电子控制技术与电子控制系统课件.pptx

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1、,第一章电子控制技术与电子控制系统,电子控制技术,拥有安全，这是人类在生活中的基本需要之一。为能满足和更好地实现人类这一需要，人们发明了锁具来控制门的开和关。多少年以来，锁具在日常生活中被广泛地使用，并随着技术的发展而发展。,人类的需要,门锁技术的发展,从门锁的演变看控制技术的发展,人工控制的木闩,机械弹子锁,弹子锁原理是利用钥匙上三角形缺口的深浅变化不同的牙花来对齐锁芯中长度变化不同的圆柱形弹子，从而实现锁芯旋转开启的一种锁。它的弹子方向通常是上下垂直的，纵向排列的，锁孔一般位于锁芯中央。利用钥匙与弹簧片的几何关系和弹力作用来上锁和开锁。,IC卡电子门锁具有直接用门卡开门、报警提示、开锁记忆

2、等功能。,电子控制的电子锁,一、什么是控制技术,控制技术是人们为了使事物按照所希望的方式沿着某一确定的方向发展所使用的手段或方法。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,随着人类需求的不断发展，生产力水平的不断提高以及新技术的广泛应用，控制技术从人工控制发展到机械控制，再发展到当代的电子控制。我们应根据不同的需要，针对被控对象的特点，选择不同的控制方式来实现控制的目的。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,人工控制,机械控制,电子控制,第一节 电子控制技术与电子控制系统,未来的的门锁会怎样发展？它受那些因素的制约吗？,手机成为门钥匙,指纹识别门锁系统,二、什么是电子控制技术,电子控制技术是一门运

3、用电子电路实现控制功能的技术。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,它不仅在生活中为我们所用，而且广泛应用于工业、农业、医疗、军事、航天等各领域。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,应用一：自动化的家用电器,自动拨号防盗器,微电脑控制的洗衣机,第一节 电子控制技术与电子控制系统,应用二：自动化的生产流水线,自动化轧钢生产线提高了产品的质量，减少了原材料的消耗，改善了劳动条件，提高了劳动生产率。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,应用三：工业化的农业温室,通过电子控制技术实现了施肥配方,营养液滴灌,人工补充二氧化碳、锅炉燃煤送热自动化，并对温、气、肥、水、光等植物生长要素进行自动调控，形成全

4、年都能生长蔬菜、花卉的人工气候。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,应用四：长“眼睛的”导弹,“响尾蛇”空对空截击导弹，它是利用红外线热寻的传感器来发现敌人的，发射后就可立即锁定目标。像这类利用自身的制导系统去发现并锁定目标的导弹，有时也被称为长“眼睛”的导弹。,电子控制技术还可以应用在其他什么地方?,第一节 电子控制技术与电子控制系统,例如：校园里定时上课的电子打铃控制。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,我们要正确地使用电子技术，在法律许可范围内使用电子技术，不能侵犯到其他人的合法权利。总之，我们要通过负责、有远见、有道德的方式使用电子技术。,在某居民小区，由于少数居民随意从住户窗口向

5、绿化区域丢弃垃圾等杂物，该不该采用电子监控设备监视居民楼窗口？,三、什么是电子控制系统,第一节 电子控制技术与电子控制系统,以电子技术为核心的控制系统，叫做电子控制系统。在这个系统中有电阻、电感、电容等元件和二极管、三极管、集成电路等电子器件，它们相互作用、相互依赖，形成一个整体，以实现控制的目的。,智能化的电饭煲和普通的电饭煲，哪个属于电子控制系统？,智能化的电饭煲是依靠电子控制技术实现控制的，属于电子控制系统。而普通的电饭煲只具有煮饭和保温功能，它是利用双金属片进行控制的，属于机械控制方式。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,是不是用电的、自动的就是电子控制呢？,思考,第一节 电子控制技

6、术与电子控制系统,扩展阅读2干簧管：,干簧管是一种磁敏的特殊开关。它通常由两个或三个既导磁又导电材料做成的簧片触点，被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭接点。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,是一个电子控制系统。在这个系统中，有干簧管、喇叭、开关等元件和音乐集成电路等电子器件，它是以电子技术为核心的控制系统，所以是电子控制系统。,电子控制报警器模型是一个电子控制系统吗？,第一节 电子控制技术与电子控制系统,灯泡,亮度,是,调光电子电路,第一节 电子控制技术与电子控制系统,阅读书上的三个案例，结

