闭环电子系统的设计与应用课件

普通高中课程标准实验教科书 通用技术 选修第五章 电子控第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用闭环电子控制系统闭环电子控制系统 鸡蛋孵化温度控制器的设计与应用鸡蛋孵化温度控制器的设计与应用 水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用 设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤和注意事项设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤和注意事项 第二节闭环电子控制系统的设计和应用闭环电子控制系统 鸡蛋孵第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用一、闭环电子控制系统 第二节闭环电子控制系统的设计和应用一、闭环电子控制系统 第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用 闭环电子控制系统与开环电子控制系统不同，闭环电子控制系统与开环电子控制系统不同，它能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控它能对输出结果进行检测，并将检测信号反馈到控制处理部分，从而对系统的控制产生影响。它的方制处理部分，从而对系统的控制产生影响。它的方框图为：框图为：常见的闭环电子控制系统有常见的闭环电子控制系统有家用电冰箱家用电冰箱、空调空调、电热水器电热水器、智能电饭锅智能电饭锅、现代化农业温室现代化农业温室等等。等等。输入输入控制（处理）控制（处理）输出输出 被控对象被控对象 检测检测反馈反馈闭环电子控制系统的组成方框图第二节闭环电子控制系统的设计和应用 闭环电子第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用开环电子控制系统开环电子控制系统特点：特点：系统的输出端与输入端不存在反馈回路，系统的输出端与输入端不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用不发生影响的系统。输出量对系统的控制作用不发生影响的系统。闭环电子控制系统（反馈控制系统）闭环电子控制系统（反馈控制系统）特点：特点：系统输出信号与测量元件之间存在反馈系统输出信号与测量元件之间存在反馈回路。回路。“闭环闭环”这个术语的含义，就是将输出这个术语的含义，就是将输出信号通过测量元件反馈到系统的输入端，通过信号通过测量元件反馈到系统的输入端，通过比较、控制来减小系统误差。比较、控制来减小系统误差。第二节闭环电子控制系统的设计和应用开环电子控制系统第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用温度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、温度的测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度信息是十分重许多场合，及时准确获得目标的温度信息是十分重要的，近年来，温度测控领域发展迅速，并且随着要的，近年来，温度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。第二节闭环电子控制系统的设计和应用温度的测量和控制对人第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用电饭锅温度控制器电路图电饭锅温度控制器电路图第二节闭环电子控制系统的设计和应用电饭锅温度控制器电路图第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用二、鸡蛋孵化温度控制器的设计与应用 第二节闭环电子控制系统的设计和应用二、鸡蛋孵化温度控制器的第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用鸡蛋孵化温度控制系统的介绍鸡蛋孵化温度控制系统的介绍(1)温度温度(2)湿度湿度(3)通风通风(4)入孵位置入孵位置(5)翻蛋翻蛋(6)凉蛋凉蛋 鸡蛋孵化过程仅有温度是不行的。需要以下几个条件：鸡蛋孵化过程仅有温度是不行的。需要以下几个条件：第二节闭环电子控制系统的设计和应用鸡蛋孵化温度控制系统的介第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用鸡蛋孵化温度控制器模型图：鸡蛋孵化温度控制器模型图：第二节闭环电子控制系统的设计和应用鸡蛋孵化温度控制器模型图第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用鸡蛋孵化温度控制器的设计与应用鸡蛋孵化温度控制器的设计与应用【设计要求设计要求】（1）设计一个鸡蛋孵化温度控制系统。）设计一个鸡蛋孵化温度控制系统。（2）要求孵化温度控制在）要求孵化温度控制在37 39范围内。范围内。【设计分析设计分析】（1）根据设计要求，确定温度是被控量，孵）根据设计要求，确定温度是被控量，孵化室是被控对象。化室是被控对象。（2）由于对孵化室的温度控制严格地规定了）由于对孵化室的温度控制严格地规定了温度允许变化的范围，所以必须使用闭环电子控制温度允许变化的范围，所以必须使用闭环电子控制系统。通过对被控量的检测与反馈，可以实现较高系统。通过对被控量的检测与反馈，可以实现较高精度的温度控制。精度的温度控制。第二节闭环电子控制系统的设计和应用鸡蛋孵化温度控制器的设计第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用（3）按照闭环电子控制系统的方框图，确定）按照闭环电子控制系统的方框图，确定预置温度范围，选择控制（处理）电路的元器件、预置温度范围，选择控制（处理）电路的元器件、输出部件和检测温度的传感器，通过查找资料将输出部件和检测温度的传感器，通过查找资料将各部分用接口电路连接起来，组成一个闭环电子各部分用接口电路连接起来，组成一个闭环电子温度控制系统。