资源简介

(共38张PPT)
第五章 控制系统与工程
知识要点：
1. 控制的含义与自动控制的特点。
2. 自动控制系统的组成。
3. 传感器的组成与工作原理。
4. 设计和制作控制电路的要求。
思维导图：
一、自动控制
1. 机器可以根据人的要求自主完成某些操作，达到人所期望的要求或功
能，这就是自动控制。自动控制可应用于生活、生产、航空航天、国防
科技等领域。
2. 控制是一个主体对一个对象发出有目的的操作行为，以达到主体
的期望。
3. 控制系统包括信息收集系统、信息处理系统和操作执行系统三个子系
统。子系统之间相互联系、相互协调，可共同完成一个复杂的任务。
功能系
统 机器自动控制系统 人体控制系统
信息收
集 由各种传感器感知各种信息，并
把信息转化成电信号 由各种感觉器官感知各种
信息，并把信息转化成神
经传输的冲动（微电流）
4. 机器自动控制系统与人体控制系统的比较。
信息处
理 收集的信息由中央处理器（计算
机、数据处理器等）进行计算和
处理，并根据结果发出操作指令 收集的信息由大脑神经系
统进行计算和处理，并根
据处理结果发出操作行为
指令
操作执
行 根据中央处理器的指令，由相应
的操作部件（如继电器、轮轴和
电机组成的机械装置）完成指令
要求的操作 根据大脑的指令，由相应
的操作器官或部位完成指
令要求的操作
二、传感器
1. 传感器的定义：传感器是指把收集的各种信息（光、声、压力、气
味、温度）转化成电信号的元件或装置。
2. 传感器的组成：主要由敏感元件和转化元件组成。
3. 传感器的工作原理：非电信号→敏感元件→转化元件→电信号。
三、自动控制的电子元器件
常见的电子元器件。
元器件
名称 光敏电
阻器 电容
器 变压器 扬声
器 二极管 发光二
极管 集成电
路片
符号
/
元器件
功能 当光照
增强
时，电
阻会减
小 可储
存、
释放
电荷 可升高
或降低
电压 将音
频电
信号
转换
成声
音 只允许电
流单向通
过，可实
现交流电
和直流电
转换 照明或
作为电
流通过
的信号
灯 信息的
逻辑判
断、运
算等较
复杂的
处理
四、设计和制作控制电路的要求
1. 根据控制系统的三个子系统认识生活、生产中常见控制电路的基本控
制原理。
2. 电路设计要阅读元件的说明书，了解其参数，根据电路图连接电路。
知识点一：自动控制系统
下列控制系统中属于自动控制系统的是 （　　）
A. 用打气筒为自行车充气 B. 门卫打开自动伸缩门
C. 现代温室恒温控制 D. 司机师傅驾驶公交车
　人工控制：由人本身通过判断和操作进行控制，需要人的
直接干预和全程干预。自动控制：不需要人工操作，使机器、设备自动
地按照预定的规律工作。
现代温室恒温控制系统中，人不需要直接参与恒温控制，即
不需要人为加热与散热，属于自动控制。
C
理解自动控制和人为控制的特征是解题的关键。
汽车安全气囊控制系统的工作过程如下：传感器检测到汽车
碰撞信号，经诊断模块判定和处理后，触发气体发生器给气囊充气。该
控制系统的被控对象是（　B　）
A. 被气囊保护的人 B. 气体发生器
C. 诊断模块 D. 安全气囊
B
知识点二：传感器
如图所示为纸浆浓度控制系统工作原理示意图，其工作原理如下：
控制器将传感器检测到的配浆浓度与设定值相比较，根据偏差值控制电
动调节阀调节清水流量，从而使配浆浓度达到设定值。该控制系统的传
感器应该选用 （　　）
A. 浓度传感器 B. 流量传感器
C. 压力传感器 D. 温度传感器
　该系统的控制目的是使配浆池中的配浆浓度保持恒定。传
感器起检测装置的作用，需要检测配浆池中的实际配浆浓度。
A
本题考查传感器的选择。读图并根据图中标注的信息，结合
题意来判断。
家里的衣服晾在阳台外面常常会被雨淋湿，小杰发现这一问
题后尝试设计一种新型晾衣架。这种晾衣架在下雨时能自动将衣服收至
雨篷下，保证衣服不被雨淋湿。该控制系统中，给控制电路输入信号的
元件应是（　A　）
A. 湿度传感器 B. 光敏传感器
C. 温度传感器 D. 红外线传感器
A
知识点三：电子元器件
如图甲、乙所示的两个电路，下列关于流过电阻R1、R2电流方向的
判断中正确的是 （　 ）
A. 由a到b，由c到d B. 由a到b，由d到c
C. 由b到a，由c到d D. 由b到a，由d到c
　二极管有正负极之分，具有单向导电性，电流由正极流向
负极。
