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逻辑电路和控制电路

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目

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逻辑电路基础

控制电路概述

逻辑电路在控制电路中应用

控制电路设计与实践

现代控制技术与发展趋势

总结与展望

逻辑电路基础

PART

01

1

2

3

实现逻辑“与”运算，即当所有输入都为1时，输出才为1。

与门（ANDgate）

实现逻辑“或”运算，即只要有一个输入为1，输出就为1。

或门（ORgate）

实现逻辑“非”运算，即输入为1时输出为0，输入为0时输出为1。

非门（NOTgate）

编码器（Encoder）

将多个输入信号转换成一个二进制代码输出。

译码器（Decoder）

将二进制代码转换成多个输出信号。

数据选择器（Dataselector）

根据选择信号从多个输入信号中选择一个输出。

03

计数器（Counter）

对输入脉冲进行计数，并根据计数结果产生相应的输出信号。

01

触发器（Flip-flop）

具有记忆功能的基本时序逻辑单元，根据输入信号改变输出状态。

02

寄存器（Register）

由多个触发器组成，用于存储和传输二进制数据。

控制电路概述

PART

02

控制电路是电子设备中用于控制、调节和保护主电路的部分，通过接收和处理各种信号，实现对主电路工作状态的控制。

定义

根据输入信号控制主电路的工作状态，如启动、停止、加速、减速等。

控制功能

对主电路的工作参数进行连续或离散的调节，以满足设备性能要求。

调节功能

当主电路出现过载、短路等异常情况时，控制电路及时切断电源，保护设备和人员安全。

保护功能

按控制信号性质分

模拟控制电路和数字控制电路。

按控制方式分

开环控制电路和闭环控制电路。

按电路结构分：简单控制电路和复杂控制电路。

控制电路种类繁多，可根据实际需求设计不同的电路结构。

多样性

灵活性

可靠性

控制电路中的元件参数可根据需要进行调整，实现不同的控制效果。

控制电路通常采用成熟的技术和元件，具有较高的可靠性和稳定性。

03

02

01

顺序控制电路

时间控制电路

速度控制电路

温度控制电路

01

02

03

04

按照预定的顺序依次控制各个执行机构动作，实现自动化生产流程。

通过延时、定时等方式控制主电路的工作时间，实现定时开关、延时启动等功能。

通过改变电动机的供电电压或频率，实现对电动机转速的连续调节。

通过检测被控对象的温度并与设定值进行比较，实现对加热或冷却设备的自动控制。

逻辑电路在控制电路中应用

PART

03

通过组合逻辑电路，可以实现与、或、非等基本的逻辑运算，进而实现复杂的逻辑功能，如多路选择器、比较器等。

实现复杂的逻辑功能

逻辑电路具有较高的抗干扰能力和稳定性，在开关量控制中可以有效提高系统的可靠性。

提高系统的可靠性

利用逻辑电路可以简化传统控制电路的设计，减少元器件的数量和种类，降低成本和维修难度。

简化电路设计

提高控制精度

逻辑电路具有较高的精度和稳定性，在模拟量控制中可以实现对被控对象的精确控制。

实现复杂的控制算法

利用逻辑电路可以实现各种复杂的控制算法，如PID控制、模糊控制等，提高系统的控制性能。

实现模拟量与数字量的转换

通过逻辑电路可以将模拟量转换为数字量进行处理，也可以将数字量转换为模拟量进行控制。

控制电路设计与实践

PART

04

确保电路在正常工作条件下以及异常情况下都能保证人员和设备的安全。

安全性

电路应能在各种环境条件下稳定工作，抗干扰能力强。

稳定性

经济性：在满足性能要求的前提下，尽量简化电路结构，降低成本。

了解被控对象的特性、控制精度、响应速度等要求。

根据需求选择合适的控制算法，如PID控制、模糊控制等。

选择合适的控制策略

明确设计需求

设计电路结构

根据控制策略设计电路结构，包括输入、输出、信号处理等部分。

案例一

01

电机驱动控制电路

设计需求

02

实现对电机的启动、停止、正反转及调速控制。

设计思路

03

采用H桥驱动电路，通过PWM信号调节电机两端电压实现调速；通过控制H桥中开关管的通断实现电机正反转及启动停止。

设计思路

采用PID控制算法，通过温度传感器实时监测环境温度，将温度信号转换为电信号后与设定值进行比较，根据比较结果调整加热或制冷设备的功率输出，使环境温度稳定在设定值附近。

关键元器件

温度传感器、PID控制器、加热或制冷设备驱动电路。

检查电路板上各元器件是否安装正确、焊接良好，无短路或开路现象。

初步检查

接通电源后测量各关键点电压是否正常，确保电源电路工作正常。

电源调试

功能调试

按照设计需求逐一测试各功能模块是否正常工作，如输入信号是否正常、输出信号是否符合要求等。

系统联调

将所有功能模块连接起来进行系统联调，观察整体性能是否满足设计要求。

直接观察电路板