5.2 闭环电子控制系统的设计与应用(1)

如图所示是JN6201集成电路鸡蛋孵化温度控制器电路图，根据该原理图完成1~3题。

上限Rt2 Vcc S d Rp2 100k? Rp1 V4 100k? 1I1 O1 14R1 2I2 X1 13240k? R2 100? 下限Rt1 3I3 X2 124I4 O2 11V1 5 O3 10R7 3DG130A 10k? 6 O4 9 8 Vcc 7 IC JN6201 C + 47μF R3 10k? V5 2CP1A R5 6.8k? V6 2CP1A V2 3CG131A Vcc J-1 J-2 d V8 电热丝

R6 100? J V7 R4 2k? V3 3DG130A 1.该电路图作为控制系统的控制（处理）部分是IC JN6201，当JN6201集成输出9脚长时间处于高电平，三极管V2处于截止状态，继电器释放，电热丝通电加热。

2.安装好调试时，先将温度传感器Rt1放入37℃水中，调整电位器Rp1，使继电器触点J-2吸合，再将温度传感器Rt2放入39℃水中，调整Rp2，使继电器触点J-2释放。

3.调试时发现，不管电位器Rp1和Rp2怎么调，继电器J始终吸合，检查电路元器件安装和接线都正确，用万用表测三极管V2集电极电位，在不同的调试状态分别为2.8V和0V，可知电路发生故障的原因是（ B ）

V2饱和导通时候Uce电压降0.2V，所以留下来给集电极2.8V，截止时候0V

A.二极管V6内部断路 B.三极管V3内部击穿（短路） C.电阻R4与三极管V3基极虚焊 D.继电器线圈内部短路

如图所示是运算放大器鸡蛋孵化温度控制器电路图，根据该原理完成4~6题。

4.该电路作为控制系统的输出部分是继电器J、电热丝等，当电路中集成运放2脚的电位低于3脚的电位，三极管V3处于饱和状态，继电器J吸合，电热丝通电加热。

5.安装好后调试时，将温度传感器Rt放入39℃水中，调R4，使电压U2=U3，集成运放输出端6脚的电压为0V，电路实现39℃单点温度控制。

6.调试时发现，将温度传感器Rt放入高于39℃水中，继电器吸合；将温度传感器Rt放入低于39℃水中，继电器释放，出现该故障现象的原因可能是（ A ）

A.集成运放2脚与3脚接反 B.二极管V4接反 C.电阻R2断路 D.三极管V3损坏

+9V Vcc 24V +3V

R3 4.7k? R4 10k

? R5 4.7k? 7 2 ∞ CF741 6 1k? 3 4 U2 R1 U3 10k? (第4~6题)

Rt V4 2CP1A R2 J V3 3DG130A 0V -9V J-1 J V3 2CP1A R3 1.5k? R1 2k? R2 5k? J-1 A B C a b c J-2 M + - + V2 C1 3DG130A 470μF 0V 0V V4 2CP1A V1 3DG130A C2 0.22μF

(第7~9题)

如图所示是晶体管组成的水箱闭环电子控制系统电路，根据该原理图完成7~9题。

7.该电路作为控制系统被控对象的是水箱内的水，水箱的水位从a点降到b点的过程中，三极管V1处于饱和状态，三极管V2处于截止状态，继电器触点J-1处于吸合状态。

8.安装调试时，将三个水位探头按图中的高低放入空玻璃杯中，如果电路正常，电路通电后，继电器J吸合；向玻璃杯中加水，到达a点时，继电器J释放；接着将玻璃杯中的水排出，水位降到b点以上时，继电器J释放；水位降到b点以下时，继电器J吸合。