图甲所示的电路中，当开关闭合时，电源正极电流流向二极
管正极，即右上角的二极管，故此时电流流向为由a到b；图乙所示的电
路中，当开关闭合时，电源正极电流流向二极管正极，即右下角的二极
管，故此时电流流向为由c到d。
A
根据电路图分析并标出二极管的电流流向是解题的关键。
如图所示为亮度可调的LED灯实验电路，在电路中除电池、
开关外，还有3个电子元件，它们分别是（　D　）
A. 定值电阻、白炽灯泡、电容器
B. 光敏电阻、发光二极管、熔断器
C. 热敏电阻、三极管、电容器
D. 可调电阻、发光二极管、电容器
D
半导体二极管主要由P型半导体、N型半导体、接线端、外壳组成，
其结构及对应的电路符号如图甲、乙所示。二极管具有单向导电性，当
二极管两端加正向电压，电流从正接线端流进二极管时，二极管导通，
相当于一根导线，必须说明，当加在二极管两端的正向电压很小时，二
极管仍然不能导通，只有当正向电压达到某一数值后，二极管才能真正
导通，导通后二极管两端的电压基本保持不变（锗材料二极管约为0.3
V，硅材料二极管约为0.7 V）。而电流从负接线端流入二极管时，二极
管不会导通，实际上不会有电流通过。
（1）如图丙所示，已知电源电压为3 V，则开关S闭合后，灯泡L 　 　
（填“能”或“不能”）发光，此时电压表的示数为 　 　 V。
（2）如图丁所示，将一个锗材料二极管、电阻R和电流表串联接入电路
中，电源电压恒为3 V不变，电阻R=30 Ω。开关S闭合后，电流表有示
数，电流表示数为 　 　 A。
（3）利用P型元件和N型元件串联，如图戊所示，当电流通过时，P、N
型材料的两端会产生温度差，从而制成了电脑的散热器，在电流由N流
向P的地方吸热，而在电流由P流向N的地方放热。图戊相当于一个 　 　
联电路，靠近电脑发热体（CPU）的是图戊中 　 　 （填“上方”或“下
方”）的陶瓷片。
　根据二极管的单向导电性、欧姆定律等进行分析。
（1）由图丙可知，电流从二极管的负接线端流入，此时二
极管不会导通，因此灯泡L不能发光，但电压表的两端与电源的两端相
连，故电压表的示数为3 V。（2）由题意知，电阻R两端的电压UR=U-U锗
=3 V-0.3 V=2.7 V，则电路中的电流，故电流表示
数为0.09 A。（3）由图戊可知，此电路相当于一个串联电路，靠近上方
陶瓷片处，电流由P流向N，靠近下方陶瓷片处，电流由N流向P，由于
在电流由N流向P的地方吸热，而在电流由P流向N的地方放热，所以靠
近电脑发热体（CPU）的是图戊中下方的陶瓷片。
（1）不能 3 （2）0.09 （3）串 下方
知道半导体元件的单向导电性，对生活中常用电器要有所了
解。
1. 某手机能够显示海拔高度，这主要是基于该手机搭载了（　A　）
A. 气压传感器 B. 温度传感器
C. 红外传感器 D. 光敏传感器
2. 下列选项中不属于控制的是（　D　）
A. 人工降雨 B. 回收太空垃圾
C. 增加空调房湿度 D. 山体滑坡
A
D
3. 如图所示为电热水壶，其工作原理如下：按下电源开关，发热底盘通
电加热，当水沸腾时，感温元件的双金属片变形，断开电源；因为电源
开关断电后不可自动复位，所以断电后电热水壶中的水不会自动再加
热。电热水壶温度控制系统的被控对象是（　B　）
A. 电源开关 B. 水壶和水
C. 发热底盘 D. 双金属片
B
4. 下列日常生活中的控制是手动控制的是（　A　）
A. 手动调节风扇的挡位
B. 空调的恒温控制系统
C. 高速公路上的测速抓拍控制
D. 汽车电瓶的电量监测控制系统
A
5. 人们通过空调对房间内的温度进行控制，使房间内的温度处于人体适
宜的状态，这是控制在（　A　）
A. 生活方面的应用 B. 生产方面的应用
C. 国防方面的应用 D. 军事方面的应用
A
6. 某学校以物联网、云计算、大数据、AI、移动互联网等先进技术为基
础，建设智能化校园，建设中包含很多项目，如：①进入校园采用人脸
识别；②教师将课后作业的答案发布到班级网站中供学生参考；③利用
扫描仪扫描期中考试试卷；④学生可以通过和校园智能助手“人机对话”
查询场馆开放时间。其中体现了人工智能技术应用的是（　D　）
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
D
7. 写出下列电子元件的名称、符号。
电子元
件
名称
符号
【答案】7.
