广告灯自动控制新版专业系统设计

目录1前言………………………5

1.1PLC开发背景...........................................5

1.2选题意义及PLC型号选取及简介.........................51.2.1选题意义............................................61.2.2PLC型号选取.......................................71.2.3PLC功能..........................................81.2.4PLC特点..........................................9

1.3系统所需硬件及注意事项..................................62总体设计....................................................9

2.1控制规定...............................................9

2.2重要内容................................................10

2.3硬件设计...............................................122.3.1PLC型号及I/0分派口..............................132.3.2PLC控制接线图......................................132.4PLC控制梯形图..........................................152.5PLC控制指令表..........................................162.6调试与完善..............................................173结

论..................................................56

致

谢...................................................23参考文献................................................56第一章前言1.1PLC开发背景随着微解决器，计算机和数字通信技术飞速发展，计算机控制已经广泛应用在所有工业领域。当前社会规定制造业对市场需求作出迅速反映，生产出小批量、多品种、多规格、低成本、和高质量产品。为了满足这一规定，生产设备和自动生产线控制系统必要具备高可靠性和灵活性。可编程控制器(PLC)正是顺应这一规定浮现，它是以微解决器为基本通用工业指控装置。国际电工委员会（IEC）在1985年PLC原则草案第3稿中，对PLC作出如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序存储器，用来在其每部存储执行逻辑运算、顺许控制、定期、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模仿式输入和输出，控制各种类型机械或生产过程。可编程序控制器及其设备，都应按照易于使工业控制系统形成一种整体，易于扩充其功能原则设计。”可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术应用必将形成世界潮流。PLC程序既有生产厂家系统程序，又有顾客自己开发应用程序，系统程序提供应用平台，同步还为PLC可靠运营及信息与信息转换进行必要公共解决，顾客程序由顾客自己设计，这样可以满足大多数顾客需要。第二章电路图第一节广告灯自动控制电路都市广告灯大多数只在夜晚12点钟此前起到较好宣传作用，子夜一过，行人稀少，也就失去了广告意义。该广告灯自动控制电路能在傍晚天渐黑时自动接通广告灯牌电源，同步开始计时，待4～6小时后于子夜自动切断电源，从而实现全自动控制和节电目。如图所示为广告灯自动控制电路，它由电源变换、光控及定期等某些构成。

第二节变色广告灯自动控制电路这是一例变色广告灯自动控制电路，它采用了两种控制方式:①光控方式，白天自动关闭，夜晚自动启动;②时间控制方式，夜晚自动启动后，通过定期控制使其在预定期间自动关闭，以节约电能。在广告灯启动后，通过控制电路使两种彩色广告灯光交替循环显示，增强广告效果。电路在灯光显示同步还伴有广告语言，简介广告要阐明内容，是一种功能较完善广告灯控制器。变色广告灯控制器电路构成如图6-45所示。电路工作原理变色广告灯控制器电路由光控电路、时间控制电路、语言电路、彩灯循环控制电路和电源电路构成。光控电路是本电路主控电路，它通过为别的控制电路接通工作电源方式控制着整个工作电路启动时间。光控电路重要由光敏电阻RG和由VTl、VT2构成直接桐合式晶体管放大电路构成。白天，RG受光照射阻值变小，VTl基极得到较大偏置电压而导通，VT2则因VTl导通而截止。IC2~1C4因无工作电源而停止工作。夜晚来暂时，光照削弱，RG阻值升高，VTl截止，VT2因VTl截止而导通，12V电源经VT2向IC2~IC4提供工作电源，使其进入工作状态。时间控制电路作用是：当夜晚来临后使电路投入工作，夜深人静时停止工作，以避免不必要电源消耗。时间控制电路由一只14级二进制计数/分频电路CD4060构成。该电路通过外接R4、C7构成一种RC振荡器，其振荡周期T=2.2R4C7=LIs。经内部14级分频（分频系数为16384）后，控制时间约为5小时（1.1X16384=18022s，18022/3600≈5小时）。当VT2导通后，电源通过C6、R3形成复位脉冲使CD4060复位，随后电路工作，产生脉冲并分频。在接通电源之初，由于IC2③脚输出低电平，VT3导通，为IC3及IC4提供工作电源。5小时后定期结束，③脚输出高电平，VT3截止，切断了IC3与IC4工作电源，广告灯与语言电路因失去控制电源而停止工作。广告语言电路IC3在VT3导通后即投入工作，发出"欢迎光临"广告语言。IC3也可依照需要采用其她广告语，或者采用可录式语音电路录人所需要广告语。IC4构成广告彩灯交替循环控制电路，它是由NE555与RIO、Cll及CI0构成低频脉冲振荡器，其振荡周期：t1=0.693（R10+R11）C10~2.4st2=0.693R11C10≈2.3s即振荡电路输出高电平时间为2.4s，输出低电平时间为2.3s。SSR1与SSR2为固态继电器，它可以由IC4和VT6输出高电平来控制使其接通。当IC4输出脉冲t1时，IC4输出高电子通过SSR2将绿色广告灯接通，绿色广告灯开灯2.4s后灭。当IC4输出脉冲tz时，IC4输出低电平使VT6导通，VT6输出高电平通过SSR1将红色广告灯接通，红色广告灯启动2.3s后灭。接着又是IC4输出高电平，绿色广告灯亮……如此不断循环，直到定期结束IC2输出高电平使VT3截止。第三章元器件简介第一节传感器\o"查看图片"

