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电子电路识图技巧:自动控制实用电路快速识图技巧pdf/doc/txt格式电子书下载

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电子电路识图技巧:自动控制实用电路快速识图技巧pdf/doc/txt格式电子书下载

书名:电子电路识图技巧:自动控制实用电路快速识图技巧pdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:

作者:孙作凯、

出版社:电子工业出版社

出版时间:2009-01-01

书籍编号:30459826

ISBN:9787121076732

正文语种:中文

字数:155592

版次:1

所属分类:互联网+-人工智能

全书内容:

电子电路识图技巧:自动控制实用电路快速识图技巧pdf/doc/txt格式电子书下载






前言


自动控制技术是对设备进行技术改造和推动技术发展的重要手段,在科研、生产乃至家庭生活等各个领域中都得到了广泛的应用。


在工农业生产和日常生活中,自动控制的例子很多。如工业生产设备的自动化,可以改善劳动条件,增加产量,提高质量,提高企业的经济效益;军事装备的自动化,可以提高武器的精度、速度和战术技术性能;在许多人们无法接近的场合,自动控制技术将是解决问题的唯一的技术手段。


近年来,随着电子元器件和电路技术的迅速发展,尤其是计算机技术的推广应用,为自动控制技术的发展增添了新的活力。为了普及自动控制知识,满足技术革新和技术改造以及自动控制人员岗位培训的需要,特编写了《自动控制实用电路快速识图技巧》一书。


本书以读识自动控制实际应用电路为主线,从基本识图知识讲起,介绍自动控制系统的基本组成、常用元器件符号等。在此基础上,详细介绍了各种自动控制实用电路的读识方法。并从最基本的典型应用方式入手,详细介绍了各自的应用特点、工作原理以及识图方法。书中所提供的这些实用电路,多以单元电路的方式出现,具有新颖、实用的特点,通过简明扼要地讲述它们的电路功能、工作原理、识图的切入点以及应用时所要注意的事项,使读者一看就懂,一学就会,为读者应用这些电路提供了方便。


本书在编排上,从基础知识入手,以讲解识图为基点,然后逐步深入介绍实际应用电路的识图,其目的是由浅入深,使读者能尽快掌握自动控制电路的基本识图技巧与应用技术,进而熟练地读懂各种更加复杂的自动控制电路。


本书的最大特点是浅显通俗、图文并茂、取材新颖、资料丰富、实用性强。由于实用电路多以单元应用的方式出现,既可以单独应用,又可以经过参数重新配置、电路重新组合(指不同应用方式单元应用电路之间、单元应用电路与其他类型单元电路之间等),并可将电路的功能扩展后改为其他用途等。


本书主要由孙余凯、吴鸣山、项绮明统稿,参加本书编写的人员还有:吴永平、张书杰、刘忠新、孙静、刘忠德、孙庆华、王燕芳、孙莹、刘忠梅、吕晨、王五春、金宜全、项宏宇、陈芳、孙余明、周志平、徐绍贤、吕颖生等。


本书在编写过程中,除参考了大量的国外、境外的现行期刊外,还参考了国内有关自动控制电路方面的期刊、书籍及资料,如参考过张晓东、许永才、谢春林、扬邦文、沈桂明、王刚勤、谭绍均、吴宗勤、刘喜甫、王毅、苑晓泉、彭希南等同志的文章,在这里谨向有关单位和作者一并表示感谢。同时对给予我们支持和帮助的有关专家和部门深表谢意!


由于自动控制电路类型较多,应用技术发展极其迅速,限于作者水平有限,书中存在不足之处,诚请专家和读者批评指正。


编著者


2008年10月

第1章 读识自动控制实用电路必备的基础知识


电子技术应用的一个重要方面是要在科研、生产乃至家庭生活中实现系统的自动控制。本章从自动控制系统的主要任务、组成、特点以及性能等方面入手,介绍读识自动控制实用电路所必备的基础知识。

1.1 自动控制系统的主要任务


在生产活动及家庭生活中实现系统的自动控制是人们长期追求的目标。如今,自动控制技术已广泛地应用在人们生活的各个领域。例如:




  • 在孵化雏鸡时,要求孵化箱内的温度必须保持在30℃左右。当由于外界各种原因而引起箱内温度的变化时,就要随时对孵化箱内的温度进行调整使其始终维持在30℃左右。



  • 人们常用的全自动洗衣机,只要将衣物放入洗衣机,洗涤、漂洗、脱水等全部过程会自动完成,而且当衣物甩干后,蜂鸣器还会发出警示声音,以示其已完成预定控制功能。



  • 路灯在晚上要自动打开,白天要自动关掉。



  • 气泵、储气罐内的压力不够时要自动充气,当气压上升到一定数值时就要自动停止充气。



  • 水塔在储水少的时候要自动灌注,灌满以后就要及时停止。



  • 汽车进出的大门,车来时要自动打开,车走后要及时关上。



  • 要想使发电机正常供电,就必须保持其输出电压的恒定,使其尽量不受发电机所带负荷的变化和提供驱动力转速波动的影响。



  • 数控机床要加工出合格的、高精度的零件,就必须保证它的工作台和刀架的位置能够准确地跟随指令进给。



  • 烘烤炉要想烘烤出合格的产品,就必须严格地控制炉温。


诸如上述实例不胜枚举。由此可见,自动控制技术在工业生产、交通运输、国防建设等领域中的应用相当广泛。从最简单的水位控制,到大量采用电子、机电设备组成一个复杂系统来控制电力、化工和铁路等的生产和运输过程;从设计一个民用电器产品到宇宙飞船能在月球上登陆,并准确地返回到地面的遥控、遥测系统,都与自动控制密切相关。


在上述这些控制实例中,被控制的对象与控制过程中的各个环节,总称为控制系统。通常将诸如发电机、机床、烘炉、孵化箱等称为工作的机器装备;将电压、刀架位置、炉温或箱温称做表征这些机器装备工作状态的物理量。而额定电压、进给的指令、规定的炉温和箱温等,是在运行过程中对这些状态参量的要求。自动控制系统就是按照这些参量来进行过程的自动控制的。


如果把工作机器、装备称为受控对象,将表征其工作状态的物理参量或状态参量称为被控量,而把所要求的这些物理参量所应保持的数值作为给定值(或参考输入),则自动控制系统的任务就是使受控对象的被控量保持在给定值范围内。


对于诸如孵化箱温度的调节系统或路灯的开关系统等,如果由人直接参与工作,则属于人工控制系统,又称为手动控制系统。如果这些工作不是由人来完成的,而是靠自动装置按照人的意图自动地进行,也就是说,在没有人的直接参与下,利用控制装置操纵受控对象,按预定的精度确保被控量等于给定值,或与给定值保持确定的函数关系,这就是自动控制系统。


从控制系统完成的任务来看,尽管各种控制装置的具体任务有所不同,但其实质不外乎是对受控对象的某些物理参量进行控制,使其自动保持其应有的规律性。


由于自动控制系统的各个环节会按照人的意图自动地进行,这就使很多单调、危险、劳动强度大、甚至人无法完成的工作,都由机械系统来代替。尤其是在数字电子技术、微电脑技术快速发展,并广泛地应用于自动控制系统以后,各类控制系统的响应速度、控制精度和工作可靠性大大提高,能源消耗明显下降。因此,在目前的各种自动控制系统中,大都离不开电子装置。电子装置是自动控制系统的核心。

1.2 自动控制系统的组成


自动控制系统中的各种电子电路有的较简单,有的较复杂。任何一个复杂的自动控制电路都是由多个基础电路,经过扩展、综合、改进等方式演变而成的。因此,搞清这些基本应用电路的原理,不但对阅读和分析新的自动控制电路有很大的帮处,而且对于自动控制类产品的研发,工、农业生产中现有设备的技术改造等都有很大的帮助。本书介绍的就是自动控制系统中常见、常用的各种基本的电子电路装置,这些装置简单、实用、易于安装和调试,维修也很方便。掌握了这些基本的电子控制装置电路及其控制思路,就可以进一步设计出更多、更新的自动控制装置电路。


无论简易的自动控制装置电路,还是复杂的自动控制装置电路,它们的组成和工作原理都十分相似。下面举两个实例来说明。

1.2.1 闭环控制系统


1. 系统功能要求


通常农村雏鸡孵化的温度始终维持在30℃左右。为了实现这一目的,通常是在孵化箱体的下面,安装一个用来给箱体内的空气加热的装置。在小型孵化箱内,为了提高孵化效率,加热装置的电热源由一组工作于欠压状态的白炽灯构成。当箱体内空气的温度低于30℃时,电热源的供电自动接通,对箱体内的空气进行加热,依靠空气的对流,使箱体内的温度逐渐升高。当温度上升到30℃左右时,电热源的供电会自动断开,停止加热,电热源停止加热以后,由于在雏鸡孵化季节的环境温度往往都低于30℃,故箱内的温度将会下降。一旦该温度低于30℃时,电热源便及时恢复加热,以使箱内温度维持在30℃。