7、合生活中的经验，分析电子控制系统的优点，并填写表格。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,精确制导导弹,神舟飞船上的电子控制系统,电子继电器,电子定时器,电子式温度控制器,第一节 电子控制技术与电子控制系统,同学们在生活中接触过哪些电子控制技术？它们的组成是什么？,第一节 电子控制技术与电子控制系统,在生活中处处都有电子控制技术：教室里的电子铃声、校园里的程控路灯、家里的智能洗衣机、计算机等都应用了电子控制技术。,第一节 电子控制技术与电子控制系统,课堂小结,本节以人的需求促进控制技术的发展开始，通过对各种控制技术的比较，引进了电子控制技术及概念。同学们理解了电子控制技术的含义，掌握了电子控制

8、系统的概念，还要知道如何正确使用电子技术。,第一章电子控制系统概述 第二节 电子控制系统的组成和工作过程,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,过去的路灯需要人工控制，现在利用电子控制技术实现了自动化控制，正如我们刚才看到的路灯电子控制系统模型，那么，这两者在组成上有什么异同呢？,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,路灯的人工控制系统：,视觉器官,检测光的强度,大 脑,分析信息，发出命令,手和足,执行命令，完成路灯的开和关,路 灯,点亮与熄灭,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,路灯的电子控制系统：,传感器,检测光的强度,电子电路,分析信息，发出命令,执行机构,执行命令，完成路灯的开和关,

9、路 灯,点亮与熄灭,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,从上图的对应关系中可以看出：两个系统都是先进行信息的收集，然后经过对信息的分析、判断、发出命令，再执行命令，闭合或者切断电路，从而达到控制目的。,电子控制系统一般可分为输入、控制（处理）和输出三个基本的组成部分。,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,电子控制系统的基本组成方框图:,电子控制系统的基本组成部分,输入部分,控制（处理）部分,输出部分,被控对象,信息,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,电子控制系统各部分的作用是什么？,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,输入部分：,通常由各种传感器组成，输入信息可以有多种形式，可以是作

10、用力，也可以是温度、湿度、磁场、光照强度等环境参数的变化，用传感器把采集的非电量变化转变为电量的变化。,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,输入部分相当于人的（）。,它能将采集的非电量变化转变为电量的变化。例如，手按动按钮开关，输入部分就把机械开关的通或断的非电量变化转变为电信号（电压或电流）的有或无的电量变化。,感官,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,控制（处理）部分相当于人的（）。,一般由具有各种控制功能的电子电路（或微处理器）组成。它能对送入的电信号进行比较、分析和处理，并发出指令。,大脑,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,输出部分相当于的人（）。,由电磁继电器、晶闸管等多种执

11、行机构组成。输出信号可以是位移，如电磁继电器中衔铁运动、电动机的转动等，也可以是声音、光等，如扬声器中发出的音乐声。,手和足,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,电子控制系统的工作过程,电子控制系统的基本组成部分,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,马上行动 分析下列电子控制系统的基本组成部分，并说出它们的简要工作过程。,环形感应器,电子电路,红绿灯,水位传感器,电子电路,电磁开关,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,输入：控制（处理）：输出：,键盘、鼠标、话筒、摄像头、手写板、扫描仪等,主机,显示器、扬声器、打印机等,电子计算机的组成,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,模拟夜晚：用

12、黑纸罩住光敏电阻R，外界光线照射不到光敏电阻时，R的阻值变得很大，三极管导通，代表路灯的发光二极管就会自动点亮。模拟白天：当拿去遮光的黑纸，让强光照射光敏电阻R时，R的阻值变得很小，三极管截止，发光二极管就熄灭。,光控路灯的模型要达到下列要求：,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,输入：控制（处理）：输出：,光敏传感器,晶体三极管组成的电子电路,发光二极管,路灯自动控制模型的方框图：,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,扩展阅读1 光敏传感器：,光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光敏电阻、红外线传感器、太阳能电池等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波

13、长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,扩展阅读2 晶体三极管：,放大模式也称为正向放大模式，当三极管作为放大器件工作时应采用这种工作模式。当作为开关应用时（如逻辑电路），应采用截止模式和饱和模式。倒置模式在放大电路中一般不采用。,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,扩展阅读2 晶体三极管：,三极管处于放大状态的外部条件：（1）发射结处于正向偏置，即VBEVON。一般硅管的死区电压VOn为0.60.7V。 （2）集电结处于反向偏置，即VCEVBE。,第二节 电子

14、控制系统的组成和工作过程,扩展阅读2 晶体三极管：,光控路灯的模型工作原理：,当白天时，强光照射到光敏电阻时，的阻值变得很小，VB VE VON，三级管处于截止状态，所以二极管熄灭。当夜晚时，的阻值变得很大，三极管导通，发光二极管有大的电流流过，点亮。,第二节 电子控制系统的组成和工作过程,扩展阅读3 发光二极管：,发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。,课堂小结,第二节 电子控制