英文名称：transducer/sensor国标GB7665-87对传感器下定义是：“能感受规定被测量并按照一定规律转换成可用信号器件或装置，普通由敏感元件和转换元件构成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量信息，并能将检测感受到信息，按一定规律变换成为电信号或其她所需形式信息输出，以满足信息传播、解决、存储、显示、记录和控制等规定。它是实现自动检测和自动控制首要环节。“传感器”在新韦式大词典中定义为：－“从一种系统接受功率，普通以另一种形式将功率送到第二个系统中器件”。依照这个定义，传感器作用是将一种能量转换成另一种能量形式，因此不少学者也用“换能器－Transducer”来称谓“传感器－Sensor”。传感器作用人们为了从外界获取信息，必要借助于感觉器官。而单靠人们自身感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们功能就远远不够了。为适应这种状况，就需要传感器。因而可以说，传感器是人类五官延长，又称之为电五官。新技术革命到来，世界开始进入信息时代。在运用信息过程中，一方面要解决就是要获取精确可靠信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息重要途径与手段。在当代工业生产特别是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最佳质量。因而可以说，没有众多优良传感器，当代化生产也就失去了基本。在基本学科研究中，传感器更具备突出地位。当代科学技术发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观测上千光年茫茫宇宙，微观上要观测小到cm粒子世界，纵向上要观测长达数十万年天体演化，短到s瞬间反映。此外，还浮现了对深化物质结识、开拓新能源、新材料等具备重要作用各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取信息，没有相适应传感器是不也许。许多基本科学研究障碍，一方面就在于对象信息获取存在困难，而某些新机理和高敏捷度检测传感器浮现，往往会导致该领域内突破。某些传感器发展，往往是某些边沿学科开发先驱。传感器早已渗入到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环保、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛领域。可以毫不夸张地说，从茫茫太空，到浩瀚海洋，以至各种复杂工程系统，几乎每一种当代化项目，都离不开各种各样传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面重要作用，是十分明显。世界各国都十分注重这一领域发展。相信不久将来，传感器技术将会浮现一种奔腾，达到与其重要地位相称新水平。敏感元件分类①物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应。②化学类，基于化学反映原理。③生物类，基于酶、抗体、和激素等分子辨认功能。普通据其基本感知功能可分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类（尚有人曾将敏感元件分46类）。传感器分类可以用不同观点对传感器进行分类：它们转换原理(传感器工作基本物理或化学效应)；它们用途；它们输出信号类型以及制作它们材料和工艺等。依照传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理分类物理传感器应用是物理效应，诸如磁致伸缩压电效应，现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量微小变化都将转换成电信号。化学传感器涉及那些以化学吸附、电化学反映等现象为因果关系传感器，被测信号量微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基本运作。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产也许性，价格问题等，解决了此类难题，化学传感器应用将会有巨大增长。常用传感器应用领域和工作原理列于下表。1.按照其用途，传感器可分类为：压力敏和力敏传感器位置传感器液面传感器能耗传感器速度传感器加速度传感器射线辐射传感器热敏传感器24GHz雷达传感器2.按照其原理，传感器可分类为：振动传感器湿敏传感器磁敏传感器气敏传感器真空度传感器生物传感器等。以其输出信号为原则可将传感器分为：模仿传感器——将被测量非电学量转换成模仿电信号。数字传感器——将被测量非电学量转换成数字输出信号(涉及直接和间接转换)。膺数字传感器——将被测量信号量转换成频率信号或短周期信号输出(涉及直接或间接转换)。开关传感器——当一种被测量信号达到某个特定阈值时，传感器相应地输出一种设定低电平或高电平信号。在外界因素作用下，所有材料都会作出相应、具备特性性反映。它们中那些对外界作用最敏感材料，即那些具备功能特性材料，被用来制作传感器敏感元件。从所应用材料观点出发可将传感器提成下列几类：(1)按照其所用材料类别分?金属?聚合物?陶瓷?混合物?(2)按材料物理性质分??导体?绝缘体?半导体?磁性材料?(3)按材料晶体构造分?单晶?多晶?非晶材料?与采用新材料紧密有关传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向：?(1)在已知材料中摸索新现象、效应和反映，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。?(2)摸索新材料，应用那些已知现象、效应和反映来改进传感器技术。?(3)在研究新型材料基本上摸索新现象、新效应和反映，并在传感器技术中加以详细实行。?当代传感器制造业进展取决于用于传感器技术新材料和敏感元件开发强度。传感器开发基本趋势是和半导体以及介质材料应用密切关联。表1.2中给出了某些可用于传感器技术、可以转换能量形式材料。?按照其制造工艺，可以将传感器区别为：集成传感器?薄膜传感器?厚膜传感器?陶瓷传感器集成传感器是用原则生产硅基半导体集成电路工艺技术制造。普通还将用于初步解决被测信号某些电路也集成在同一芯片上。?薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上，相应敏感材料薄膜形成。使用混合工艺时，同样可将某些电路制造在此基板上。?厚膜传感器是运用相应材料浆料，涂覆在陶瓷基片上制成，基片普通是Al2O3制成，然后进行热解决，使厚膜成形。陶瓷传感器采用原则陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。?完毕恰当预备性操作之后，已成形元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以以为厚膜工艺是陶瓷工艺一种变型。?每种工艺技术均有自己长处和局限性。由于研究、开发和生产所需资本投入较低，以及传感器参数高稳定性等因素，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。第二节光敏电阻传感器光敏传感器是最常用传感器之一，它种类繁多，重要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它敏感波长在可见光波长附近，涉及红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光探测，它还可以作为探测元件构成其她传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号变化即可。光传感器是当前产量最多、应用最广传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要地位。最简朴光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。第三节发光二极管它是半导体二极管一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管同样是由一种PN结构成，也具备单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区空穴和由N区注入到P区电子，在PN结附近数微米内分别与N区电子和P区空穴复合，产生自发辐射荧光。不同半导体材料中电子和空穴所处能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出能量多少不同，释放出能量越多，则发出光波长越短。惯用是发红光、绿光或黄光二极管。发光二极管反向击穿电压约5伏。它正向伏安特性曲线很陡，使用时必要串联限流电阻以控制通过管子电流。公式限流电阻R可用下式计算：R＝（E－UF）／IF式中E为电源电压，UF为LED正向压降，IF为LED普通工作电流物理特性式中E为电源电压，UF为LED正向压降，IF为LED普通工作电流。发光二极管两根引线中较长一根为正极，应按电源正极。有发光二极管两根引线同样长，但管壳上有一凸起小舌，接近小舌引线是正极。与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管特点是：工作电压很低（有仅一点几伏）；工作电流很小（有仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过电流强弱可以以便地调制发光强弱。由于有这些特点，发光二极管在某些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示屏。把它管心做成条状，用7条条状发光管构成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。发光原理50年前人们已经理解半导体材料可产生光线基本知识，第一种商用二极管产生于1960年。LED是英文lightemittingdiode（发光二极管）缩写，\o"查看图片"发光二极管它基本构造是一块电致发光半导体材料，置于一种有引线架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线作用，因此LED抗震性能好。发光二极管核心某些是由P型半导体和N型半导体构成晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一种过渡层，称为PN结。在某些半导体材料PN结中，注入少数载流子与多数载流子复合时会把多余能量以光形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种运用注入式电致发光原理制作二极管叫发光二极管，通称LED。当它处在正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色光线，光强弱与电流关于。分类发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。