温度控制系统。（4）分析本系统受到的干扰因素，并考虑减）分析本系统受到的干扰因素，并考虑减少干扰影响的措施。少干扰影响的措施。第二节闭环电子控制系统的设计和应用（3）按照闭环电子控制第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用鸡蛋孵化温度控制器方框图鸡蛋孵化温度控制器方框图输入输入:预置控制预置控制温度装置温度装置控制（处理）控制（处理）:选择控制（处选择控制（处理）电路的元理）电路的元器件器件输出输出:选选择择电电磁磁继继 电电 器器、电炉等电炉等被被 控控 对对象象 孵孵 化化室室检测检测:温温 度度 传传感器感器反馈反馈第二节闭环电子控制系统的设计和应用鸡蛋孵化温度控制器方框图第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用【设计方案设计方案】设计方案设计方案A 根据设计分析，组成如下电路图：根据设计分析，组成如下电路图：第二节闭环电子控制系统的设计和应用【设计方案】第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用【工作过程工作过程】：参考教材：参考教材【安装调试安装调试】：参考教材：参考教材第二节闭环电子控制系统的设计和应用【工作过程】：参考教材第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用参考教材，自己设计方案完成鸡蛋孵参考教材，自己设计方案完成鸡蛋孵化温度控制器的设计安装于调试。化温度控制器的设计安装于调试。第二节闭环电子控制系统的设计和应用参考教材，自己设计方第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用 本节课我们主要通过对鸡蛋孵化温度控制系本节课我们主要通过对鸡蛋孵化温度控制系统的设计与应用了解了闭环电子控制系统的基统的设计与应用了解了闭环电子控制系统的基本设计，在设计与制作过程中还有需要要注意本设计，在设计与制作过程中还有需要要注意的事项，下节课我们将进一步进行研究闭环电的事项，下节课我们将进一步进行研究闭环电子控制系统设计与应用。子控制系统设计与应用。第二节闭环电子控制系统的设计和应用 本节课我们第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用三、水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用 第二节闭环电子控制系统的设计和应用三、水箱水位闭环电子控制第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统的介绍水箱水位闭环电子控制系统的介绍 水位控制器是指通过机械式或电子式的方法水位控制器是指通过机械式或电子式的方法来进行高低水位的控制，可以控制电磁阀、水泵来进行高低水位的控制，可以控制电磁阀、水泵等，成为水位自动控制器或水位报警器，从而来等，成为水位自动控制器或水位报警器，从而来实现半自动化或者全自动化，方法有多种，根据实现半自动化或者全自动化，方法有多种，根据选用不同的产品而不同。选用不同的产品而不同。第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱或水池用水位控制器的电路图水箱或水池用水位控制器的电路图第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱或水池用水位控制器的第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水位传感器水位传感器第二节闭环电子控制系统的设计和应用水位传感器第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统的设计和应用【设计要求设计要求】（1）设计和制作一个水箱水位闭环电子控制系统的模型。）设计和制作一个水箱水位闭环电子控制系统的模型。（2）能模拟水塔水箱水位的自动控制。）能模拟水塔水箱水位的自动控制。【设计分析设计分析】（1）根据对设计要求的分析，水箱中的水位高度是被控量，水箱中的水是被控）根据对设计要求的分析，水箱中的水位高度是被控量，水箱中的水是被控对象。对象。（2）由于对水箱中水位的高度变化有严格的要求，即要求水箱中储存的水不能）由于对水箱中水位的高度变化有严格的要求，即要求水箱中储存的水不能超过某一水位（高水位），也不能低于某一水位（低水位），因此必须对被控量进行超过某一水位（高水位），也不能低于某一水位（低水位），因此必须对被控量进行检测，并反馈所测得的结果。实现这一控制必须采用闭环电子控制系统。检测，并反馈所测得的结果。实现这一控制必须采用闭环电子控制系统。（3）根据闭环电子控制系统的方框图，选择合适的输入、控制（处理）、输出、）根据闭环电子控制系统的方框图，选择合适的输入、控制（处理）、输出、检测部分的元器件（或实用电路）、设备等。检测部分的元器件（或实用电路）、设备等。第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用输入：三根裸露的硬铜线组成水位探头，输入：三根裸露的硬铜线组成水位探头，A A是高是高水位探头；水位探头；B B是低水位探头；是低水位探头；C C是零水位探头。调整探是零水位探头。调整探头位置可改变输入量。头位置可改变输入量。控制（处理）：由三极管开关电路组成。水位传控制（处理）：由三极管开关电路组成。水位传感器检测并反馈水箱的实际水位与设定值进行比较，感器检测并反馈水箱的实际水位与设定值进行比较，经判断后发出向水箱送水或停止送水的指令。