由此可见,这个实例的控制系统的功能就是要使孵化箱内的温度维持在30℃左右。


2. 系统功能电路


为了实现上述功能,设计的雏鸡孵化箱温度自动控制电路如图1-1所示。

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图1-1 雏鸡孵化箱温度自动控制电路

3. 识图指导


读识图1-1电路时,可从继电器KA的控制状态展开。继电器KA线圈的供电通路受控于VTl,而KA继电器的触点(常开状态)控制着加热灯泡HLl~HL3供电的接通与断开。VTl的状态则受集成温度传感器 ICl (μPC616)检测信号的控制。


ICl是一种热敏元器件和线性化处理电路合在一起的集成电路。它的IN端为设定温度信号输入端,OUT端为控制信号输出端,V+为工作电源正输入端,V-为工作电源负输入端,一般接地线。


4. 工作原理


图1-1所示电路的工作原理可从以下几个方面进行分析。


(1) 供电电路


220 V交流电压一路加至加热灯泡的控制电路,由KAl触点控制HLl~HL3的接通与断开;另一路加至电源变压器T的初级,经变压后从其次级输出12 V交流低压,该电压经VDl~VD4桥式整流、电容器C1滤波、VDW稳压后,得到约12 V的直流电压向温度检测和控制电路提供工作电源。


(2) 温度控制过程


在图1-1所示电路中,RPl为温度设定电位器。实际上,RPl与R4、R5组成的是一个取样电路。如果仅作为雏鸡孵化使用,则该取样电路可通过调整两只固定电阻器的电阻值,使孵化箱内的温度保持在30℃即可。如果还要用在其他方面,则可按图l-l所示做成一个温度范围可调的取样电路,根据图1-1所示电路中的数据,温度控制范围为10℃~65℃。


根据图1-1所示电路,RPl温度刻度盘上的每一个温度值对应着一个分压值。该电压加到ICl的IN端以后,就代表着一个温度设定值。温度传感器安装在孵化箱内,用于将检测到的孵化箱内的温度与设定温度进行比较,然后从ICl的OUT端输出控制信号。


① 当孵化箱内的温度低于30℃的设定温度时,温度传感器集成电路ICl的OUT端输出高电平,VTl导通,从而使KA继电器线圈中的电流形成通路,其常开触点KAl闭合,接通加热灯泡HLl~HL3的220 V交流供电,使其得电进行加温。


② 当孵化箱内的温度高于设定温度30℃时,ICl的OUT端输出低电平,VTl管截止, KA继电器线圈断电释放,KAl触点断开,加热灯泡断电停止工作。


上述过程周而复始,使孵化室内的温度保持在设定值范围内。


提示:


温度传感器ICl通常放在孵化箱的中间位置,这样可使箱内温度较均匀。


5. 闭环控制系统的组成


图1-1所示电路虽然简单,但可以看出它是由三个部分组成的。


(1) 传感器电路


传感器是电子控制装置中不可缺少的重要器件,它的作用是将温度转换为电信号。因为电子电路组成的控制系统无法直接接收非电信号,必须通过传感器将其转换为电信号以后才能提供给控制系统。


在图1-1所示电路中,ICl的作用是用来测量箱体内的温度,感知温度的变化,并把温度的变化转换为电信号。通常将检测的温度称为这个控制系统的输入量或控制量。


(2) 控制器


在图1-1所示电路中的VTl在此起电子开关的作用。当传感器检测到箱内的温度低于30℃时,VTl就会导通,使KA继电器触点接通,使灯泡给箱内加热;当传感器检测到箱内的温度升高到30℃时,VTl就会截止,使KA继电器触点断开,灯泡停止加热。


由此可见,VTl在此起控制灯泡加热和不加热的开关作用,通常将其称为控制元件,由其组成的电路称为控制电路,它是实现控制作用的核心和关键,是整个自动控制系统的主体。


(3) 执行机构


在图l-l所示电路中,通过继电器KA和灯泡HLl~HL3的动作,执行对箱体的自动加热任务。故将这部分元器件称为执行机构驱动装置。


对于任一个自动控制系统来说,其最终的目的都是要完成某种预定的工作,以便对某些物理量进行控制。而若没有执行机构,这个任务就不可能完成。因此,执行机构是自动控制系统中与控制对象有直接联系的重要组成部分。


根据孵化箱温度自动控制的整个过程及其组成情况,由此就以可得到图l-2所示的闭环控制系统原理方框图。

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图1-2 闭环控制系统原理方框图

在图1-2所示的系统原理方框图中,受控对象就是箱体内的温度,而这个温度同时也是控制系统的输入量。温度的变化通过传感器转换为电信号,电信号经控制电路处理以后送到执行机构,由执行机构去调整箱内的温度。由此可见,系统的输出又被送

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