普通单色发光二极管普通单色发光二极管具备体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等长处，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接适当限流电阻。普通单色发光二极管发光颜色与发光波长关于，而发光波长又取决于制造发光二极管所用半导体材料。红色发光二极管波长普通为650~700nm，琥珀色发光二极管波长普通为630~650nm，橙色发光二极管波长普通为610~630nm左右，黄色发光二极管波长普通为585nm左右，绿色发光二极管波长普通为555~570nm。惯用国产普通单色发光二极管有BT（厂标型号）系列、FG（部标型号）系列和2EF系列，见表4-26、表4-27和表4-28。惯用进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。高亮度单色发光二极管高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用半导体材料与普通单色发光二极管不同，因此发光强度也不同。普通，高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓（GaAlAs）等材料，超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓（GaAsInP）等材料，而普通单色发光二极管使用磷化镓（GaP）或磷砷化镓（GaAsP）等材料。惯用高亮度红色发光二极管重要参数见表4-29，惯用超高亮度单色发光二极管重要参数见表4-30。变色发光二极管变色发光二极管是能变换发光颜色发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色（有红、蓝、绿、白四种颜色）发光二极管。变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。惯用双色发光二极管有2EF系列和TB系列，惯用三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号。闪烁发光二极管闪烁发光二极管（BTS）是一种由CMOS集成电路和发光二极管构成特殊发光器件，可用于报警批示及欠压、超压批示。闪烁发光二极管在使用时，不必外接其他元件，只要在其引脚两端加上恰当直流工作电压（5V）即可闪烁发光。电压控制型发光二极管普通发光二极管属于电流控制型器件，在使用时需串接恰当阻值限流电阻。电压控制型发光二极管（BTV）是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体，使用时可直接并接在电源两端。红外发光二极管红外发光二极管也称红外线发射二极管，它是可以将电能直接转换成红外光（不可见光）并能辐射出去发光器件，重要应用于各种光控及遥控发射电路中。红外发光二极管构造、原理与普通发光二极管相近，只是使用半导体材料不同。红外发光二极管普通使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色树脂封装。惯用红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等LED光源特点电压LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，依照产品不同而异，因此它是一种比使用高压电源更安全电源，特别合用于公共场合。效能消耗能量较同光效白炽灯减少80%合用性很小，每个单元LED小片是3-5mm正方形，因此可以制备成各种形状器件，并且适合于易变环境稳定性10万小时，光衰为初始50%响应时间其白炽灯响应时间为毫秒级，LED灯响应时间为纳秒级对环境污染无有害金属汞颜色发光二极管以便地通过化学修饰办法，调节材料能带构造和禁带宽度，实现红黄绿蓝橙多色发光。红光管工作电压较小，颜色不同红、橙、黄、绿、蓝发光二极管工作电压依次升高。价格LDE价格当前越来越平民化，因LED省电特性，也许不久将来，人们都会把白炽灯换成LED灯。当前，国内某些都市公路、学校、厂区等场合已换装万LED路灯、节能灯等单色光LED种类及其发展历史最早应用半导体P-N结发光原理制成LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几种流明，相应发光效率约0.1流明/瓦。70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。到了80年代初，浮现了GaAlAsLED光源，使得红色LED光效达到10流明/瓦。90年代初，发红光、黄光GaAlInP和发绿、蓝光GaInN两种新材料开发成功，使LED光效得到大幅度提高。在，前者做成LED在红、橙区（λp=615nm）光效达到100流明/瓦，而后者制成LED在绿色区域（λp=530nm）光效可以达到50流明/瓦。单色光LED应用最初LED用作仪器仪表批示光源，日后各种光色LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了较好经济效益和社会效益。以12英寸红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效140瓦白炽灯作为光源，它产生流明白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩余200流明红光。而在新设计灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，涉及电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样光效。汽车信号灯也是LED光源应用重要领域。1987年，国内开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆司机懂得行驶状况，减少汽车追尾事故发生。此外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。LED光参数简介LED光学参数中重要几种方面就是：光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。发光效率和光通量发光效率就是光通量与电功率之比。发光效率表征了光源节能特性，这是衡量当代光源性能一种重要指标。发光强度和光强分布LED发光强度是表征它在某个方向上发光强弱，由于LED在不同空间角度光强相差诸多，随之而来咱们研究了LED光强分布特性。这个参数实际意义很大，直接影响到LED显示装置最小观测角度。例如体育场馆LED大型彩色显示屏，如果选用LED单管分布范畴很窄，那么面对显示屏处在较大角度观众将看到失真图像。并且交通标志灯也规定较大范畴人能辨认。波长对于LED光谱特性咱们重要看它单色性与否优良，并且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等重要颜色与否纯正。由于在许多场合下，例如交通信号灯对颜色就规定比较严格，但是据观测当前国内某些LED信号灯中绿色发蓝，红色为深红，从这个现象来看咱们对LED光谱特性进行专门研究是非常必要并且很故意义。LED光度测量原理光强度测量办法把光强原则灯，LED和配有V（λ）滤光片硅光电二极管安装和调试在光具座上，特别是严格地调灯丝位置，LED发光部位及接受面位置。先用光强原则灯校准硅光电二极管，C＝E/S式中Rs＝Is/DsDs是原则灯与接受器之间距离，Is是原则灯光强度，Rs是原则灯响应。Et＝C•Rt式中Et是被测LED照度，Rt是被测LED响应，则LED光强度It为：It＝Et•Dt式中Dt是LED与接受面之距离。对于LED来讲，其发光面是圆盖形状，光分布是很特殊，因此在不同测量距离下，光强值会变化，偏离距离平方反比定律，虽然固定了测量距离，但是由于接受器接受面积不同，其光强值也会变化。因而，为了提高测量精度，应当把测量距离和接受面积大小相对地予以固定为好。例如，测量距离按照GIE推荐采用316mm，接受器面积固定为10×10ｍｍ。在同一测量距离下，LED转角不同，其光强也相应地有变化，因而为了获得最佳值，最佳读出最大读数Rt为佳。光通量测量办法光通量测量在变角光度计转台上进行，转台上安转了LED，该转台在其水平面上绕着垂直轴旋转±90度，LED在垂直面上绕着测光轴旋转360度。在水平面上和垂直面上转角控制是通过步进马达来实现。转台在导轨上随意移动，当测量原则灯时，转台应离开导轨。测量时大转盘在水平面上绕垂直轴旋转，步进角度为0.9°，正方向90°，反方向90°。LED自身也在旋转，在每一种水平角度下，垂直平面上每隔18°进行一次信号采集，转完360°之后共采集到20个数据，按下式计算总光通量。如果大盘旋转0°～90°时，小盘转0°～360°即可。但是大盘旋转0°～90°时，有也许LED安装不均匀（不对称）而引起误差，因而最佳解决办法是大盘转－90°～0°～90°，小盘依然转0°～360°，把大盘0°～90°和－90°～0°两个范畴内绝对值相等角度上照度值取平均值来作为0°～90°内值。LED总光通量测量第二种办法是积分求法。此办法长处是简朴易行，但测量精度不高。LED总光通量计算办法如下，先计算离积分球入射窗口（入射窗口面积A）1距离上原则灯（光强值Is）进入积分球内光通量Φｓ，Φｓ＝Is•A／I2读出接受器上光电流信号is，然后把LED置于窗口上，读出相应接受器光电流信号it，则LED总光通量Φ为：Φt=It/IsΦs•K式中K为色修正系数。LED光谱功率分布测量办法发光二极管光谱功率分布测量，目是掌握LED光谱特性和色度，再者是为了对已测得LED光度量值进行修正。在测量LED光谱功率分布时，应注意如下几点，一种是在与原则光谱辐照度进行比较时由于原则灯光谱辐强度比LED强得多，为了避免这个问题，最佳在原则灯前加一种中性滤光片，使它光谱辐强度接近于LED。LED光谱宽度很窄，为了精确地描绘LED光谱分布轮廓，最佳采用窄带波长宽度单色仪进行测量，波长间隔为1nm为好。按下式计算LED光谱功率分布Et。Etλ=Esλ•Itλ/Isλ式中i是原则灯在波长i处响应；E是原则灯光谱功率分布；i是LED在波长λ处响应。LED色坐标计算公式为：x=∫Etλ•xλdλy=∫Etλ•ydλz=∫Etλ•ydλ色坐标为：x＝X/(X+Y+Z)y＝Y/(X+Y+Z)也可计算LED主波长和色纯度。发光二极管也与普通二极管同样由PN构导致，也具备单向导电性。它广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作电源批示或电平批示。发光二极管重要特性表cd(坎德拉)发光强度单位第四节稳压二极管稳压二极管(又叫齐纳二极管)它电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具备很高电阻半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻减少到一种很小数值,在这个低阻区中\o"查看图片"伏安特性电流增长而电压则保持恒定,稳压二极管是依照击穿电压来分档,由于这种特性,稳压管重要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性见图1,稳压二极管可以串联起来以便在较高电压上使用,通过串联就可获得更多稳定电压.(图一电压源方向反了。)\o"查看图片"

