1.1 电子控制技术与电子控制系统课件-2025-2026学年苏教版高中通用技术选修一

第一节探索电子世界的基石——电子元器件 电子控制技术 一、电子控制技术 电子控制技术，简单来说，就是利用电子元器件（电阻、电容、电感器三极管等）构成电路，来感知外界信息（输入），并按照特定的逻辑或规则进行处理和判断，最终驱动执行机构完成某种动作（输出）的一种技术。任何一个完整的电子控制系统，无论大小、复杂程度，都可以分解为三个基本部分，这构成了分析和设计任何电子控制系统的基本框架： 什么是干扰：使我们的控制偏离期望值，影响控制目标的达成因素。 一、电子控制技术 电子控制系统的三大组成部分 输入部分（感知） 功能：相当于系统的“感官”，负责检测外界的信息或变化，并将其转换为电信号。 核心元器件：各种传感器。 举例：光敏电阻（感知光线）、热敏电阻（感知温度）、干簧管/霍尔元件（感知磁力）、按钮（感知人手按压）、麦克风（感知声音）等。 控制部分（判断） 功能：相当于系统的“大脑”，负责对输入部分送来的电信号进行分析、比较、判断，并根据预设的逻辑规则做出决策。 简单控制：由基础元器件（如三极管）构成的放大电路、开关电路等。 复杂控制：微控制器（单片机）、中央处理器（CPU）、可编程逻辑控制器（PLC）等。 举例：当一个三极管基极的电压达到一定值时，它就会导通，这就是一个最简单的“判断” 输出部分（执行） 功能：相当于系统的“手脚”，接收控制部分发出的指令，并执行具体的动作。 核心元器件：各种执行器。 举例：继电器（控制大电流电路通断）、电机（产生转动）、灯泡/LED（发光）、蜂鸣器/喇叭（发声）等。 什么是干扰：使我们的控制偏离期望值，影响控制目标的达成因素。 一、电子控制技术 案例：卫生间自动干手器 工作过程分析： 感知（输入）：干手器内部有一个红外线传感器。它不断发射肉眼不可见的红外线。当你的手伸到下方时，红外线被手反射回来，被传感器接收。这个“接收到反射信号”的事件，就是一个输入信号。 判断（控制）：这个输入信号被送到内部的控制电路板（其核心通常是一块微小的单片机）。单片机根据预设的程序进行判断：“哦，有反射信号，说明用户伸手了，需要开始吹风。” 同时，它还可能控制定时器：“吹风30秒后自动停止。” 执行（输出）：控制板发出指令 首先，它驱动一个继电器（一种电控开关），接通加热丝和风扇电机的大电流电路。 然后，风扇电机转动吹风，加热丝发热，吹出热风。 什么是干扰：使我们的控制偏离期望值，影响控制目标的达成因素。 一、电子控制技术 案例：智能汽车自动泊车系统 工作过程分析： 感知（输入）：遍布车身的超声波雷达（测距）、摄像头（识别车位线、障碍物）、转向角传感器、车速传感器等，共同构成一个强大的感知网络，实时收集车辆自身和周围环境的海量数据。 判断（控制）：车载主控电脑（ECU） 是这个系统的大脑。它接收所有传感器的数据，通过运行极其复杂的控制算法和数学模型，在毫秒级的时间内做出决策：方向该打多少、车速该多快、何时该刹车、何时该换挡。这个过程涉及大量的逻辑运算和信号处理。 执行（输出）：主控电脑将决策指令发送给各个执行器：转向电机精确地转动方向盘；电子刹车系统控制制动；电子变速箱控制档位。所有这些动作协调一致，最终完成自动泊车。 什么是干扰：使我们的控制偏离期望值，影响控制目标的达成因素。 二、电阻器 电阻器，简称电阻，一般用R表示； 单位为欧姆，简称为欧，符号为（Ω），还有千欧（KΩ），兆欧（MΩ） 1MΩ=103KΩ=106Ω 电阻的分类：固定电阻、可变电阻和特殊电阻。 