电子 元件
名称 光敏电阻器 扬声器 电容器 发光二极管 二极管
符号
8. 发光二极管（简称LED）是一种半导体器件，具有单向导电的特性，
即电流只能从特定的一个方向通过。从如图甲所示的原理图可知，只有
在有电流通过发光二极管时才发光。现将A、B两个相同的发光二极管连
接到如图乙所示的电路中。
（1）当磁铁静止在线圈中时，发光二极管A、B的发光情况是
。
（2）当磁铁在线圈中左右来回运动时，发光二极管A、B发光的现象
是 。
发光二
极管A、B都不发光
发光二极管A、B轮流发光
9. 青少年科技创新材料中有一种变光二极管，电流从其P端流入时发红
光，从其Q端流入时发绿光，奥秘在于其内部封装有一红一绿两个发光
二极管，发光二极管具有单向导电性，其符号为 ，当电流从“+”极
流入时发光二极管能通电且发光，当电流从“-”极流入时发光二极管不能
发光，则该变光二极管的内部结构可能是下图中的（　C　）
A. B. C. D.
C
【解析】因为发光二极管具有单向导电性，当电流从发光二极管的正接
线端流入、负接线端流出时，发光二极管将电路接通；当电流从发光二
极管的负接线端流入时，发光二极管在电路中处于断开状态。根据题意
可知，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，所以两个发
光二极管并联，且红发光二极管的正接线端在P端，负接线端在Q端，绿
发光二极管的正接线端在Q端，负接线端在P端，所以图C正确。
10. 小型电磁继电器的构造示意图如图所示，其中L为含铁芯的线圈，P
为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触点，A、B、C、D为四个接
线柱。电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式
为（　A　）
A. A、B间接控制电路，C、D间接被控电路
B. A、B间接被控电路，C、D间接控制电路
C. 流过L的电流减小时，C、D间电路接通
D. 流过L的电流增大时，C、D间电路断开
A
【解析】当较小的电流经过接线柱A、B流入线圈时，电磁铁把衔铁吸
下，使C、D两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过C、D
带动机器工作了，A正确、B错误；流过L的电流减小时，电磁铁产生的
磁场减弱，其对衔铁P的吸引力减小，使C、D两个接线柱所连的触点断
开，C错误；流过L的电流增大时，电磁铁产生的磁场增强，其对衔铁P
的吸引力增大，使C、D两个接线柱所连的触点接通，D错误。
11. 数据采集是物联网的基础环节，主要由各种传感器、识读器、读写
器、摄像头、终端、GPS等智能模块和设备完成。下列物联网应用实例
中，使用传感器收集信息的是（　C　）