稳压管应用1、浪涌保护电路(如图2):稳压管在精确电压下击穿,这就使得它可作为限制或保护之元件来使用,由于各种电压稳压二极管都可以得到,故对于这种应用特别适当.图中稳压二极管D是作为过压保护器件.只要电源电压VS超过二极管稳压值D就导通,使继电器J吸合负载RL就与电源分开.\o"查看图片"

2、电视机里过压保护电路(如图3):EC是电视机主供电压,当EC电压过高时,D导通,三极管BG导通,其集电极电位将由本来高电平(5V)变为低电平,通过待机控制线控制使电视机进入待机保护状态.\o"查看图片"

3、电弧抑制电路如图4:在电感线圈上并联接入一只适当稳压二极管(也可接入一只普通二极管原理同样)话,当线圈在导通状态切断时,由于其电磁能释放所产生高压就被二极管所吸取,因此当开关断开时,开关电弧也就被消除了.这个应用电路在工业上用得比较多,如某些较大功率电磁吸控制电路就用到它.4、串联型稳压电路(如图5):在此电路中,串联稳压管,BG基极被稳压二极管D钳定在13V,那么其发射极就输出恒定12V电压了.这个电路在诸多场合下均有应用。\o"查看图片"

稳压二极管参数（1）稳定电压（2）电压温度系数（3）动态电阻（4）稳定电流，最大、最小稳定电流（5）最大容许功耗色环稳压二极管由于小功率稳压二极管体积小，在管子上标注型号较困难，因此某些国外产品采用色环来表达它标称稳定电压值。犹如色环电阻同样，环颜色有棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、黑，它们分别用来表达数值1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。有稳压二极管上仅有2道色环，而有却有3道。最接近负极为第1环，背面依次为第2环和第3环。仅有2道色环。标称稳定电压为两位数，即“××V”(几十几伏)。第1环表达电压十位上数值，第2环表达个位上数值。如：第1、2环颜色依次为红、黄，则为24V。有3道色环，且第2、3两道色环颜色相似。标称稳定电压为一位整数且带有一位小数，即“×.×V”(几点几伏)。第1环表达电压个位上数值。第2、3两道色环（颜色相似）共同表达十分位（小数点后第一位）数值。如：第1、2、3环颜色依次为灰、红、红，则为8.2V。有3道色环，且第2、3两道色环颜色不同。标称稳定电压为两位整数并带有一位小数，即“××.×V”(几十几点几伏)。第1环表达电压十位上数值。第2环表达个位上数值。第3环表达十分位（小数点后第一位）数值。第五节电容器电容器普通简称其为电容，用字母C表达。定义1：电容器，顾名思义，是‘装电容器’，是一种容纳电荷器件。英文名称：capacitor。电容是电子设备中大量使用电子元件之一，广泛应用于隔直，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制电路等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近导体（涉及导线）间都构成一种电容器。电容器在电路中作用在直流电路中，电容器是相称于断路。电容器是一种可以储藏电荷元件，也是最惯用电子元件之一。这得从电容器构造上说起。最简朴电容器是由两端极板和中间绝缘电介质（涉及空气）[1]构成。通电后，极板带电，形成电压（电势差），但是由于中间绝缘物质，因此整个电容器是不导电。但是，这样状况是在没有超过电容器临界电压（击穿电压）前提条件下。咱们懂得，任何物质都是相对绝缘，当物质两端电压加大到一定限度后，物质是都可以导电，咱们称这个电压叫击穿电压。电容也不例外，电容被击穿后，就不是绝缘体了。但是在中学阶段，这样电压在电路中是见不到，因此都是在击穿电压如下工作，可以被当做绝缘体看。但是，在交流电路中，由于电流方向是随时间成一定函数关系变化。而电容器充放电过程是有时间，这个时候，在极板间形成变化电场，而这个电场也是随时间变化函数。事实上，电流是通过场形式在电容器间通过。在中学阶段，有句话，就叫通交流，阻直流，说就是电容这个性质。电容作用：1）旁路旁路电容是为本地器件提供能量储能器件，它能使稳压器输出均匀化，减少负载需求。就像小型可充电电池同样，旁路电容可以被充电，并向器件进行放电。为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量接近负载器件供电电源管脚和地管脚。这可以较好地防止输入值过大而导致地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛刺时电压降。2）去藕去藕，又称解藕。从电路来说，总是可以区别为驱动源和被驱动负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才干完毕信号跳变，在上升沿比较陡峭时候，电流比较大，这样驱动电流就会吸取很大电源电流，由于电路中电感，电阻（特别是芯片管脚上电感，会产生反弹），这种电流相对于正常状况来说事实上就是一种噪声，会影响前级正常工作，这就是所谓“耦合”。去藕电容就是起到一种“电池”作用，满足驱动电路电流变化，避免互相间耦合干扰。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。旁路电容实际也是去藕合，只是旁路电容普通是指高频旁路，也就是给高频开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容普通比较小，依照谐振频率普通取0.1μF、0.01μF等；而去耦合电容容量普通较大，也许是10μF或者更大，根据电路中分布参数、以及驱动电流变化大小来拟定。旁路是把输入信号中干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应当是她们本质区别。3）滤波从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过频率也越高。但事实上超过1μF电容大多为电解电容，有很大电感成分，因此频率高后反而阻抗会增大。有时会看到有一种电容量较大电解电容并联了一种小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容作用就是通高阻低，通高频阻低频。电容越大低频越容易通过。详细用在滤波中,大电容（1000μF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。曾有网友形象地将滤波电容比作“水塘”。由于电容两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象说电容像个水塘，不会因几滴水加入或蒸发而引起水量变化。它把电压变动转化为电流变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。滤波就是充电，放电过程。4）储能储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储能量通过变换器引线传送至电源输出端。电压额定值为40～450VDC、电容值在220～150000μF之间铝电解电容器（如EPCOS公司B43504或B43505）是较为惯用。依照不同电源规定，器件有时会采用串联、并联或其组合形式，对于功率级超过10KW电源，普通采用体积较大罐形螺旋端子电容器。电容器基本功能——充电和放电:充电和放电是电容器基本功能。充电使电容器带电（储存电荷和电能）过程称为充电。这时电容器两个极板总是一种极板带正电，另一种极板带等量负电。