第7章第1节 开环电子控制系统设计与应用

第七章控制电路应用通用电子控制技术一、开环电子控制系统的工作过程高温报警装置开环控制示意图1.运放UA741介绍UA741内部引脚1和5为偏置调零端2为正向输入端，3为反向输入端，4为接地，接地，6为输出，7为接电源，8为空脚。UA741芯片引脚功能UA741外观图2.开环电子控制

当环境温度低于50℃时蜂鸣器无声音；当环境温度高于50℃时蜂鸣器发出声音报警。电路的功能是：二、开环电子控制系统的应用（一）水位控制系统电路设计设计要求：（2）要求接通电源后水泵启动，能将水加满后自动关闭水泵。设计分析：（2）基于开环控制的基本策略可采用的方法如下：（1）根据设计要求，确定水泵工作是被控量，水泵是被控对象。①定时控制，设定好加水的时间，当加满水后自动断电。②通过检测水位控制水泵。当水位探头检测到液位到达最高点后自动关闭水泵。（3）电子控制中的控制（处理）部分可采用UA741运放或者NE555集成电路作为控制电路。（1）设计一个水位控制系统。1.555集成电路

NE555内部电路NE555外观

NE555常用功能表NE555控制水泵方案A电路原理图2.使用NE555的开环电子控制NE555控制水泵方案A电路原理工作过程：闭合开关S后，按下按钮SB1NE555的引脚2为低电位引脚3输出高电平启动水泵。电容C1开始充电，当引脚6电位大于2/3VCC后，引脚3输出低电平关闭水泵。将555作为定时器使用定时的时间与C1的容量和RP的电阻有关。NE555控制水泵方案B电路原理工作过程工作过程：当鱼缸的水放掉后闭合开关S，A、B断开。NE555的引脚2、引脚6电位为低。NE555的引脚3输出高电位，VT1导通，水泵加水。当液位高于B后，

A、B接通，NE555的引脚3输出输出低电平，VT1截止关闭水泵。NE555控制水泵方案B电路原理NE555控制水泵方案C电路原理工作过程当鱼缸的水放掉后闭合开关S，

A、B断开。NE555的引脚4电位为低电平。NE555的引脚3输出低电位，VT1导通水泵加水。当液位高于B后，A、B接通NE555输出高电平，VT1截止关闭水泵。NE555控制水泵方案C电路原理UA741控制水泵方案D电路原理图NE555控制水泵方案D电路原理工作过程：当鱼缸的水放掉后闭合开关S（A，B）断开。U-电位小于U+。UA741输出高电位，VT1导通，水泵加水。当液位高于B后（A，B）接通，UA741输出低电平，VT1截止关闭水泵。（二）汽车电池电压指示灯电路设计（3）控制处理部分可以使用电子电路作为控制核心。可采用晶体管，运放或者NE555集成电路作为控制电路。小明查阅资料发现，如今汽车在生活中非常普遍，但是汽车的电池技术相对落后。电池使用一段时间后容易老化损耗，导致电瓶电压偏低（负载电压低于9.5V），汽车就无法启动，很多时候需要救援才能脱困，耽误了大量的时间，而车主在这之前也不容易察觉。因此小明打算设计一个电池电压指示灯，当电池电压低于阈值10.2V时能提示车主充电或者更换电瓶。设计分析：（1）可选择开环电子控制系统，它的被控量是“指示灯发光”，被控对象是指示灯。（2）设置输入端采集信号可采用电瓶熔体直接采集电压信号，也可以采用点烟器取电采集电压信号。电池电压指示控制方案A电路原理图电路在电池电压下降到10.2V（10kΩ电位器所设定的电平）时稳压管截止后，VT1截止，VT2导通VD发光，提示用户电池电量低。电池电压指示控制方案A电路工作过程：电池电压指示控制方案B电路原理图该方案以UA741运放为控制处理部分，利用三个二极管将U+的电位维持在2.1V左右（与被监控电压无关）。当蓄电池的电压降低到阈值10.2V左右时，利用RP将U-的电位调到与U+相等，若电压进一步降低则输出高电平VT导通，VD发光报警。电池电压指示控制方案B电路工作过程：电池电压指示控制方案C电路原理图在蓄电池的端电压高于10.2V时，IC的引脚3输出低电平，VD不亮当蓄电池的端电压降至10.2V以下时，IC的引脚3输出高电平，VD点亮，指示蓄电池电压不足，应及时充电。调节RP的阻值，可改变所要监测的预定电压值。调节RP的阻值，使VD在蓄电池GB的端电压为10.2V时熄灭，低于10V时点亮即可。电池电压指示控制方案C电路工作过程：汽车蓄电池的电压一般在饱和满电的情况下约为14.5V当汽车蓄电池电压高于11V时，VD5发光；高于12V时VD4发光；高于13V时，VD3发光；高于14V时，VD2发光。这样就能指示正常电压范围。低电压时，发光二极管VD2、VD3、VD4、VD5全熄灭，应及时充电。汽车的最低启动负载电压约为9.5V。电池电压指示控制方案C改进电路原理图电池电压指示控制方案C改进电路工作过程：（三）汽车电池电压报警电路设计音乐部分：输入引脚1、引脚2、引脚3、引脚4的电压比较值是1.2V，而且有四首音乐，任何一个引脚输入电平达到1.2V，O1和O2都会输出音乐信号。

JN6201实物图

JN6201引脚功能图引脚9和引脚10输出：即若输入的任意引脚有大于1.2V的高电平输入时，O3输出高电平，O4输出低电平汽车电压报警电路工作过程：当汽车电池的电压低于阈值10.2V后，比较器输出高电平，JN6201的引脚2输入高电平，O1输出对应的音乐信号，O3输出高电平，发出声光报警。汽车电压报警电路原理图作业布置配套练习：P225-235

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配套教材书名《通用电子控制技术