电子控制系统的设计及其应用

(1)当发光二极管 V发光时 ,集成运算放大器 (CF741)3 脚为 (1)CF741 放大器,U6=A( U3-U2),A 为放大倍数,输出端 6脚由输入 3、2脚的 ( 填“高电平 ”或 “低电平 ”)。 电压差决定 ,3 脚大于 2脚,输出高电平 ,2脚大于3脚,输出低电平。当发光二 (2) 电路中 为逻辑门电路,,根据功能原理分析可以判断 T1 为 极管 V 发光时T ,61脚输出为高电平 要求3脚大于2脚的电压,3脚为高电平。 (从下面的选项中选一个,填写序号)。 (2)灯亮时,逻辑门的输出脚要求为高电平,光线较暗时T1门输入为高电平, ①与门 ②或门 ③与非门 ④或非门 输出为高电平,应该是与门。(3)有声音时灯亮,说明声音输入控制正常,而 (3)白天周围环境较亮,当有一定声音时,发光二极管V也会被点亮, 电容器是接声音输入的 ,应该也正常。只有当光敏电阻开路时 ,T1光敏电 出现这一故障最有可能损坏的元件是 (从下面的选项中选 阻输入端一直为高电平 ,从而出现上述故障。(4)电阻R7的大小只与发光 一个,填写序号)。 二极管发光的亮度有关 ,与起控点无关 ,电容器 C ①光敏电阻R3 ②话筒 MC ③电容器 C 11只与声控输入有关,与光 (4)当周围环境只有特别暗时才有声控作用效果 ,为了改变起控亮 控无关 ,电阻R2的大小决定逻辑门光控输入端的电平的高低 ,决定光控的 度应调节哪个元件比较合适 (从下面的选项中选一个,填 关闭 起控点,所以选②。 (1)高电平 写序号 )。(2)① (3)① (4)② ①电阻R7 ②电阻R2 ③电容器 解析 答案
第五部分
电子控制系统的 设计及其应用
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一 二
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电子控制系统的设计及其应用 -2-
考试 考试 节 知识条目 要求 属性 开环电子 ①简单开环电子控制系统的工作原理 b 控制系统 ②简单的开环电子控制系统设计、安 c 加试 的设计和 装与调试 应用 ③安装过程中常见问题的分析和解决 c ①简单闭环电子控制系统的基本工作 b 闭环电子 原理 控制系统 ②简单闭环电子控制系统的设计、安 加试 c 的设计和 装与调试 应用 ③安装过程中常见问题的分析和解决 c
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典例1声、光控路灯属于开环电子控制系统,其原因是( ) A.功能比较简单,只是开灯、关灯 B.电路比较简单,所需的元器件不多 C.没有检测装置 D.有检测装置,但不是检测输出量 解析:开环控制与闭环控制不是根据功能的复杂程度和电路结构 的复杂程度来区分的,也不是根据有没有检测装置来区分的,而是 根据有没有反馈来区分的。检测装置检测输出量进行反馈就是闭 环;如果检测输入量,但没有反馈,就是开环。声、光控电路中有两 个检测元件,光敏电阻和声敏传感器分别检测周围光照亮度和声音 强度,均为输入量。 答案:D
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考点3 安装过程中常见问题的分析和解决 在开环电子控制系统的安装过程中,出现一些问题,导致控制系 统无法正常工作。常见问题的分析和解决如下: 1.元器件焊错位置 元器件的位置焊接错误主要是未看清或不理解电路原理,甚至由 于不认识电子元器件,将有些类似的元器件混淆。因此,安装之前, 需按类分清元器件,看懂、看清电路原理图。 2.正负极性接反 在焊接有极性的电容、二极管等元器件时,不注意元器件的正负 极性,导致器件损坏或控制系统不能工作。因此,需根据原理图,在 安装过程中区分元件的正负极,如一般引脚长的为正极,短的为负 极。
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二、闭环电子控制系统的设计和应用 考点1 简单闭环电子控制系统的基本工作原理 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制处理部分,从而对系统的控制产 生影响。其工作原理如下:传感器从外界获取非电学量信息转换为 电学量信号,传送给控制部分进行分析、处理,并发出控制指令,由 输出部分执行或输出,最终使被控对象获得所需的输出量,输出量 通过检测装置反馈到控制处理部分,进一步控制输出量维持在设定 的范围。
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(1)水箱放水过程中,当水位低于b点时,555时基电路2脚的电 压 ,3脚的电压 ,三极管V1 ,继电器接通常 开接点,电动机转动,带动水泵抽水。( ) A.升高 降低 导通 B.降低 升高 导通 C.升高 降低 截止 D.降低 升高 截止 (2)调试过程中,将水池中水放掉使水位低于b点,但发现水泵没有 启动,不可能导致该故障的元件是( ) A.V1 B.CB7555 C.继电器 D.V4
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解析:(1)水泵抽水时,常开触点继电器有电流流过,三极管V2应导 通,V2基极即(V1集电极)应是高电位,V1应截止,电源通过R3给V2高 电位。(2)该水位控制系统输入量有2个,即一个高水位和一个低水 位,到高水位,水泵停止工作,到低水位,水泵开始工作。(3)低于b点 后,水泵应该工作。V1、V2损坏使继电器不能通电,水泵无法工作。 继电器损坏,水泵也无法工作。只有C1是滤波电容,它的作用是使 脉动的电源波形变得平缓一些。 答案:(1)C (2)D (3)D
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考点2 简单的开环电子控制系统设计、安装与调试 设计和安装开环电子控制系统的一般步骤如下: (1)依据设计要求进行分析,确定被控量和被控对象。 (2)根据开环电子控制系统方框图,选择恰当的传感器,确定控制 (处理)部分使用的电路和元器件,选择合适的执行部件。 (3)参照相关资料,在输入、控制(处理)和输出部分之间分别选择 合适的接口电路,设计或改进原有电路。 (4)检测元器件或实用电路的质量。 (5)安装电路,防止元器件错接、虚焊,要注意对未使用的引脚的 处理,注意接地。 (6)调试电路,检查触发电压的大小。