把电容器一种极板接电源（如电池组）正极，另一种极板接电源负极，两个极板就分别带上了等量异种电荷。充电后电容器两极板之间就有了电场，充电过程把从电源获得电能储存在电容器中。放电使充电后电容器失去电荷（释放电荷和电能）过程称为放电。例如，用一根导线把电容器两极接通，两极上电荷互相中和，电容器就会放出电荷和电能。放电后电容器两极板之间电场消失，电能转化为其他形式能。在普通电子电路中，惯用电容器来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移以及波形变换等，这些作用都是其充电和放电功能演变。电容器重要特性参数标称电容量和容许偏差标称电容量是标志在电容器上电容量。电容器基本单位是法拉，简称法(F)，但是，这个单位太大，在实地标注中很少采用。其他单位关系如下：1F=1000mF1mF=1000μF1μF=1000nF1nF=1000pF电容器实际电容量与标称电容量偏差称误差，在容许偏差范畴称精度。精度级别与容许误差相应关系：00（01）-±1%、0（02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ-（+50%-30%）普通电容器惯用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，依照用途选用。额定电压在最低环境温度和额定环境温度下可持续加在电容器最高直流电压有效值，普通直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器耐压，电容器击穿，导致不可修复永久损坏。绝缘电阻直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻.像陶瓷电容器、薄膜电容器话，绝缘电阻是越大越好，而铝电解电容之类绝缘电阻是越小越好。电容时间常数：为恰当评价大容量电容绝缘状况而引入了时间常数，她等于电容绝缘电阻与容量乘积。损耗电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范畴内损耗容许值，电容损耗重要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属某些电阻所引起。在直流电场作用下，电容器损耗以漏导损耗形式存在，普通较小，在交变电场作用下，电容损耗不但与漏导关于，并且与周期性极化建立过程关于。频率特性随着频率上升，普通电容器电容量呈现下降规律。。温度系数在一定温度范畴内，温度每变化1℃，电容量相对变化值。温度系数越小越好。惯用公式平行板电容器公式中C=εS/4πkd电容器分类1、按照构造分三大类：固定电容器、可变电容器和微调电容器。2、按电解质分类：有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介质电容器等。3、按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。4、按制造材料不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，尚有先进聚丙烯电容等等5、高频旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。6、低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。7、滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。8、调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。9、低耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。10、小型电容：金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。惯用电容器铝电解电容器用浸有糊状电解质吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成，薄化氧化膜作介质电容器.由于氧化膜有单向导电性质,因此电解电容器具备极性.。容量大，能耐受大脉动电流。容量误差大，泄漏电流大；普通不适于在高频和低温下应用,不适当使用在25kHz以上频率。低频旁路、信号耦合、电源滤波。钽电解电容器用烧结钽块作正极,电解质使用固体二氧化锰。温度特性、频率特性和可靠性均优于普通电解电容器，特别是漏电流极小，贮存性良好，寿命长，容量误差小，并且体积小，单位体积下能得到最大电容电压乘积。对脉动电流耐受能力差，若损坏易呈短路状态。超小型高可靠机件中。薄膜电容器构造与纸质电容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质。频率特性好，介电损耗小。不能做成大容量，耐热能力差。滤波器、积分、振荡、定期电路。瓷介电容器穿心式或支柱式构造瓷介电容器，它一种电极就是安装螺丝。引线电感极小，频率特性好，介电损耗小，有温度补偿作用。不能做成大容量，受振动会引起容量变化。特别适于高频旁路。独石电容器(多层陶瓷电容器)在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极桨材料，叠合后一次绕结成一块不可分割整体，外面再用树脂包封而成小体积、大容量、高可靠和耐高温新型电容器，高介电常数低频独石电容器也具备稳定性能，体积极小，Q值高容量误差较大噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路纸介电容器普通是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.008～0.012mm电容器纸隔开重叠卷绕而成。制造工艺简朴，价格便宜，能得到较大电容量普通在低频电路内，普通不能在高于3～4MHz频率上运用。油浸电容器耐压比普通纸质电容器高，稳定性也好，合用于高压电路微调电容器(半可变电容器)电容量可在某一小范畴内调节，并可在调节后固定于某个电容值。瓷介微调电容器Q值高，体积也小，普通可分为圆管式及圆片式两种。云母和聚苯乙烯介质普通都采用弹簧式东，构造简朴，但稳定性较差。线绕瓷介微调电容器是拆铜丝〈外电极〉来变动电容量，故容量只能变小，不适合在需重复调试场合使用陶瓷电容器用高介电常数电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具备小正电容温度系数电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗规定不高场合〈涉及高频在内〉。这种电容器不适当使用在脉冲电路中，由于它们易于被脉冲电压击穿。高频瓷介电容器合用于高频电路云母电容器就构造而言，可分为箔片式及被银式。被银式电极为直接在云母片上用真空蒸发法或烧渗法镀上银层而成，由于消除了空气间隙，温度系数大为下降，电容稳定性也比箔片式高。频率特性好，Q值高，温度系数小不能做成大容量广泛应用在高频电器中，并可用作原则电容器玻璃釉电容器由一种浓度适于喷涂特殊混合物喷涂成薄膜而成，介质再以银层电极经烧结而成"独石"构造性能可与云母电容器媲美，能耐受各种气候环境，普通可在200℃或更高温度下工作，额定工作电压可达500V，损耗tgδ0.0005～0.008电容器:电子设备中充当整流器平滑滤波、电源和退耦、交流信号旁路、交直流电路交流耦合等电子元件称为电容器。