什么是干扰：使我们的控制偏离期望值，影响控制目标的达成因素。 二、电阻器 什么是干扰：使我们的控制偏离期望值，影响控制目标的达成因素。 二、电阻器——固定电阻 金属膜电阻 碳膜电阻 贴片电阻 水泥电阻 金属膜电阻 光敏电阻：入射光强，电阻值减小，入射光弱，电阻值增大 湿敏电阻：湿度越大，电阻越小 热敏电阻（PTC/NTC） 正温度系数的热敏电阻：温度越高，电阻越大； 负温度系数的热敏电阻：温度越高，电阻越小； 压敏电阻：当加在上的电压低于它的阈值时，流过它的电流极小，它相当于一个阻值无穷大的电阻。当加在上的电压超过它的阈值时，流过它的电流激增，它相当于阻值无穷小的电阻。 二、电阻器——可变电阻 二、电阻器——可变电阻 微调电阻 电位器 滑动变阻器 二、电阻器——电阻的标识方法 （一）直标法 利用数字标注电阻阻值的方法。 数字为三位数是，第一二位为有效数字，第三位表示有效数字后面0的个数，如471表示47后面加一个0，即470Ω； 如果数字中间有字母K或者R,则表示KΩ或者Ω， 如6K8表示6.8KΩ；4R7表示4.7Ω 二、电阻器——电阻的标识方法 （二）色标法——利用色环标注电阻阻值的方法 四色环表示阻值，其中前三条色环（从最靠近引脚的色环数起）表示两位有效数字倍率，第4位表示误差范围（用金、银色表示），适用于普通电阻。 精密电阻用五色环表示阻值，前三条表示有效数，第4条表示倍率，第5条表误差范围。 二、电阻器——电阻的标识方法 （二）色标法——利用色环标注电阻阻值的方法 颜色 有效数 倍率 误差 黑 0 100 棕 1 101 红 2 102 橙 3 103 黄 4 104 绿 5 105 蓝 6 106 紫 7 107 灰 8 108 白 9 109 金 10-1 ±5% 银 10-2 ±10% 创新记忆方法: 将表中颜色与数字的对应关系“1棕2红3橙4黄5绿6蓝7紫8灰9白0黑”运用“联想记忆法’编成一个有情节的故事:1个宗主,身边有2个红人(亲信),修了3座城(橙)堡,四(4)处张贴黄榜每天午(5)时召集绿林好汉。6个蓝天过后,只(紫)有7人应聘,入住8间灰土房,白白浪费9年时间和5万两金子、10万两银子。宗主说:“要阻止亲信(阻值清晰)呀!” 二、电阻器——电阻的测量 测量步骤 检测前,将万用表功能旋钮打到“Ω”挡,先进行调零(调整“调零旋钮”,使得万用表指针指向0刻度线)。调零结束后,用红、黑表笔分别接触电阻两端的金属引脚。 1.测试过程中,如果万用表指针停在无穷大的位置,可能是选择的量程太小,此时应该选更大的量程,重新调零后再进行测试。如果将量程调到最高,指针仍然处于无穷大位置,则说明电阻内部开路(坏了),不能再用。 2.测试过程中,如果万用表指针摆动的幅度很小,可能是选择的量程太大,此时应该选较小的量程,重新调零后再进行测试(一般指针指示的刻度大于全刻度的113以上,测量较为准确)。如果将量程调到最小,指针仍然处于0刻度线附近,则说明电阻内部短路(坏了)，不能再用。 3.被测电阻实测值=指针指向刻度数值x量程倍率。 如:万用表的量程开关打到Rx100,红、黑表笔短接调零,然后测量某电阻,此时指针指向“30”刻度上,那么被测电阻实测值=30x100Ω=3000Ω=3kΩ。 电容器是一种存储储存电荷的电子元器件，简称电容。常用字母C表示。电容的单位是“法拉”简称“法”，用字母“F” 来表示。电容的单位除了F外，还有µF（微法）、nF(纳法) pF（皮法）。 