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第十课
开关量与控制
主要内容:
1.通过开关量的变化控制系统。
2.小型开关系统的设计与实现。
楼道中的感应灯是怎么实现控制的?
开关量在控制系统中起到关键的作用,通过对开关量的逻辑运算可以实现多样化的灵活控制,这也是设计控制系统的重要环节。
通过开关量的逻辑运算实现对系统的复杂控制,在生活中应用非常广泛。例如,智能楼宇控制系统中的温度控制、二氧化碳浓度控制、自动消毒控制等,都是通过对特定阈值的判断形成多个开关量,利用对多个开关量的逻辑运算形成新的开关量,实现对各个系统的控制。
一
开关量逻辑运算的应用
综合使用与运算、或运算、非运算,可以实现常见系统的复杂控制。
一
开关量逻辑运算的应用
子系统 运行的关键条件描述 主要逻辑运算
温度控制系统 “低于0℃”或“高于30℃”,且“有人” 或运算、与运算
二氧化碳浓度控制系统 “低于设定阈值”且“有人” 与运算
自动消毒控制系统 不能“有人” 非运算
复杂的控制系统中往往存在多个小型开关系统。这些小型开关系统设计与实现的大致流程为:影响因素分析、确定开关量的逻辑运算、搭建硬件环境等。
二
设计小型开关系统
楼道中的感应灯就是一个小型开关系统,要实现在有人经过时根据光线情况自动打开感应等,可以按照以下流程进行设计。
二
设计小型开关系统
对小型开关系统进行影响因素分析,首先要罗列所有可能影响系统控制的因素,找到关键因素。影响感应灯开关量变化的主要因素是时间段、光线明暗程度、是否有人等。
二
设计小型开关系统
■ 影响因素分析
用表格描述如下:
二
设计小型开关系统
■ 影响因素分析
时间段 光线明暗程度 是否有人 开关控制
白天 光线强 有 不开
白天 光线强 没有 不开
晚上 光线弱 没有 不开
晚上 光线弱 有 开
......
通过对表格中各种因素的比较和分析,可以确定最关键的因素是光线明暗程度和是否有人。
二
设计小型开关系统
■ 确定开关量的逻辑运算
确定关键因素后,结合系统的具体要求,可以确定开关量以及各开关量之间的逻辑关系。在感应灯控制系统中,既要满足亮度小于阈值,又要满足当前有人,才会开灯。
二
设计小型开关系统
用表格描述如下:
开关量1 (亮度是否小于阈值) 开关量2 (是否有人) 新的开关量
(是否打开)
假(False) 真(True) 假(False)
假(False) 假(False) 假(False)
真(True) 假(False) 假(False)
真(True) 真(True) 真(True)
二
设计小型开关系统
亮度小于阈值
楼道有人
与
结果为真
打开感应灯
三
搭建硬件环境
亮度小于阈值
楼道有人
与
控制器
开关
根据关键因素的梳理和基本逻辑运算的确定,可以设计楼道感应灯的系统框架图。
光敏传感器
红外传感器
与
电灯
三
搭建硬件环境
确定框架图后,选择合适的元器件进行搭建。以感应灯控制系统为例,可以选用红外传感器检测是否有人,可以选用光敏传感器检测光照度来判断光线明暗程度。
还可以用什么传感器检测是否有人?
想一想
参照楼道中感应灯的灯光控制系统,为家里的风扇设计一个能够自动启动的控制系统。
谢谢聆听,
下节课再见!