电容器涉及固定电容器和可变电容器两大类，其中固定电容器又可依照所使用介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等；可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质构造。电容器损耗与漏电和使用环境温度有极大关系！！！固定电容器固定电容器检测办法A.检测10pF如下小电容因10pF如下固定电容器容量太小,用万用表进行测量,只能定性检查其与否有漏电,内部短路或击穿现象。测量时,可选用万用表R×10k挡,用两表笔分别任意接电容两个引脚,阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零,则阐明电容漏电损坏或内部击穿。B.检测10PF～001μF固定电容器与否有充电现象,进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管β值均为100以上,且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管构成复合管。万用表红和黑表笔分别与复合管发射极e和集电极c相接。由于复合三极管放大作用,把被测电容充放电过程予以放大,使万用表指针摆幅度加大,从而便于观测。应注意是：在测试操作时,特别是在测较小容量电容时,要重复调换被测电容引脚接触A、B两点,才干明显地看到万用表指针摆动。C对于001μF以上固定电容,可用万用表R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电,并可依照指针向右摆动幅度大小预计出电容器容量。解决故障电容器时应注意哪些安全?由于电容器两极具备剩留残存电荷特点，因此，一方面应设法将其电荷放尽，否则容易发生触电事故。解决故障电容器时，一方面应拉开电容器组断路器及其上下隔离开关，如采用熔断器保护，则应先取下熔丝管。此时，电容器组虽已通过放电电阻自行放电，但仍会有某些残存电荷，因而，必要进行人工放电。放电时，要先将接地线接地端与接地网固定好，再用接地棒多次对电容器放电，直至无火花和放电声为止，最后将接地线固定好。同步，还应注意，电容器如果有内部断线、熔丝熔断或引线接触不良时，其两极间还也许会有残存电荷，而在自动放电或人工放电时，这些残存电荷是不会被放掉。故运营或检修人员在接触故障电容器前，还应戴好绝缘手套，并用短路线短接故障电容器两极以使其放电。此外，对采用串联接线方式电容器还应单独进行放电。电容器运营时常易发生哪些异常状况?补偿电容器运营时常易发生外壳鼓肚、套管或油箱漏油。其重要因素是电容器温度太高所致。而温升过高由下列因素导致。1、环境温度太高，通风不良。2、电源电压超过额定值，引起过载发热。电容器检测办法与更换电容常用标记方式是直接标记，其惯用单位有pF，μF两种，很容易认出。但某些小容量电容采用是数字标示法，普通有三位数，第一、二位数为有效数字，第三位数为倍数，即表达背面要跟多少个0。例如：343表达34000pF，此外，如果第三位数为9，表达10－1，而不是109次方，例如：479表达4.7pF。更换电容时重要应注意电容耐压值普通规定不低于原电容耐压规定。在规定较严格电路中，其容量普通不超过原容量±20％即可。在规定不太严格电路中，如旁路电路，普通规定不不大于原电容1/2且不不不大于原电容2倍～6倍即可。?1?固定电容器检测??A?检测10pF如下小电容??因10pF如下固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性检查其与否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则阐明电容漏电损坏或内部击穿。B?检测10PF～0.01μF固定电容器与否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管β值均为100以上，且穿透电流要些?可选用3DG6等型号硅三极管构成复合管。万用表红和黑表笔分别与复合管发射极e和集电极c相接。由于复合三极管放大作用，把被测电容充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观测。应注意是：在测试操作时，特别是在测较小容量电容时，要重复调换被测电容引脚接触A、B两点，才干明显地看到万用表指针摆动。C?对于0.01μF以上固定电容，可用万用表R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可依照指针向右摆动幅度大小预计出电容器容量。?2?电解电容器检测??A?由于电解电容容量较普通固定电容大得多，因此，测量时，应针对不同容量选用适当量程。依照经验，普通状况下，1～47μF间电容，可用R×1k挡测量，不不大于47μF电容可用R×100挡测量。??B?将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时阻值便是电解电容正向漏电阻，此值略不不大于反向漏电阻。实际使用经验表白，电解电容漏电阻普通应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电现象，即表针不动，则阐明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，阐明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。C?对于正、负极标志不明电解电容器，可运用上述测量漏电阻办法加以鉴别。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后互换表笔再测出一种阻值。两次测量中阻值大那一次便是正向接法，即黑表笔接是正极，红表笔接是负极。D?使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电办法，依照指针向右摆动幅度大小，可估测出电解电容容量。??3?可变电容器检测??A?用手轻轻旋动转轴，应感觉十分平滑，不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象。将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时，转轴不应有松动现象。B?用一只手旋动转轴，另一只手轻摸动片组外缘，不应感觉有任何松脱现象。转轴与动片之间接触不良可变电容器，是不能再继续使用。C?将万用表置于R×10k挡，一只手将两个表笔分别接可变电容器动片和定片引出端，另一只手将转轴缓缓旋动几种来回，万用表指针都应在无穷大位置不动。在旋动转轴过程中，如果指针有时指向零，阐明动片和定片之间存在短路点；如果遇到某一角度，万用表读数不为无穷大而是浮现一定阻值，阐明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象.关于电容器在高中物理题中应用充电后，继续保持电容器与电源相连，电容器两极板间电势差（电压）不变．充电后，断开电容器与电源两极板Ｑ（电荷数）不变．电容器电容串联和并联1、电容器串联特点：两端电压等于各电容器电压之和；各电容器所带电量相等，意思就是对于串联电容器，欲求其中某电容所带电量，只规定出等效电容并且懂得两端电压依照Q=C（等效电容）U（两端电压）所求等效电容电流就是某一种电容所带电量2、电容器并联特点：电容器所带电量为各电容器电量之和；各电容器电压相等；第四章自动控制定义自动控制（automaticcontrol）是指在没有人直接参加状况下，运用外加设备或装置，使机器、设备或生产过程某个工作状态或参数自动地按照预定规律运营。