b.三極管有三種工作狀態(tài)：飽和、截止和放大。三極管應(yīng)用于脈沖電路時(shí)，若三極管在飽和狀態(tài)下工作，管壓降很小，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)接通；若三極管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電源電壓基本上降到集射極之間，阻抗很高，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。半導(dǎo)體技術(shù)無(wú)觸點(diǎn)繼電器四、無(wú)觸點(diǎn)繼電器繼電器的作用和類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用可靠性高、壽命長(zhǎng)、無(wú)干擾、體積小、易集成。工業(yè)自動(dòng)化裝置、遙控系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)。繼電器的作用和類(lèi)型試驗(yàn)二比較電磁繼電器和無(wú)觸點(diǎn)繼電器的不同之處。M3CT102BS1S2+_12V+_3V繼電器的作用和類(lèi)型比較：1.電磁繼電器有觸點(diǎn)，晶閘管無(wú)觸點(diǎn)。2.電路通斷時(shí)，電磁繼電器有聲音，晶閘管無(wú)聲音。3.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，電磁繼電器不工作，晶閘管繼續(xù)工作。繼電器的作用和類(lèi)型直流電磁繼電器電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件一、直流電磁繼電器的構(gòu)造直流電磁繼電器基本構(gòu)件：電磁鐵、動(dòng)靜觸點(diǎn)電路符號(hào)：J電路組成：輸入電路：線(xiàn)圈電磁鐵接收控制信號(hào)。輸出電路：觸點(diǎn)系統(tǒng)控制輸出電路的通與斷。特點(diǎn)：直流電磁繼電器控制電流為直流。直流電磁繼電器關(guān)于觸點(diǎn)

1.在工作中能夠動(dòng)作的稱(chēng)為動(dòng)觸點(diǎn)，不能動(dòng)作的稱(chēng)為靜觸點(diǎn)。

2.線(xiàn)圈通電后，閉合的為常開(kāi)觸點(diǎn)；斷開(kāi)的為常閉觸點(diǎn)；由三個(gè)動(dòng)靜觸點(diǎn)組成的觸點(diǎn)組為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。直流電磁繼電器轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)Z常閉觸點(diǎn)常開(kāi)觸點(diǎn)DH直流電磁繼電器在輸入電路上加入滑變電阻器，改變電阻大小，觀(guān)察試驗(yàn)現(xiàn)象。電源二、直流電磁繼電器的工作原理直流電磁繼電器試驗(yàn)記錄：

1.U足夠大，I會(huì)產(chǎn)生足夠的磁力將銜鐵吸上。

2.U不變，改變R，I變小，輸出量不變；當(dāng)I繼續(xù)減小，輸出量發(fā)生變化，銜鐵彈回。思考：輸出量與哪些因素有關(guān)？直流電磁繼電器

1.和通過(guò)線(xiàn)圈電流的大小有關(guān)，電流越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)，反之越弱。

2.線(xiàn)圈兩端電壓越高，磁場(chǎng)越強(qiáng)，反之小。

3.經(jīng)過(guò)線(xiàn)圈電流一樣時(shí)，線(xiàn)圈匝數(shù)多，磁場(chǎng)強(qiáng)，反之弱。

4.將線(xiàn)圈繞在一個(gè)鐵芯上，磁場(chǎng)成倍增強(qiáng)。

直流電磁繼電器小結(jié)1：直流電磁繼電器是控制電流為直流的電磁繼電器，是一種根據(jù)外界輸入信號(hào)控制輸出電路電流“通”與“斷”的器件，并且隨著輸入信號(hào)的變化而發(fā)生跳躍式變化的器件。

直流電磁繼電器（1）額定工作電壓（2）吸合電壓或電流（3）釋放電壓或電流（4）直流電阻（5）觸點(diǎn)負(fù)荷三、直流電磁繼電器的規(guī)格及參數(shù)直流電磁繼電器下圖是一個(gè)直流電磁繼電器，請(qǐng)分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并讀出主要參數(shù)。直流電磁繼電器從該圖中我們可以獲取的信息：

