（河北省衡水地区教具研究小组）我们在物理课教学中，结合生产实践中用到的一些自动控制事例，制作了自动控制原理示教板，使课堂实验与生产实践结合起来，不仅有助于同学们学习自动控制的基本知识，而且为同学们在参加生产实践中应用自动控制原理打下了基础。这个自动控制原理示教板可用来演示继电器动作、光电控制、温度控制、液位控制等等。
制作方法
示教板作成插件式的，当改变元件插件时，可以演示几种自动控制线路，既便于对比，又能一具多用。制作时，先用油漆在木板上按图1线路描成粗线，表示线路。把毫安表、继电器等元件先固定上，根据上述演示需要，在线路上安装了21个插孔，全部连线都在面板后面引出、连接。继电器J为高灵敏继电器，有一组转换触点就可以，也可以用JAG—4—1HB型干簧继电器。没有常闭触点时，可用薄铜片自制。
示教板的插件可以按下述方法作成：在30×50（毫米）\(^{2}\)胶木板两端装上香蕉插头，把元件固定在胶木板正面，引线接在插头上，插件上的插头间距应与示教板上插孔间距一致，以保证插接合适。插件中的晶体三极管BG，可以用3AX81。光敏电阻用市售品或用3AX81改制。双金属片可以用废日光灯启辉器里氖泡改制。改制时先将玻璃壳去掉，取出里面的双金属片即可。水位控制检测元件用一根胶木棒，间隔一定距离固定三块金属薄片作为电极，每个极板上引出一根导线，导线头上焊一个插头。电位器W\(_{1}\)为10千欧，W2为500千欧，W\(_{3}\)为100千欧，电容器C为200微法的电解电容器。此外，还需要开关K1、K\(_{2}\)、短路插件微安表、玩具电机、红、绿指示灯各一个。为了演示水位控制原理，需要预备一个小水泵，小水泵可参考《物理》杂志1974年第六期的有关文章自制。
演示方法
我们知道，一般的自动控制装置大都由检测信号机构、控制机构、执行机构等部分组成，如图2所示。我们可以用自动控制原理示教板来分别讲解和演示每一部分的工作原理及各部分之间的相互配合的协同动作。
1．执行机构——继电器工作原理：在图1线路中，插孔1—13、18、19空着不接插件，14、15插上电位器W\(_{1}\)插件，16、17插孔上插接红指示灯，20、21孔接绿指示灯。插件插好后，接通电源，调节电位器W1，通过电流表的指示，说明有电流通过继电器绕组，当电流达到某一数值时，继电器动作，常闭触点打开（红灯熄灭），常开触点闭合（绿灯亮）。
调节电位器W\(_{1}\)使绕组中电流减小，减小到某一数值时，继电器释放。继电器触点回到原来位置。象继电器这样接受操作指令执行操作任务的机构叫它为执行机构。
2．控制机构：
（1）放大器工作原理：在图1中，1—4插孔和9、10插孔空着不用，5、6插孔插上W\(_{2}\)，11、12插孔插上微安表，13、14、15插孔分别接晶体管的基极、集电极、发射极。7、8插孔接开关K1。红、绿指示灯的位置不变。接好电路后，接通电源，开关K\(_{1}\)放在开断位置，调节W2，可以看到微安表指示的基极电流有一个很小的变化就会引起毫安表指示的集电极电流I\(_{c}\)一个很大变化，这就是晶体管的放大作用。调节W2，集电极电流增至某一值时，继电器动作；当集电极电流减小至某一值时，继电器释放。闭合K\(_{1}\)，基极与发射极短路，晶体管截止，继电器也释放。这样利用晶体管的电流放大特点，就可以实现“以小控制大、以弱控制强”的目的。象放大器这样，把微小的信号经过处理，变换成操作指令的机构，叫作控制机构。
（2）延时控制原理：在图1中，插孔3、4插上开关K\(_{1}\)，5、6插孔插上W2，7、8插孔分别插上电容器的负、正端，9、10插孔插短路插件，11、12插W\(_{1}\)，晶体管、红、绿指示灯的位置不变。接好电路后，接通电源，适当调整W1、W\(_{2}\)使继电器动作，这时绿灯亮、红灯灭。迅速合上开关K1使基极短路，晶体管截止，继电器释放，经灯亮。若再断开开关K\(_{1}\)，电池通过电位器W2 对电容器C充电。我们知道，电容器上的充电电压是随时间逐渐上升的，因此晶体管BG的偏压也是逐渐加上去的，BG导通要经过一段时延。只有当电容C充电到一定电压、集电板电流达到一定值时，继电器才动作，绿灯亮，这样就实现了延时控制。调节W\(_{2}\)或改变电容器C的数值就可以控制延迟时间的长短。象这样把操作指令延迟一定时间再送到执行机构去的装置叫延时控制机构。在工业生产中，常采用延时控制机构，如液体定量计量、照像定时曝光、程序控制流水线等。
3．检测信号机构：
（1）光电控制原理：在图1线路中，5、6孔插上光敏电阻，晶体管、指示灯位置不变，11、12孔插上短路插件，其它各插孔空着不用。接上电源，当没有光照射时，光敏电阻的阻值很大，晶体管基极电流很小，集电极电流也小，不足以启动继电器；当光照射光敏电阻时，它的阻值减小，基极电流I\(_{b}\)增加，Ic也随之增大，继电器动作。象光敏电阻这样接收光信号，并将其转变为电信号送到控制机构去的机构称为检测信号机构。光电控制在工农业生产中应用十分广泛，如塑料拉丝、断丝自动停车、织布中用的断线自动停车、光控计数器、黑光灯的自动控制等。
（2）温度控制原理：在图1中，插孔7、8插上双金属片插件，11、12插短路插件，20、21插绿色指示灯，晶体管位置不变，其余插孔不用。先将双金属片的闭合温度调整在所需控制的温度上，接通电源。当环境温度低于控制温度时，双金属片的触点是断开的，晶体管正常工作，继电器动作，绿灯亮，表示电热器对周围空气加温；当环境温度达到控制温度时，双金属片闭合，晶体管截止，继电器释放，灯泡熄灭表示停止加温。当环境温度下降到低于控制温度时，双金属片断开，重复前一个过程，重新给空气加温。这样循环往复可以把温度控制在一定范围之内。根据这个原理可以作成各种不同的温度自动控制电路，如恒温箱、电动机自动保护等。检测元件还可以用热敏电阻、热电偶、控制温度计等。
（3）水位自动控制原理：把水位控制检测元件的a、b、c电极的连接插头分别插在图中插孔6、2、1中，继电器的常开及中间簧片接在9、10插孔，玩具电机插件插在18、19插孔，W\(_{2}\)插件插在11、12插孔，晶体管等位置不变，其余插孔则不用。检测元件放在一个玻璃容器里面。接通电源，这时由于继电器常开点是断开的，晶体管基极断开，电动机转动带动小水泵往容器里注水。当水位达到电极b时，由于9、10插孔接的继电器常开点仍是断开的，晶体管仍处于截止状态，直到水位达到a时，基极偏压电路通过电极c、a和插孔6接通，晶体管导通，继电器动作，它的常闭触点断开，小电机停止工作，常开触点接通，打开放水阀门，水位下降，当水位降到a极以下时，由于继电器常开触点仍处在接通状态，晶体管仍维持导通。当水位降到低于b极以下时，b、c极断开，晶体管基极偏压电路切断，继电器释放，小电极工作，又往容器里注水。这样就可以把水位控制在a、b电极之间。