自动控制是相对人工控制概念而言。指是在没人参加状况下，运用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运营。简介自动控制技术研究有助于将人类从复杂、危险、繁琐劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学一种分支。它涉及运用反馈原理对动态系统自动影响，以使得输出值接近咱们想要值。从办法角度看，它以数学系统理论为基本。咱们今天称作自动控制是二十世纪中叶产生控制论一种分支。基本结论是由诺伯特·维纳，鲁道夫·卡尔曼提出。自动控制领域发展过程150近年前第一代过程控制体系是基于5－13psi气动信号原则（气动控制系统PCS，PneumaticControlSystem）。简朴就地操作模式，控制理论初步形成，尚未有控制室概念。第二代过程控制体系（模仿式或ACS,AnalogControlSystem）是基于0－10mA或4－20mA电流模仿信号，这一明显进步，在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。它表征了电气自动控制时代到来。控制理论有了重大发展，三大控制论确立奠定了当代控制基本；控制室设立，控制功能分离模式始终沿用至今。第三代过程控制体系（CCS，ComputerControlSystem）.70年代开始了数字计算机应用，产生了巨大技术优势，人们在测量，模仿和逻辑控制领域率先使用，从而产生了第三代过程控制体系（CCS，ComputerControlSystem）。这个被称为第三代过程控制体系是自动控制领域一次革命，它充分发挥了计算机特长，于是人们普遍以为计算机能做好一切事情，自然而然地产生了被称为“集中控制”中央控制计算机系统，需要指出是系统信号传播系统依然是大某些沿用4－20mA模仿信号，但是时隔不久人们发现，随着控制集中和可靠性方面问题，失控危险也集中了，稍有不慎就会使整个系统瘫痪。因此它不久被发展成分布式控制系统（DCS）。第四代过程控制体系（DCS，DistributedControlSystem分布式控制系统）：随着半导体制造技术飞速发展，微解决器普遍使用，计算机技术可靠性大幅度增长，当前普遍使用是第四代过程控制体系（DCS，或分布式数字控制系统），它重要特点是整个控制系统不再是仅仅具备一台计算机，而是由几台计算机和某些智能仪表和智能部件构成一种了控制系统。于是分散控制成了最重要特性。除外另一种重要发展是它们之间信号传递也不但仅依赖于4－20mA模仿信号，而逐渐地以数字信号来取代模仿信号。第五代过程控制体系（FCS，FieldbusControlSystem现场总线控制系统）：FCS是从DCS发展而来，就象DCS从CCS发展过来同样，有了质奔腾。“分散控制”发展到“现场控制”；数据传播采用“总线”方式。但是FCS与DCS真正区别在于FCS有更辽阔发展空间。由于老式DCS技术水平虽然在不断提高，但通信网络最低端只达到现场控制站一级，现场控制站与现场检测仪表、执行器之间联系仍采用一对一传播4-20mA模仿信号，成本高，效率低，维护困难，无法发挥现场仪表智能化潜力，实现对现场设备工作状态全面监控和深层次管理。所谓现场总线就是连接智能测量与控制设备全数字式、双向传播、具备多节点分支构造通信链路。简朴地说老式控制是一条回路，而FCS技术是各个模块如控制器、执行器、检测器等挂在一条总线上来实现通信，固然传播也就是数字信号。重要总线有Profibus，LonWorks等。发展1、40年代--60年代初：需求动力：市场竞争,资源运用,减轻劳动强度,提高产品质量,适应批量生产需要。重要特点：此阶段重要为单机自动化阶段,重要特点是:各种单机自动化加工设备浮现,并不断扩大应用和向纵深方向发展。典型成果和产品：硬件数控系统数控机床。2、60年代中--70年代初期：需求动力：市场竞争加剧,规定产品更新快,产品质量高,并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度。重要特点：此阶段重要以自动生产线为标志,其重要特点是:在单机自动化基本上,各种组合机床、组合生产线浮现,同步软件数控系统浮现并用于机床,CAD、CAM等软件开始用于实际工程设计和制造中,此阶段硬件加工设备适合于大中批量生产和加工。典型成果和产品：用于钻、镗、铣等加工自动生产线。3、70年代中期--至今：需求动力：市场环境变化,使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重,规定自动化技术向其广度和深度发展,使其各有关技术高度综合,发挥整体最佳效能。重要特点：自70年代初期美国学者初次提出CIM概念至今,自动化领域已发生了巨大变化,其重要特点是:CIM已作为一种哲理、一种办法逐渐为人们所接受;CIM也是一种实现集成相应技术,把分散独立单元自动化技术集成为一种优化整体。所谓哲理,就是公司应依照需求来分析并克服现存“瓶颈”,从而实现不断提高实力、竞争力思想方略;而作为实现集成相应技术,普通以为是:数据获取、分派、共享;网络和通信;车间层设备控制器;计算机硬、软件规范、原则等。同步,并行工程作为一种经营哲理和工作模式自80年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域,并将进一步增进单元自动化技术集成。典型成果和产品：CIMS工厂,柔性制造系统(FMS)。宇航技术发展，自动控制理论跨入了一种新阶段——当代控制理论。重要研究具备高性能，高精度多变量变参数最优控制问题，重要采用办法是以状态为基本状态空间法。当前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论，信息论，仿生学为基本智能控制理论进一步。为了实现各种复杂控制任务，一方面要将被控制对象和控制装置按照一定方式连接起来，构成一种有机总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象输出量即被控量是规定严格加以控制物理量，它可以规定保持为某一恒定值，例如温度，压力或飞行航迹等；而控制装置则是对被控对象施加控制作用机构总体，它可以采用不同原理和方式对被控对象进行控制，但最基本一种是基于反馈控制原理反馈控制系统。在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加控制作用，是取自被控量反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间偏差从而实现对被控量进行控制任务，这就是反馈控制原理。基本原理在当代科学技术众多领域中，自动控制技术起着越来越重要作用。自动控制是指在没有人直接参加状况下，运用外加设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定规律运营。自动控制理论是研究自动控制共同规律技术科学。它发展初期，是以反馈理论为基本自动调节原理，重要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其她基于反馈原理军用设备，进一步增进并完善了自动控制理论发展。到战后，以形成完整自动控制理论体系，这就是以传递函数为基本典型控制理论，它重要研究单输入-单输出，线形定常数系统分析和设计问题。