1.線(xiàn)圈額定電壓12V，有一個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)。

2.125V交流時(shí)，觸點(diǎn)容量最大可通過(guò)10A電流。

250V交流時(shí)，觸點(diǎn)容量最大可通過(guò)5A電流。

30V直流時(shí)，觸點(diǎn)容量最大可通過(guò)5A電流。

3.該直流繼電器有5個(gè)引腳，期中2個(gè)屬于線(xiàn)圈接點(diǎn)，另外的屬于常閉或常開(kāi)或轉(zhuǎn)換接點(diǎn)（需通過(guò)測(cè)量手段確定）。如圖所示，這是繼電器的5個(gè)引腳的示意圖，其中：1，3引腳為線(xiàn)圈端子，5為常閉觸點(diǎn)端子，4為常開(kāi)觸點(diǎn)端子，2為控制接入點(diǎn)。所要做的就是去控制1、3端上線(xiàn)圈電流的有無(wú)從而達(dá)到控制開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與判斷咯。直流電磁繼電器馬上行動(dòng)觀(guān)察下列直流繼電器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并讀出主要參數(shù)。直流電磁繼電器

1,控制電路的電源電壓——主要依據(jù)，應(yīng)能提供足夠的電流否則繼電器吸合不穩(wěn)定。

2,輸出電路的電壓和電流——決定觸點(diǎn)容量。

3,觸點(diǎn)形式——常開(kāi)、常閉、轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)的選擇。

4,尺寸——根據(jù)裝置容積的大小。四、直流電磁繼電器的選用直流電磁繼電器J思考1：選擇一個(gè)合適的繼電器控制下面的玩具電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。直流電磁繼電器

1.控制電路的電源電壓——6V

2.輸出電路的電壓和電流——電壓3V，一般玩具電動(dòng)機(jī)有幾百毫安的驅(qū)動(dòng)電流

3.觸點(diǎn)形式——轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)

4.尺寸——小型繼電器直流電磁繼電器根據(jù)以上分析，可選擇一個(gè)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)的小型繼電器，查閱相關(guān)參數(shù)，我們可選用JRC21F。直流電磁繼電器觸點(diǎn)形式1Z、1H觸點(diǎn)材料銀合金觸點(diǎn)負(fù)載(阻性)1A240VAC/30VDC,2A120VAC線(xiàn)圈規(guī)格表額定電壓VDC吸合電壓VDC釋放電壓VDC線(xiàn)圈電阻Ω±10%32.30.32553.80.57064.50.610096.80.9220129.01.2400直流電磁繼電器思考2：用如圖所示的電磁繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警?？晒┻x擇的器材如下：熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴、學(xué)生用電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)。直流電磁繼電器直流電磁繼電器構(gòu)成：一個(gè)銅絕緣線(xiàn)圈和一個(gè)干簧開(kāi)關(guān)組成。構(gòu)成：在原有的結(jié)構(gòu)上增加屏蔽。五、干簧繼電器直流電磁繼電器優(yōu)點(diǎn)：1.觸點(diǎn)與大氣隔絕，不易碳化，抗干擾能力強(qiáng)。2.簧片細(xì)短，切合速度快，靈敏度高。3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：1.開(kāi)關(guān)容量小，觸點(diǎn)易抖動(dòng)。2.觸點(diǎn)負(fù)荷小。直流電磁繼電器1.直流電磁繼電器結(jié)構(gòu)構(gòu)造、符號(hào)圖以及觸點(diǎn)類(lèi)別和符號(hào)圖。2.直流電磁繼電器工作原理，規(guī)格參數(shù)。3.根據(jù)電路選擇相應(yīng)規(guī)格的直流繼電器。4.干簧繼電器機(jī)構(gòu)及其優(yōu)缺點(diǎn)。總結(jié)直流電磁繼電器晶閘管電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行部件一、晶閘管的構(gòu)造及電路符號(hào)晶閘管（Thyristor）：晶體閘流管，又叫可控硅（SiliconControlledRectifier，SCR）

