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第十课
开关量与控制
主要内容：
1.通过开关量的变化控制系统。
2.小型开关系统的设计与实现。
楼道中的感应灯是怎么实现控制的？
开关量在控制系统中起到关键的作用，通过对开关量的逻辑运算可以实现多样化的灵活控制，这也是设计控制系统的重要环节。
通过开关量的逻辑运算实现对系统的复杂控制，在生活中应用非常广泛。例如，智能楼宇控制系统中的温度控制、二氧化碳浓度控制、自动消毒控制等，都是通过对特定阈值的判断形成多个开关量，利用对多个开关量的逻辑运算形成新的开关量，实现对各个系统的控制。
一
开关量逻辑运算的应用
综合使用与运算、或运算、非运算，可以实现常见系统的复杂控制。
一
开关量逻辑运算的应用
子系统 运行的关键条件描述 主要逻辑运算
温度控制系统 “低于0℃”或“高于30℃”，且“有人” 或运算、与运算
二氧化碳浓度控制系统 “低于设定阈值”且“有人” 与运算
自动消毒控制系统 不能“有人” 非运算
复杂的控制系统中往往存在多个小型开关系统。这些小型开关系统设计与实现的大致流程为：影响因素分析、确定开关量的逻辑运算、搭建硬件环境等。
二
设计小型开关系统
楼道中的感应灯就是一个小型开关系统，要实现在有人经过时根据光线情况自动打开感应等，可以按照以下流程进行设计。
二
设计小型开关系统
对小型开关系统进行影响因素分析，首先要罗列所有可能影响系统控制的因素，找到关键因素。影响感应灯开关量变化的主要因素是时间段、光线明暗程度、是否有人等。
二
设计小型开关系统
■ 影响因素分析
用表格描述如下：
二
设计小型开关系统
■ 影响因素分析
时间段 光线明暗程度 是否有人 开关控制
白天 光线强 有 不开
白天 光线强 没有 不开
晚上 光线弱 没有 不开
晚上 光线弱 有 开
......
通过对表格中各种因素的比较和分析，可以确定最关键的因素是光线明暗程度和是否有人。
二
设计小型开关系统
■ 确定开关量的逻辑运算
确定关键因素后，结合系统的具体要求，可以确定开关量以及各开关量之间的逻辑关系。在感应灯控制系统中，既要满足亮度小于阈值，又要满足当前有人，才会开灯。
二
设计小型开关系统
用表格描述如下：
开关量1 （亮度是否小于阈值） 开关量2 （是否有人） 新的开关量
（是否打开）
假（False） 真（True） 假（False）
假（False） 假（False） 假（False）
真（True） 假（False） 假（False）
真（True） 真（True） 真（True）
二
设计小型开关系统
亮度小于阈值
楼道有人
与
结果为真
打开感应灯
三
搭建硬件环境
亮度小于阈值
楼道有人
与
控制器
开关
根据关键因素的梳理和基本逻辑运算的确定，可以设计楼道感应灯的系统框架图。
光敏传感器
红外传感器
与
电灯
三
搭建硬件环境
确定框架图后，选择合适的元器件进行搭建。以感应灯控制系统为例，可以选用红外传感器检测是否有人，可以选用光敏传感器检测光照度来判断光线明暗程度。
还可以用什么传感器检测是否有人？
想一想
参照楼道中感应灯的灯光控制系统，为家里的风扇设计一个能够自动启动的控制系统。
谢谢聆听，
下节课再见！

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