产生价值自动化技术进一步发展,增进了单元技术不断综合,以CIMS为代表将来工厂自动化技术,正不断显示出其巨大效益,以美国科学院依照对美国在CIMS方面较领先五大公司长期调查分析,以为采用先进自动化技术,如CIMS,可以获得如下效益：a.产品质量提高200-500%自动控制加工b.生产率提高40-70%c.设备运用率提高200-300%d.生产周期缩短30-60%e.在制品减少30-60%f.工程设计费用减少15-30%g.人力费用减少5-20%h.提高工程师工作能力300-3500%由此可见,自动化技术应用,其效益明显提高。应用及研究自动控制发展，从开始阶段发生到形成一种控制理论，讲整个这个进程。自动控制就是指这样反馈控制系统，这是有一种控制器跟一种控制对象构成，把这个控制对象输出信号把它取回来，测量回来后来跟所规定信号进行比较。依照这误差告诉控制器，这就是机器内部工作了。让控制器完毕这个控制作用，使得这个偏差消除或者说使得控制对象输出跟踪我所需要规定信号。控制对象输出量普通来说都是一种物理量，例如说我控制一种机器转速，就是需要把速度测量出来，才干进行控制。自动控制发展历程从一开始浮现时候，人们如果接触到这门学科话，也许都懂得是瓦特离心调速器。这是离心调速器几种方案示意图，什么叫离心调速器呢？就是有两个飞球，一转起来后来，由于离心力，飞球就往外胀。飞球胀开后来，这个下面套筒就往上升，这个套筒在移动，就带动执行机构动作，这是最早瓦特离心调速器。瓦特离心调速器事实上这个离心调速器不是瓦特创造，普通咱们叫瓦特离心调速器，它事实上不是瓦特创造。这是什么呢？就是在那个时期，人们看到风力磨坊就是相称于离心调速器那个飞球，事实上在那个时候，已有这样调速器。瓦特是创造了蒸汽机，用了这样一种调速器，但是当前诸多人都乐意把这个离心调速器，挂在瓦特名下。因此普通书上，人们看到是瓦特离心调速器，你要看正式书，如果材料写确切话，只说1788年先后，不确切说哪一天年代，由于不是她创造。就是说一项科学技术发展，并不是一种人，就是说瓦特又能创造蒸汽机又能创造调节系统，好像什么都是她创造，事实上她也运用了前人诸多知识积累。这是1788年，随后大概有一百年左右历史，工业里边自动控制系统就是个离心调速器，当时重要就是个蒸汽机，蒸汽机离心调速器，没有别类型，日后进到二十世纪，就是浮现了飞机。人们也许懂得,斯佩雷（Sperry）创造了陀螺，她想办法把陀螺做成一种自动驾驶仪。防空火力控制当前再一种报道，就是1925年到1940年之间斯佩雷（Sperry）那个工作，这里谈是anti-aircraft，就是防空火力控制，火力控制是这样。它这个火力控制，这里一大堆人地方，这是它重要核心某些，叫火控指挥仪。火控指挥仪是指什么意思呢？依照飞机方位角、高低角，飞机在飞尚有一种前置角，打前置角，把这个呢，控制火炮，告诉火炮。就是这个地方是它指挥仪，等到火力控制地方，这里站了三个人，当时术语叫人工伺服，三个人，为什么三个人呢，一种方位角，一种高低角，尚有一种引信。由于她那时候还要算出来，就是要指挥仪算，算出来我炮弹飞到你飞机时候，需要多少时间。引信就是指一种定期器，它拨到也许几秒钟后来爆炸，因此需要这三方面高低角、方位角，再加上定期爆炸，才干把飞机打掉。这是1940年前，这个是美国火力控制状况。但是到真正咱们核心搞控制人来说，火炮控制某些是人工伺服，humanservo。指挥仪这个就是当时斯佩雷（Sperry）公司搞，重要它工作就是这个指挥仪。这个指挥仪怎么工作，人们可以看到，这个火炮上站着，围着指挥仪是一帮人。当时是1940年先后，因此这个人站在上面都是很危险，由于上面敌人飞机过来，是这样一种状况。到了1940年后来，火力控制系统发生很大变化，你看这上面人已经很少了。这个变化是谁搞呢？这里有一种贝尔实验室里边一种年轻工程师帕金森（Parkinson），只有29岁。就是一种普通技术员，当时是普通技术员，她做了一种梦，她这个梦在所有正式文献里边都承认，她是一种什么状况呢？这个帕金森（Parkinson），她就是一种低职位工程师，让她承担任务是绕电位计，就是1940年那天晚上她做了一种梦。她梦到用电位计控制记录笔也可以控制火炮发射，她这个梦就增进了自动控制技术发展。硬盘伺服系统硬盘驱动系统里边就是个伺服系统，人们不要小看这个伺服系统，硬盘伺服系统里边高速旋转时候，定位精度是一种微米，在高速旋转气流下，这事实上是扰动很大，规定高精度。这个利润、产量都非常大，每年几百万套。防侧滑系统下面尚有一种就是寻常遇上汽车防侧滑那个系统。这个左边那个图，就是相称于仿真计算。仿真计算往上翘就是普通常规汽车，这种工作不是在纸面上做；右边就是照片了，就是事实上它还是做实验，这些都是当前，就是跟咱们生活均关于系某些控制系统。蒸汽机离心调速器，刚出来时候，人们不懂得有反馈概念，所有问题都集中在调节器自身，一会儿说你是调节器重量太小了，应当大一点；一会儿说这里要有个弹簧，一会儿又说这有弹簧也不好；一会儿说里边由于摩擦力影响，就始终没有从反馈系统来考虑，就是单个孤立一种控制器。麦克斯维尔把这个系统看作调节器，跟调节对象合在一起，用微分方程来进行研究，这是麦克斯维尔功劳。调节器1876年，俄国维斯聂格拉斯基，她是专门搞实际研究，她们当时有一种直接作用调速器。就刚才说，一会儿说这个有问题，一会儿说那个问题，老找不到问题，准备把整个方案都要放弃了。维斯聂格拉斯基结合了她当时蒸汽机，结合了她这个蒸汽机特性，就指出来参数更应当是怎么选取，才干保证稳定。维斯聂格拉斯基，就是结合工业实际，人们对她评价很高，她就解决了当时差不多在一种调节器就要下马状况，她指出来就是一种参数问题，因此她在工业上，是立了很大功劳。判据在这个同步，1877年，人们学判据，有个代数判据，劳斯代数判据，劳斯判据怎么来呢？我记忆里边，劳斯就是麦克斯维尔学生，就也许相称于咱们当前博士生了，麦克斯维尔就是给了任务，你把方程式根性质给我鉴别一下。最后到1877年，劳斯把这个拿出来了，劳斯拿出来行列式，得到了奖，当时叫做亚当奖。在这个同步，1895年，胡尔维茨（Hurwitz）也在不同状况下，不懂得劳斯状况下。由于那个时候欧洲不像当前学术交流这样频繁，当时没有什么学术交流。我也不懂得你究竟搞了些什么，因此这基本上是平行。但是胡尔维茨（Hurwitz）不同样，胡尔维茨（Hurwitz）解决是瑞士达沃斯电厂一种蒸汽机一种调速系统设计，就用稳定性理论来设计。胡尔维茨（Hurwitz）被以为是真正用控制理论，来用到控制系统设计第一种例子。因此我当前这里列出来这四个人，两个人是学校里学究式，就是麦克斯维尔跟劳斯，但是她功劳也不能磨灭，维斯聂格拉斯基跟胡尔维茨（Hurwitz），都是事实上出来，就解决实际问题，这是两个不同。但是最后，劳斯，胡尔维茨（Hurwitz），都拿出来，当前均有用代数判据。电子振荡器在1927年8月2号她去上班，那时候代，在美国也是上下班要坐船、坐车，她坐在渡轮上面。因此这样话，负反馈是1927年，布莱克一方面提出来，我当前为什么要提呢？就是说她究竟是不是个灵感，其实推究她事实上是必然性。布莱克已经在这个之前，专门研究了电子振荡器，电子振荡器是用反馈工作，固然是正反馈了，因此她有这个基本。就是她有工作积累，布莱克有诸多用反馈原理构成振荡器线路这些工作基本，完了老在想这个问题，这样灵感就出来了，就做出来这个负反馈放大器，这是一种人，应当要提一下。PID整定法尚有下面要上是尼可尔斯（Nichols），咱们下面还要提一下，尼可尔斯（Nichols），她提出来一种，人们当前学控制也许都懂得，PID整定法。整定法是尼可尔斯（Nichols）在二十世纪40年代提出来，她做了PID，她这人很有才干，她做了PID，她想办法把