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典例2如图是用555集成电路处理信号的简易光控灯电路图,当 555集成电路输入端2脚、6脚为低电平时,555集成电路输出端3脚 为高电平;反之,3脚为低电平。其中调小Rp起到的作用是( )
A.灯H亮度变亮 B.灯H亮度变暗 C.灯H从不亮到亮的过程中,光敏电阻上需比原来更暗的光照,灯 H才会亮 D.灯H从不亮到亮的过程中,光敏电阻上只要有较暗的光照条件, 灯H就会亮 答案:D
关闭
(1)B (2)D
答案
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电子控制系统的设计及其应用 -17-
考点2 简单闭环电子控制系统的设计、安装与调试 设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤如下: (1)按照设计要求,确定被控量和被控对象。 (2)如果对控制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。 (3)根据闭环电子控制系统的方框图,选择控制(处理)部分的电子 电路、输出部分的执行器、检测部分的传感器,并参照有关资料, 通过接口电路将各个部分紧密连接成一个完整的控制系统。 (4)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 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,并通过调整预置控制量等各种方法把干扰的影响减少至最 低。
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(6)通过制作、试验,发现设计存在的问题,对方案进行改进或优 化。
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考点3 安装过程中常见问题的分析和解决 与开环电子控制系统类似,闭环电子控制系统在安装过程中的常 见问题分析和解决见开环电子控制系统。
典例3如图是一个光控玩具电动机,若二极管V2与电路断开,电子 控制电路可能要出现的问题是( )
A.继电器J损坏 B.三极管V1损坏 C.电动机M损坏 D.电灯损坏 解析:由于继电器在通断瞬间会产生反电动势,会击穿三极管,因 此并联一个反向的二极管来消耗反电动势,起到保护三极管作用。 答案:B
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电子控制系统的设计及其应用 -15-
对点演练 如图所示的电路是由555时基电路组成的水箱水位电子控制系 统,电路工作原理为:水位低于b点时,传感器B发出缺水信号,控制器 处理后发出给水信号,继电器接通常开触点,电动机转动,带动水泵 抽水;当水位达到a点时,传感器A给出水满信号,控制器发出停止进 水信号,继电器断开常开接点,电动机停止转动,水泵停止抽水。根 据题意,回答以下问题:
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(1)在该控制系统中,控制处理、输出、被控对象分别 是 、 、 。 (2)在该控制系统中,检测装置应该采用以下哪种传感器( ) A.压力传感器 B.温度传感器 C.湿度传感器 D.红外线传感器 (3)在控制系统正常工作时,并不一定正在运行的是 。 (①控制装置 ②输出装置 ③检测装置) 解析:由题中找到关键词,“探头”“处理器”“设定的温度值”“启动 温度干预机”,并对应于控制系统方框图中的“检测装置”“控制处 理”“输入”“输出”。 答案:(1)处理器 湿度干预机 纺织车间 (2)C (3)②
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对点演练 如图所示为声、光控路灯原理示意图。当周围环境亮度较暗,又 有一定强度的声音时,发光二极管V就发光;当周围环境亮度较亮时, 不管声音强度多大,发光二极管V都不会发光。根据原理分析和电 路图回答下列问题:
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3.焊点质量低 在安装焊接过程中,经常会出现假焊、虚焊、桥接(两焊点连在 一起)等,致使电路出现断路、短路的问题。对于此类问题,焊接完 成后,应仔细检查焊点质量,甚至可用多用表检测断路、短路等。
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典例1纺织车间对湿度的要求较高,湿度的大小影响丝线的张力 直至影响产品的质量。分布在车间不同部位的探头将实测湿度的 数据传给处理器,处理器将数据与设定的湿度值对比,然后决定是 否启动湿度干预机对湿度的调节(除湿、加湿),直至车间的湿度满 足要求才不再干预。如图所示是湿度自动控制系统方框图。
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电子控制系统的设计及其应用 -20-
典例2如图是水箱水位电子控制原理图。工作原理:当水位处于 正常水位时,J-2断开,电动机回路不工作;当水位下降至b点以下时, 继电器J-2吸合,接通电动机电路,水泵开始抽水;当水位上升至a点 时,电动机回路又断开停止抽水。请回答下列问题。
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电子控制系统的设计及其应用 -3-
一、开环电子控制系统的设计和应用 考点1 简单开环电子控制系统的工作原理 开环控制系统是由输入、控制(处理)、输出三个部分组成,对控 制系统的输出没有任何检测,即不构成反馈环节。其工作原理如下: 传感器从外界获取非电学量信息转换为电学量信号,传送给控制部 分进行分析、处理,并发出控制指令,由输出部分执行或输出,最终 使被控对象获得所需的输出量。
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电子控制系统的设计及其应用 -21-
(1)根据电路工作原理判断,当水泵抽水时,三极管的工作状态是 ( ) A.V1截止、V2截止 B.V1饱和、V2饱和 C.V1截止、V2饱和 D.V1饱和、V2截止 (2)该控制系统的输入量是( ) A.调节水位探头a,确定高水位 B.调节水位探头b,确定中间水位 C.调节水位探头c,确定低水位 D.调节水位探头a,确定高水位;调节水位探头b,确定低水位 (3)调试过程中,将水池中水放掉使水位低于b点,但发现水泵没有 启动,不可能导致该故障的元件是( ) A.三极管V1 B.三极管V2 C.继电器 D.电容C1