5.3 闭环电子控制系统的设计和应用 课件-2023-2024学年高中通用技术苏教版（2019）选择性必修1《电子控制技术》

闭环电子控制系统的设计和应用（第一课时） 单击此处添加副标题 1 案例分析： 学生作业 ——定时加水控制系统的设计 输入 设定时间 控制 （处理） 定时控制电路 输出 继电器和水泵 被控对象 信息 电子控制系统的基本组成部分 水箱中的水 （1）控制方框图 课后作业：小乐家房顶配置了水箱供水系统，每次往水箱加水和停止加水都需要人工操作阀门，既麻烦又容易遗忘。于是，请你帮小乐设计一套水箱定时加水控制系统。1.画出控制方框图；2.设计控制电路图。 指设定加水时间段；开环 2 案例分析： 定时加水控制系统的设计 （2）控制电路图 是否合理？如何优化？ 核心 3 案例分析： 定时加水控制系统的设计 （2）控制电路图 0 1 1 0 4 任务一：设计水箱 加水控制系统 （一）设计分析：1.控制思想转变 定位 定时（设定加水时间段） 定位（设定上限水位） 5 任务一：设计水箱定位加水控制系统 （一）设计分析：2.控制方式转变 控制过程构成反馈，该控制系统是闭环电子控制系统。 核心 6 （二）方案构思： 运用形态分析法选择控制（处理）部分的控制电路、输出部分的执行器、检测部分的传感器 7 （二）方案构思： 马上行动：试用上图的电子元器件，设计水位控制电路。 8 （三）方案呈现： 该电路如何工作？ 控制思想方案图的呈现 控制电路方案图的呈现 0 1 1 0 9 马上行动：用面包板搭建控制电路，安装系统并调试。 （四）技术试验： 10 1.面包板搭建控制电路。 （四）技术试验： 11 2.安装控制系统。 （四）技术试验： 检测装置干簧管 水泵 水箱 控制电路 12 3.进行试验。 （四）技术试验： 是否合理？ 如何优化？ 13 任务二：优化水箱定位加水控制系统 （一）设计分析： 水位单点控制 上、下限区间控制 14 （二）方案构思： 马上行动：在方案一的基础上，设计水位区间控制电路。 15 如何实现控制？ （三）方案呈现： 16 如何实现控制？ （三）方案呈现： 0 1 下限 上限 1 0 保持 1 0 17 如何实现控制？ （三）方案呈现： 0 1 下限 上限 1 0 保持 1 0 0 保持 18 （四）方案对比（筛选）： 方案 控制方式 控制处理 控制特点 方案一 闭环 单点控制 能有效抗干扰，但容易损坏执行器 方案二 闭环 区域（上、下限）控制 能有效抗干扰，精度高 方案一 方案二 19 课堂总结 一、开、闭环电子控制系统 二、闭环电子控制系统的设计 （1）设计分析 （2）方案构思 （3）方案呈现 （4）方案对比（筛选） 三、闭环电子控制系统的应用 技术试验：（面包板电路搭建，控制系统的安装、调试） 核心：控制电路的设计 20 课后作业 2.根据形态分析法，选择课堂案例以外的电子元件，设计一个功能类似方案二的闭环水位控制系统。 1.利用面包板搭建方案二的控制电路，安装、调试该控制系统（若需要并实现优化）。 21 3 4 8 6 2 1 5 555 J +Vcc V1 C2 R1 220V ̴ J-1 7 Rp1 R3 V2 C1 + S M R2 3 4 8 6 2 1 5 555 J +Vcc V1 C2 R1 220V ̴ J-1 7 Rp1 R3 V2 C1 + S M R2 水塔 水泵M 水源 水塔 水泵M 上限水位 水源 设定时间 电子电路控制 继电器和水泵 水箱中的水 设定上限水位 水位定位控制电路 继电器和水泵 水箱中的水 水位检测装置 反馈 R100Ω A B C D E F G H I J 信息 输入 控制（处理） 输出 被控对象 输入 控制（处理） 输出 被控对象 检测 反馈 控制电路 触发器 三极管 555芯片 电压比较器 水位传感器 干簧管 力敏传感器 导电探头 执行器 继电器、水泵 晶闸管 R100Ω A B C D E F G H I J 信息 输入 控制（处理） 输出 被控对象 输入 控制（处理） 输出 被控对象 检测 反馈 控制电路 触发器 三极管 555芯片 电压比较器 水位传感器 干簧管 力敏传感器 导电探头 执行器 继电器、水泵 晶闸管 J V1 220V ̴ J-1 V2 M R1 R2 干簧管 N S 3 4 8 6 2 1 5 555 C1 R3 水塔 水泵M 干簧管 磁性浮子 水源 上限水位 3 4 8 6 2 1 5 555 J +Vcc V1 R1 220V ̴ J-1 R3 V2 C1 M 干簧管 R2 N S 3 4 8 6 2 1 5 555 J +Vcc V1 R1 220V ̴ J-1 R3 V2 C1 M 干簧管 R2 N S Lavf58.28.100 水塔 水泵M 干簧管 磁性浮子 水源 上限水位 水塔 水泵M 干