1、第四章 电子控制系统的执行部件,考试标准,一、继电器的作用和类型 1.含义,继电器是一种当输入量(电、磁、声、光、热)达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。,2.作用,继电器是控制系统中一种重要的元件，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。概括为“以低控高”“以小控大”。(1)传递信号：用触点的转换、接通或断开电路以传递控制信号。 (2)功率放大：使继电器动作的功率通常是很小的，而被其触点所控制电路的功率要大的多，从而达到功率放大的目的。,3.原理,用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。,如上图所示： 此继
2、电器的4脚和5脚是线圈，1脚和2脚是常闭开关，1脚和3脚是常开开关点。当继电器的4脚和5脚接电，有电流流过，线圈就会产生磁力，开关片被吸下。此时1和3就连通，1和2断开。,4.优缺点,(1)优点：工作可靠、体积小、结构简单、制作方便、灵敏度高、继电器输入输出电路隔离，抗干扰能力强。 (2)缺点：寿命短、触点易碳化、接触不良、不宜应用于大功率负载电路。,5.分类,(1)按原理分：电磁继电器、干簧继电器、时间继电器、压力继电器、热继电器等。 (2)按执行部件分：有触点继电器、无触点继电器。,二、直流继电器的构造、规格和工作原理,1.组成：电磁继电器一般由电磁铁和一组或几组带触点的簧片组成。,2.构
3、造,3.电路符号,4.电磁继电器的工作原理和特性,(1)电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力的作用下，克服返回弹簧的拉力，被吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点常开触点吸合。当线圈断电后，电磁的吸引力也随之消失，衔铁就会在返回弹簧的作用下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点常闭触点吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。 (2)对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分： 继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点称为常开触点；处于接通状态的静触点称为常闭触点。,三
4、、晶闸管,1.含义：晶闸管是晶体闸流管的简称，是一种可控制的硅整流器件，也称为可控硅。 2.构造：晶闸管由三个PN结，四层半导体组成，分别引出阳极a，控制极g和阴极k。,3.符号,4.工作原理,晶闸管相当于由一个PNP和NPN三极管构成，根据三极管原理分析晶闸管电流大小，发现当控制极发出较大电流后，晶闸管在加载正向电压后便导通，当此时控制极断开，由于电路存在正反馈，电路依然维持导通状态。 (1)反向阻断,现象：开关S断开，灯泡不亮；开关S闭合，灯泡不亮。,(2)正向阻断,现象：开关S断开，灯泡不亮。,(3)触发导通,现象：开关S闭合，灯泡亮。 (4)导通后控制极失控,现象：开关S断开，灯泡亮。
5、,【例1】 (20168月温州模考)如图所示为预防近视测光指示器的电路。根据规定，阅读写字时，环境光线照度应不低于100 lx(勒克斯)的标准照度，该电路可通过光敏电阻RG检测到的环境光线照度来控制指示灯LED1及LED2的亮灭状态。请完成第(1)(2)题。,(1)该电路不需要用到的电子元件是( ),解析 A为电位器(可调电阻)，分配电压用；B为光敏电阻；C为三极管，D为湿敏电阻。 答案 D,(2)该电路中V1、V2工作于开关状态，当外界光照强度小于标准照度时，以下LED1、LED2的状态中正确的是( ) A.LED1不发光、LED2不发光 B.LED1不发光、LED2发光 C.LED1发光、
6、LED2不发光 D.LED1发光、LED2发光 解析 当外界强度小于标准照度时，光敏电阻的阻值增大，处于低电位状态，V1截止，V2导通，故LED1不发光，LED2发光。 答案 B,变式1 一所农村中学常常因为不能及时给水塔注水而停水，科技小组的同学知道后，利用下图所示的器材设计了一个自动注水模拟装置。A为浮子，在浮子连杆的上端有一可移动金属触头B，它可以分别将其上、下的两个固定触点连通。C为水塔上的圆桶形蓄水池；M为配有电动机的水泵(电泵)；D1、D2为弹簧，E1、E2为衔铁，F1、F2为电磁铁线圈；K1为最高水位限位开关，K2为最低水位限位开关，K3、K4、K5均为由电磁铁衔铁带动的触头开关
7、.电磁铁F1通电时，K4接通，断电时，K3接通，电磁铁F2断电时，K5接通，S1、S2为开关。,请你按照下图所示的器材，连接一个可以实现自动注水的模拟电路，并说明自动注水的过程。,答案 闭合开关S1、S2(此时开关K3、K5处于接通状态)，电泵运转，开始注水。随着蓄水池中水位的逐渐升高，浮子A带动金属触头B上移，当升到最高水位时，K1闭合，接通电磁铁线圈F1，衔铁E1被吸下来，使开关K3断开，切断电泵的电源，停止抽水。与此同时K4接通，由于K4与K1为并联，所以当水位下降使K1断开时，电磁铁线圈F1仍处于接通状态，电泵保持停止状态。当水位下降到最低点时，开关K2闭合，接通电磁铁线圈F2，衔铁E
8、2被吸下来，使开关K5断开，切断电磁铁线圈F1的电源，衔铁E1释放，使开关K3闭合，接通电泵的电源，再次注水。如此循环往复，实现自动注水。,【例2】 (201610月浙江选考)如图所示是小明设计的水位控制系统，当水位低于b点时水泵M抽水，水位达到a点时停止抽水。555集成电路6脚电位升至2/3 Vcc时，3脚输出低电平，2脚电位低至1/3 Vcc时3脚输出高电平，请完成以下任务：,(1)555集成电路管脚识别正确的是_(在下列选项中选择正确的选项，将序号填写在“_”处)；,(2)测试电路时发现当555集成电路的3脚输出高电平时，继电器J不工作，合理的调节措施是_(在减小R1和R2的阻值；减小R
9、3的阻值；减小R4的阻值；减小R5的阻值中选择合适的选项，将序号填写在“_”处)；,(3)小明设计的控制电路中，忘记设置水泵工作状态指示灯，请你在虚线框内选择合适的端子连接发光二极管V3和电阻R6，使得水泵M抽水时V3发光，不抽水时V3不发光；,(4)系统工作一段时间后，三极管V1损坏，小明准备用手头仅有的PNP型三极管替代原来的三极管，请你在虚线框内选择合适的端子重新连接电路。要求保持系统原有的功能，继电器线圈接在集电极上。,答案 (1) (2) (3),(4),变式2 (20159月浙江模考)如图所示为拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动
10、车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违章车辆。下列说法中，正确的是( ),A.只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄 B.机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄 C.只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄 D.若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用 解析 只有线圈回路闭合，才能触发继电器动作，光控开关和压力开关是串联的，所以，只有当光控开关和压力开关同时闭合时，才能触发继电器动作。 答案 C,【易混易错】 1.继电器,(1)原理：用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。 (2)工作过程 此继电器的4脚和5脚是线圈，1脚和2脚是常闭开关，1脚和3脚是常开开关点。当继电器的4脚和5脚接电，有电流流过，线圈就会产生磁力，开关片被吸下。此时1和3就连通，1和2断开。,2.直流电磁继电器,(1)原理图,(2)工作过程 S1闭合 控制电路有电流，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，使开关S的触点闭合，高压工作电路接通。 S1断开 控制电路中电流消失，电磁铁失去磁性，弹簧收缩，将衔铁拉回，开关S的触点断开，使高压工作电路无电流通过。,
