5.2 闭环电子控制系统的设计和应用 课件（24张幻灯片）

课件24张PPT。二、闭环电子控制
系统的设计和应用 闭环电子控制系统是在开环电子控制基础上增加反馈环节而成的。它具有较高的控制精度，能实现自动控制。
冰箱、空调、恒温箱、智能洗衣机、水位监控设备等大都采用闭环电子控制系统。案例1 热带鱼水箱温度控制器的设计和应用设计要求：
1、 热带鱼水箱温度控制系统
2、 要求温度控制在25℃设计分析：
1、根据设计要求，确定温度是被控量，水箱是被控对象。
2、由于对水箱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系统。
3、按照闭环电子控制系统的方框图，确定预置温度，选择控制电路的元器件、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。闭环电子控制系统方框图水箱恒温控制方框图水箱恒温控制电路 如图所示，是JN6201集成电路鸡蛋孵化温度控制电路图，能将孵化箱的温度控制在37－39℃范围。基本工作原理是：当孵化箱的温度低于下限温度(37℃)时，控制(处理)器受到触发后发出电加热器电路指令，指令信号经接口电路推动继电器动作，闭合电加热器电路，电加热器对孵化室加热；当孵化室温度达到上限(39℃)时，控制器发出指令，继电器断开电加热器，停止加热；当孵化室温度下降到下限温度时，又重新开始加热达到上限温度，这样循环工件，孵化室的温度保持在设定的温度范围内。案例2 水塔水箱水位自动控制系统1、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。 2．能模拟水塔水箱中水位的自动控制。2、设计分析：（1）根据对设计要求的分析，被控量是水箱中水位的高度，
被控对象是水箱中的水。（2）由于对水箱中的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），所以实现这一控制需要采用闭环电子控制系统。（3）根据闭环电子控制系统方框图，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。3、系统设计：确定解决问题的目标和评价标准（1）解决问题的目标： 利用水的导电特性，使用导电体探测水位的高低，控制继电器闭合、断开，带动水泵抽水。
（2）评价标准：
①当水位低于低水位线时，抽水；
②当水位到达高水位线时，停止抽水；
③当水位介于高、低水位线之间时，要维持水泵原工作状态；原来抽水，则继续抽水，等水位到达高水位线时再停机；原来停机，则继续停机，等水位降到低水位线时，再抽水。4、对系统各部分进行设计时可选择不同的方案输入：可使用裸导线或液面传感器作为水位 探头。
控制器：可用三极管放大电路，可用数字集成电路，也可用专用集成芯片等。
执行器：可用不同电压、功率的继电器,也可用抽水泵 。
5、系统分析：制作模型，以实现目标、解决问题、
满足需要为前提，深入地进行分析（1）水箱中的水位探头示意图：
水箱中水位探头位置如图所示， a为电源电压引出端，b为低水位探头，c为高水位探头。a、b、c为三根裸露的硬铜电线。（2）水箱水位闭环电子控制系统方框图设计和安装闭环电子控制系统的一般步骤：
1、按照设计要求，确定被控量和被控对象。2、确定是否使用闭环电子控制系统。3、根据闭环电子控制系统方框图，选择控制部分的电子电路、
输出部分的执行器、检测部分的传感器，并参照有关资料，
通用接口电路将各个部分连接成一个完整的控制系统。4、参照电路图安装电路。5、将系统各部分进行整体安装和调试。6、通过制作、试验、发现设计存在的问题，对方案进行改进
和优化。 如图所示，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。四、课后作业设计一个给茶壶提供保温的温度控制系统，
并进行试验，写出试验总结。设计要求：1、 设计一个给茶壶提供保温的温度控制系统。
2、 要求温度控制在45—50℃。注意一下：这是一个双点上、下限温度控制的系统，
思考一下与第一个设计的区别，该如何设计？