经判断后发出向水箱送水或停止送水的指令。输出：由继电器、电动机、水泵、水箱等组成。输出：由继电器、电动机、水泵、水箱等组成。检测：由三根水位探头组成一个传感器，对水箱检测：由三根水位探头组成一个传感器，对水箱水位随时进行检测，并把水位信号反馈至比较器。水位随时进行检测，并把水位信号反馈至比较器。第二节闭环电子控制系统的设计和应用输入：三根裸露的硬铜第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统方框图水箱水位闭环电子控制系统方框图 水箱水位闭环电子控制系统方框图水箱水位闭环电子控制系统方框图输入输入调节水位探头调节水位探头C，确定高水，确定高水位，调节水位位，调节水位探头探头B，确定，确定低水位。低水位。控制（处理）控制（处理）电子电路对电子电路对输入信号分输入信号分析后，发出析后，发出指令。指令。输出输出电电磁磁继继电电器器、电电动动机机、抽抽水水泵泵等等完完成成水的输送。水的输送。被控对象被控对象水水箱箱中中的的水位。水位。检测检测由由ABC三三个个水水位位探探头头组组成成的的水水位位传传感感器器检检测测水水箱箱中中水水位位的高低。的高低。比较器比较器反馈反馈第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统电路图水箱水位闭环电子控制系统电路图第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统印制板电路图水箱水位闭环电子控制系统印制板电路图 第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱水位闭环电子控制系统第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用【工作过程工作过程】：参考教材：参考教材【安装调试安装调试】：参考教材：参考教材第二节闭环电子控制系统的设计和应用【工作过程】：参考教材第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用参考教材，自己设计方案完成水箱水位参考教材，自己设计方案完成水箱水位闭环电子控制系统的设计与应用的拓展。闭环电子控制系统的设计与应用的拓展。第二节闭环电子控制系统的设计和应用参考教材，自己设计方第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下：设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下：（1）按照设计要求进行分析，确定被控量和被控对象。）按照设计要求进行分析，确定被控量和被控对象。（2）如果对空置量控制的精确度要求较高，应利用有反馈的闭环电子控制系）如果对空置量控制的精确度要求较高，应利用有反馈的闭环电子控制系统对被控对象实施控制。统对被控对象实施控制。（3）根据闭环电子控制系统方框图，选择控制（处理）部分的电子电路、输）根据闭环电子控制系统方框图，选择控制（处理）部分的电子电路、输出部分的执行器、检测部分中的传感器，并参考有关资料，通过接口连接电路将各出部分的执行器、检测部分中的传感器，并参考有关资料，通过接口连接电路将各个部分紧密地连接成一个完整的控制系统。个部分紧密地连接成一个完整的控制系统。第二节闭环电子控制系统的设计和应用总结设计和安装开环电子控第一节开环电子控制系统的设计和应用第一节开环电子控制系统的设计和应用（4）按照电路图安装电路。）按照电路图安装电路。（5）将系统各部分进行整体安装和调试。在调试过程中，输入预置空控制）将系统各部分进行整体安装和调试。在调试过程中，输入预置空控制量，根据被控量的变化进行监控。认真分析干扰因素对被控量的干扰，并通过量，根据被控量的变化进行监控。认真分析干扰因素对被控量的干扰，并通过调整预置控制量等各种方法把干扰的影响减少至最低。调整预置控制量等各种方法把干扰的影响减少至最低。（6）通过制作、试验，发现涉及存在的问题，对方案进行改进或优化。）通过制作、试验，发现涉及存在的问题，对方案进行改进或优化。第一节开环电子控制系统的设计和应用（4）按照电路图安装第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱恒温闭环控制系统的设计水箱恒温闭环控制系统的设计 第二节闭环电子控制系统的设计和应用巩固活动设计水箱恒温闭环第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱恒温闭环控制电路方框图水箱恒温闭环控制电路方框图设定温控点设定温控点控制器控制器继电器继电器电热棒电热棒控制量控制量热敏传感器热敏传感器第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱恒温闭环控制电路方框第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱恒温闭环控制电路图水箱恒温闭环控制电路图第二节闭环电子控制系统的设计和应用水箱恒温闭环控制电路图课堂小结：课堂小结：本节课，我们通过几个典型的闭环电子控制本节课，我们通过几个典型的闭环电子控制系统实例的设计与安装学习了闭环电子控制系统系统实例的设计与安装学习了闭环电子控制系统的相关知识和设计安装步骤，在设计过程中还需的相关知识和设计安装步骤，在设计过程中还需要学生进行不断地研究与实践，在实践中积累更要学生进行不断地研究与实践，在实践中积累更多经验和能力，以提高其在生活中的应用。多经验和能力，以提高其在生活中的应用。作业：作业：教材第教材第105105页练习页练习1 1、2 2 第二节闭环电子控制系统的设计和应用第二节闭环电子控制系统的设计和应用课堂小结：本节课，我们通过几个典型的闭环电子控制系普通高中课程标准实验教科书 通用技术 选修