F=106µF=109nF=1012pF 三、电容器（储存电荷） （一）常见的电容类型及电路符号 三、电容器（储存电荷） (二)电容值的标识 三、电容器（储存电荷） 电容器的容量标注方法通常有直接标注法和数字标注法。 直接标注法:就是将相关信息直接标注在电容上,350V 220uF,表示该电容的直流耐压是350V,电容容量是220uF。 数字标注法:一般用三位数字表示,一、二位为有效数字,第3位表示有效数字后面0的个数。单位为pF。如:474表示47后加4个0,即470000pF=4.7x105pF=0.47uF。 引脚极性:大部分电容是没有极性的,在电路中两个引脚可以互换。电解电容的引脚有正负之分,一般长引脚为正极;引脚长短不好判断时,外包装上有减号,呈灰白色的一端引脚为负极另一端为正极。 (三)电容的重要特性 三、电容器（储存电荷） 电容具有“通交隔直”的重要特性,即电容具有让交流信号通过,不让直流信号通过的特性。 交流信号VS直流信号 (四)电容的测量 三、电容器（储存电荷） 使用指针式万用表检测电容时先用万用表的表笔将电容两引脚短接,起到放电的作用。然后选用万用表的欧姆挡测量电容器的好坏。当检测容量较小的电容时(pF级),选用欧姆档“x1k"或“x10k"挡测量,容量较大时(μF级)选用欧姆挡的"x100或“x10”挡测量。由于指针式万用表的黑表笔连接万用表内置电池的正极,在测量有极性的电容时,万用表黑表笔接电容正极,红表笔接电容负极。测量过程中,会出现一个充电过程,万用表指针由无穷大变小再回到无穷大,则说明这个电容是正常的。如果阻值始终为无穷大,则说明该电容两引脚已开路,若阻值始终为0,则说明该电容已短路,这两种情况都可判定该电容已损坏。 电感器是能够把电能转化为磁能存储起来的元件。电感器用字母L表示，单位是亨利,简称亨,符号是H。 常用的单位还有毫亨(mH)和微亨(μH),它们之间的换算关系 1 H=103mH=106μH。 四、电感器 (一)常见电感类型及电路符号 四、电感器 (二)电感的重要特性 四、电感器 电感具有“通直隔交”的重要特性,即电感具有让直流信号顺利通过,阻止交流信号通过的特性。交流信号的频率越高,电感呈现的阻抗越大。 交流信号VS直流信号 (三)电感的测量 四、电感器 电感器基本都是由导线绕制而成的,所以其直流电阻都很小(接近“0”或仅几十欧姆)。用万用表进行电感器测试时: 1.将万用表打到蜂鸣二极管挡,把表笔放在两引脚上,看万用表的读数。 2,对于大部分电感器,此时的读数应很小,若万用表读数为无穷大则表示电感器已损坏。 3对于匝数较多、线径较细的电感线圈,读数会达到几十欧姆到几百欧姆。 例1:下列选项中电子元器件与电路符号不一致的是( ） 课堂练习 答案：C 例2:电感的电路符号是( ) 课堂练习 答案：A 例3:下列电容器中有正负极的是( ) 课堂练习 答案：C A.陶瓷电容器 B.纸质电容器 C.电解电容器 D.可变电容器 课堂练习 答案：D 例4：下列选项中，图片与名称对应错误的是（) A.光敏电阻 B.电位器 C.空心电感 D.电解电容 课堂练习 答案：D 例6：电容器上标有683”，表示该电容器的电容量为（) A.683μF B.683pF C.68μF D.0.068μF 课堂练习 答案：B 例5：某色环电阻上的色环颜色，依次为黄紫红棕，则该电阻的阻值是（）。 A.（470±1%）Ω B.（4.7k±1%)Ω C.（470k±5%）Ω D.（4.7k±5%Ω $