15、系统的组成和工作过程,电子控制系统的基本组成，并能用方框图分析生活中常见的电子控制系统的工作过程。,第一章电子控制系统概述 第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,一、什么是开环电子控制系统,倘若电子控制系统的输出结果对系统的控制没有影响，这种电子控制系统叫做开环电子控制系统。,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,开环电子控制系统的组成方框图：,输 出,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,输 入,被控对象,信息,控制（处理）,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,自动路灯控制系统的工作过程有没有反馈?,答：由于输出（路灯的亮灭）对系统的控制状态并不产生影响，所以此系统

16、也不存在反馈。,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,电子门铃的工作过程：,输入: 控制(处理): 输出:,用手按动按钮开关，输入一个触发信号。,音乐集成电路经过触发后工作，产生一组载有“音乐”的电信号。,扬声器将电信号转变为音乐声。,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,电子门铃的工作过程有没有反馈?,答：输出的音乐声的变化对系统的控制状态并不产生影响，即不存在反馈。,分析下列电子控制系统：,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,扬声器,音乐声,音乐集成电路,路灯,光的变化,电子电路,锁舌,锁舌的运动,集成电路,电动机,门的开关,集成电路,第三节 开环电子控制系统和闭环电子

17、控制系统,以上的控制系统都有什么共同的特点？,答：以上的控制系统被控量的变化都不对系统的控制状态产生影响，都不存在反馈。,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,开环电子控制系统一般结构简单、造价较低，适用于被控对象的状态变化较为简单、被控量的控制精度要求不高的情形。,开环电子控制系统的特点：,二、什么是闭环电子控制系统,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。,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,闭环电子控制系统的组成方框图如下：,输 入,输 出,被控对象,控制（处理）,检 测,反馈,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,第三节 开

18、环电子控制系统和闭环电子控制系统,生活中那种产品的工作过程有反馈环节?,电冰箱就是一个实例。,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,家用电冰箱的恒温控制：,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,家用电冰箱的工作原理:,现在常见的家用电冰箱由电动机、压缩机、冷却器和散热器组成。它们之间用一根管道相连接，管道里装着一种沸点很低的制冷剂。管道的底部安装着压缩机，使制冷剂不断地在管道里循环。由于管道中有一小段十分狭窄的毛细管，从而限制了管道内制冷剂的流动速度，并使气态的制冷剂受到强大的压力，使之由气态变成液态，对外释放热量。当液态制冷剂通过毛细管进入电冰箱的内部由较粗管组成的冷却器时，由于

19、压力突然降低，达到制冷的效果。,家用电冰箱的闭环电子控制系统如下：,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,为什么冰箱要采用闭环电子控制系统？,冰箱用温度传感器来实时反馈冰箱的实际温度，以保持预先设定的温度不变。,开环电子控制系统：闭环电子控制系统：,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,找出你身边开环电子控制系统和闭环电子控制系统的例子：,电熨斗、电子门铃、电子调光台灯、电子手表、程序控制洗衣机,电热水器、空调、电冰箱、智能电饭煲、现代化农业温室,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,闭环电子控制系统与开环电子控制系统相比有什么优点

20、？,闭环电子控制系统具有监测和反馈功能，可以提高控制的精度，而且能实现控制的自动化。,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,校园扩音器是一个什么控制系统？是开环电子控制系统还是闭环系统？,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,正、反两方形成不同结论的关键在于是否应该把人划入电子控制系统。闭环电子控制系统就必须符合两个条件：一是它的核心是电子技术，二是有反馈。很显然，反方把人划入控制系统，这个扩音系统的核心就不单单是电子技术，所以不能称为闭环电子系统，但因为存在反馈，故可称为闭环控制系统。,总结：,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,练习1(P16),1.根据开环电子控制系统

21、和闭环电子控制系统的区别进行分析、判断，在你认为正确的表格中打“”。,在你认为正确的表格中打“”：（参考答案）,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,注意你周围的电子产品，找出一个由闭环控制系统构成的产品，画出它的方框图，并分析它是如何运用反馈来实现自动控制的。,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,电热水器的闭环电子控制系统如下：,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,课堂小结,第三节 开环电子控制系统和闭环电子控制系统,本节我们知道简单的开环电子控制系统不能满足精确的需求，需要进一步改进，从而需要具有反馈的闭环电子控制系统，同学们要区分开环电子控制系统和闭环电子控制系统适用的场合。,