9.调试时发现，玻璃杯中的水位在b点以下时，继电器J就吸合；水位加到b点，继电器J就释放。出现该故障现象的原因是（ D ） A.继电器J没用 B.三极管V1损坏

C.二极管V3接反 D.电路没接J-1触点，b点直接接到了电阻R1 如图所示是555集成电路组成的水箱水位闭环电子控制系统电路图，

根据该原理图完成10~11题。

10.该电路作为控制系统检测装置的是水位探头A、B、C。当水箱水位处于图中所示的水位时，集成CB7555的输入端2脚是高电平，6脚是高电平；如果这时电动机转动带动水泵运作，水位处于上升过程中，集成CB7555的输出端3脚是高电平；如果这时电动机关闭，水泵停止运作，水位处于下降过程中，集成CB7555的输出端3脚是低电平。 11.调试时发现，该控制系统能将水位控制在a点与c点之间，说明水位探头C在水箱中放置的高度高于水位探头B的位置。 R7 10k? C A B a R1 100k? R6 10k? V2 有水 指示灯 8 R4 2k? 4 V3 2CP1A S J J +6V Rp1 4.7k? Rt 4 8 6 555 2 3 1 5 6 CB7555 7 3 2 V1 5 打水 1 M + - +9V Vcc 电热丝 R3 10k? c b C1 R2 0.01μF 100k? 指示灯 R5 2k? Rp2 4.7k? C V J J 如图所示是热带鱼鱼缸温度电子控制电路图，当水缸内的热敏电阻（负温度系数）检测出水温低于设定水温时，水缸内的加热丝就加热，使水温稳定在一定范围内。根据该原理图完成12~14题。

12.该电路中作为控制系统控制（处理）部分的是555集成电路，水温低时，集成芯片555输入端2、6脚电位很低，输出端3脚为高电平，继电器J吸合，电热丝通电加热。

13.如果要调高设定水温，应将电位器Rp1阻值调大或将电位器Rp2阻值调小。

14.将热敏电阻Rt放入设定水温的水中，不管怎么调电位器Rp1和Rp2，电热丝都不通电加热，不可能的原因是（ C ） A.二极管V接反了 B.输出端3脚与继电器线圈虚焊

C.热敏电阻断路 D.继电器J线圈内部断路

15.现在给该电路设计一格发光二极管指示电路。当电热丝加热时，红色发光二极管亮；当电热丝停止加热时，绿色二极管亮。现有1.5V的发光二极管（红色和绿色各一个），限流电阻2个，请用以上原件，在虚线框中补全电路图。

Rp1 4.7k? Rt Rp2 4.7k? 绿 R2 +9V Vcc 电热丝 4 8 C 红 R1 V J J 如图所示是温室大棚湿度电子控制电路，当温室大棚内的湿度低于设定值时，通过该电路电动机转动带动水泵运作，大棚上方的喷头喷出水雾以提高湿度。根据该原理图完成15~17题。

16.该电路作为控制系统检测装置的是湿度传感器，当温室大棚内湿度高于设定值时，三极管V1处于饱和状态，三极管V3处于截止状态，继电器释放，电动机停转水泵不运作。

17.要降低温室大棚内的湿度设定值，应该要减小R1或调高R2（调节R2或增大其他电阻）。

18.该电路使用时，发现温室大棚内的湿度已经低于设定值了，水泵还不运作，发生该故障现象可能的原因是（ BD ） A.电阻R1一端虚焊 B.电阻R1短路

C.三极管V1内部断开 D.三极管V2内部断开

19.安装该电路时，发现三极管V1只有PNP型的。请你用原图中的元件设计控制电路，使其功能与原控制电路相同，并在虚线框中补全电路。

+6V R2 470kΩ V1 R1 22kJ V4 J-1 ~220V

M 湿度 传感器 湿度 传感器 V2 R4 4kR6 4kV3 R3 R5 10kΩ ~220V T J M 33kΩ 5.6V J UR + VD2

R1 33kΩ V1 VD1 + V3 C2 470μF V2 R4 4kΩ R6 4kΩ R2 R3 470kΩ 33kΩ R5 10kΩ C1 470μF 如图所示是水塔水池水位电子控制电路图，当塔顶水池水位低于B点时，电动机M转动带动水泵运作，水位上升；当塔顶水位到达A点时，电动机M关闭水泵不运作。根据该原理图完成20~22题。

20.该电路中作为控制系统控制（处理）部分的是VD1~VD4、三极管V。当水位上升达到A点时，三极管V处于饱和状态，直流继电器J处于吸合状态，交流接触器KM处于释放状态，电动机M停转。

20.该电路中作为控制系统输入部分的是三个水位探头A、B、C。当水

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