它是繼晶體二極管、晶體三極管以后出現(xiàn)的一種大功率半導(dǎo)體器件，它的出現(xiàn)促進(jìn)了電子控制技術(shù)的發(fā)展

半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件可以制成耐壓20~5kV、控制電流0.2~3kA的高耐壓、大電流器件，所以它不僅可以用作無(wú)觸點(diǎn)繼電器和整流器件，還可以用于電動(dòng)機(jī)的速度控制和電爐的溫度控制。晶閘管外形晶閘管G控制極K陰極

A陽(yáng)極四層半導(dǎo)體三個(gè)

PN

結(jié)P1P2N1N2晶閘管a(Anode,陽(yáng)極)k（Cathode,陰極）g（Gate,柵極）符號(hào)晶閘管試驗(yàn)探究現(xiàn)象：開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，燈泡不亮；開(kāi)關(guān)S閉合，燈泡不亮。反向阻斷sakgUgLUa_+二、晶閘管的工作原理晶閘管試驗(yàn)探究現(xiàn)象：開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，燈泡不亮。正向阻斷sakgUgLUa_+晶閘管試驗(yàn)探究現(xiàn)象：開(kāi)關(guān)S閉合，燈泡亮。觸發(fā)導(dǎo)通_sakgUgLUa+晶閘管試驗(yàn)探究現(xiàn)象：開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，燈泡亮。導(dǎo)通后控制極失控_sakgUgLUa+晶閘管探究觀(guān)察下面的電路，當(dāng)控制極失控，如何使燈泡滅掉。sakgUgLUa+－晶閘管方法1：在輸出電路中增加開(kāi)關(guān)S，當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，燈泡滅掉。sakgUgLUa+s－晶閘管方法2：在輸出電路中增加開(kāi)關(guān)滑變電阻，當(dāng)電路中電流減小到一定程度時(shí)，晶閘管截止。sakgUgLUa+R－晶閘管小結(jié)11.晶閘管具有單向?qū)щ娦?.晶閘管導(dǎo)通必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：(1)

晶閘管陽(yáng)極電路加正向電壓。(2)

控制極電路加適當(dāng)?shù)恼蛴|發(fā)電壓（以小控大）。3.晶閘管截止必須具備下列條件之一即可：(1)

在陽(yáng)極和陰極間加反向電壓。(2)

降低正向電壓，減小流經(jīng)晶閘管的電流。晶閘管比較晶閘管和二極管的工作狀態(tài)狀態(tài)反向阻斷正向阻斷正向?qū)刂茦O關(guān)斷晶閘管二極管器件是是是否控制極觸發(fā)導(dǎo)通是控制極關(guān)斷，繼續(xù)導(dǎo)通否馬上行動(dòng)晶閘管

1.無(wú)觸點(diǎn)靜態(tài)開(kāi)關(guān)——利用晶閘管元件組成的固態(tài)開(kāi)關(guān)，具有無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪聲、無(wú)火花、功率大、開(kāi)關(guān)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上可代替接觸器、繼電器等器件。思考RLR+CVS2VS1AKG+_四、晶閘管的應(yīng)用觀(guān)察右邊的電路，分析其如何實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能？晶閘管觸發(fā)晶閘管VS1，使其導(dǎo)通，負(fù)載RL有電流流過(guò)，電容C經(jīng)R及VS1充電。若要關(guān)斷VS1，可觸發(fā)VS2使其導(dǎo)通，此時(shí)電容C兩端的電壓經(jīng)VS2加在VS1的A、K兩端。由于電壓極性對(duì)VS1來(lái)說(shuō)是反向的，VS1被關(guān)斷。電路中，只要使用兩個(gè)弱信號(hào)去觸發(fā)VS1及VS2就可以控制大電流在負(fù)載RL中的流通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的作用。解析：晶閘管RLR+CVS2VS1AKG+_

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