①智能门锁：通过感应卡片或手机蓝牙信号，实现开锁功能
②智能血压计：通过内置的压力传感器和无线通信模块，实现血压测量
和数据传输
③电子狗鼻车：通过气体传感器检测化学污染物含量，进行环境监控
④智能冰箱：通过内置的摄像头和图像识别技术，实现食品管理和购物
建议
C
A. ①④ B. ①③ C. ②③④ D. ①②③④
12. 夜晚，居民楼的楼道照明灯总是亮着太浪费电，所以居民楼的楼道
里大都安装了比较人性化的声控装置：当人们上下楼梯需要照明时，发
出声响后照明灯发光，经过一两分钟后灯会自动熄灭；但是，白天一般
不需要照明，所以楼道照明灯是不会一有动静就发光的。根据学过的知
识，请你设计出一个解决上述问题的自动控制系统。
（1）所需要的器材有电源、导线、声控装置（电路符号
为 ），还需要 。
（2）画出电路图。
【答案】（2）如图所示。
光控装置、灯泡
13. 如图所示，D1和D2是两个二极管，二极管是一种具有单向导电性能
的器材。当有按图中箭头方向的电流通过二极管时，二极管的电阻为
零；当有按图中箭头反方向的电流通过二极管时，二极管的电阻无穷
大。电阻R1、R2、R3的阻值均为10 Ω，在a、b间接电压恒为6 V的电源。
当a接电源正极、闭合开关S时，流过开关的电流为I1；当b接电源正极、
闭合开关S时，流过开关的电流为I2，则I1和I2分别是（　A　）
A. 1.8 A和0.2 A B. 1.8 A和0.6 A
C. 0.4 A和0.6 A D. 0.4 A和0.2 A
A
【解析】当a接电源正极、闭合开关S时，电流从a端流经开关后分为三
条路径，最终回到b端的负极，即R1、R2、R3并联；由于开关在干路上，
则此时流过开关的电流I10.2 A，A正确、B错误。
14. 某科技小组设计了一个自动雨刮器控制系统，雨刮器刮水的速度能
够随着雨量的大小而相应地发生变化，雨停后，雨刮器自动停止工作，
如图甲所示。图乙所示为由一组手指状平行金属线组成的雨水检测金属
网，图丙所示是自动控制系统的模拟电路。
（1）将雨水检测金属网竖立并浸入雨水中不同深度处进行实验，记录
数据如下表所示。
雨水检测金属网浸入
雨水中的情况 未浸入 浸入 浸入 全部浸入
电流表的示数/A 0 0.16 0.20 0.32
①雨水检测金属网在电路中起到的作用类似于 （填“开关”
或“滑动变阻器”）。
②根据表中的现象和数据，解释雨刮器刮水的速度能够随着雨量的大小
而相应地发生变化的原因：
。
（2）该小组发现无雨水时，电动机不能工作，无法实现无雨时车窗的
清洗，于是他们增加了一个电路元件改进了电路。请将“ ”和“增
加的元件”连入电路a、b间，绘制在图丁中。
【答案】（2）如图所示。
滑动变阻器
雨量变大，雨水检测金属网浸入雨水中的部
分变大，电流变大，电动机转速变大

展开更多......

收起↑