自动控制（简称自控）是指在没有人的直接参加下，通过自动化装置使生产或其他过程按照一定的工作程序进行。自动控制是实现自动化的主要手段，在生活和生产中，自动控制比比皆是。随着电子技术的发展，特别是电脑升级换代，自动控制技术日新月异。自动控制系统由控制器和被控制对象两部分组成，按结构形式分为开环和闭环控制两种。
一、水位自动控制
在液位自动控制中，最常见的是水位自动控制，比如水塔水位自动控制，可以减轻劳动强度，甚至无人值班，出现故障时能够自动报警。
图1为水塔水位开环控制实验电路，它由延时继电器电路和小水泵直流电动机等组成。水塔水位开环控制装置能够控制水泵间歇地向水塔补水，减小RP1的电阻值，向电容器C充电加快，继电器K由释放到吸合间歇的时间缩短，电动机停转时间缩短；调大RP2的电阻值，继电器K由吸合到释放的时间延长，水泵转动时间也相应延长。显然，开环控制不能根据水塔水位的变化来确定给定量，容易发生补水不足或过量。开环控制简单可靠，适用于干扰量不大、控制精度不高的场合。
图2为水塔水位闭环控制实验电路。图中a、b、c分别为水塔水池侧壁水位的3个探测电极，R1和C分别为三极管VT1基极下偏置电阻器和旁路电容器，GB2为水泵直流电动机电源，电源电压高低视水泵电动机工作电压而定。当继电器K衔铁吸合时，常闭触点Za-Zb断开，水池壁上探测电极c与控制器电源GB1正极断开；常开触点Za-Zc闭合，接通小水泵电源，水泵向水塔注水。当水池水面上升到探测电极a时，由于探测电极a与电源GB1正极相连，探测电极b与三极管VT1基极相连，导电性微弱的水将这两个电极连通，为VT1基极提供足够大的偏置电流，使得VT1导通，VT2截止，继电器释放，常开触点Za-Zc复位到断开状态，电动机停转，常闭触点Za-Zb重新接通，电源GB1正极与探测电极c接通，探测电极c、b之间被水连通，继续保持继电器释放的状态。当水位降至探测电极b以下时，VT1基极偏置电流中断，VT1截止，VT2导通，继电器吸合，水泵又向水池内注水，直到水面升到探测电极a为止。如此周而复始，当水泵供水量大于水塔用户用水量时，水位自动控制在探测电极a、b之间。由此可见，闭环系统具有自动调节的作用，使某一设备在运行过程中的输出量和给定值保持一致。
二、灯光自动控制
灯光控制常用于白炽照明灯，如调光台灯、楼道声控灯、光控路灯、舞台调光灯，还有仪器仪表调光灯、自动航标灯等。其中，自动航标灯夜间自动开启，白天关闭，不仅实现无人管理，还可节电，这类灯光自动控制越来越受到人们的重视。
图3为双向晶闸管可调光台灯实验电路。双向晶闸管VS采用额定通态电流为1A的97A6，触发电路由亮度调节电位器RP、限流电阻器R、电容器C和双向二极管（又称交流开关二极管或双向触发二极管）VD组成。当SA接通后，晶闸管阳极产生交流电压降，通过RP、R向C充电，电容器电压的绝对值上升到一定值，双向二极管导通，VD电阻急剧减小，电容器C通过VD向双向晶闸管VS控制极放电，产生正向或负向脉冲电流触发VS导通，照明灯泡EL被点亮。
图4为单向晶闸管可调光台灯实验电路。它由整流二极管VD1～VD4组成全波桥式整流电路，输出单向脉动直流作为单向晶闸管VS的工作电源。当亮度调节电位器RP电阻值由大逐渐调小时，加快向电容器C的充电过程，使其直流电压迅速上升到一定值，通过分压电阻器R1、R2触发晶闸管VS导通，串联在全波桥式整流电路中的照明灯EL被点亮，RP电阻值越小EL越亮。
2.自动调光台灯
自动调光台灯是指预先设定好照明所需的照度后，调光台灯根据环境照度变化以及台灯与桌面距离远近，能够自动调节灯的亮度。
图5为自动调光台灯实验电路。VT采用双基极二极管（又称单结晶体管，简称单结管），它是一种具有两个基极b1、b2和一个发射极e的三端负阻半导体器件，常用于振荡电路。稳压器由限流电阻器R1和稳压二极管VD5组成，由于单向晶闸管导通时管压降很小，稳压器输出电压最低跌至1.4V，导致振荡器停振，使得触发电路工作与电源同步。在振荡器中，由VD5稳压源正极输出的电流经限流电阻器R4、亮度调节电位器RP向电容器C1充电，当电压上升到双基极二极管的峰点电压时，VT发射结导通，C1电荷经发射结迅速放电，在电阻器R3上产生正向脉冲电压，加在单向晶闸管控制极上，VS导通，照明灯EL点亮，直到这一半周电压跌至零时晶闸管关断为止，在下一半周C1被充电至峰点电压，再重复前一过程。R2为温度补偿电阻器，减小温度对双基极二极管峰点电压的影响。光控电路由限流电阻器R4、R5，光敏电阻器RG和电容器C2组成。当光照射到RG上时，其电阻值减小，通过的电流增加，在R4上产生较大的压降，使得调光电位器RP供给的电压降低，减慢向C1充电的速度，最终导致台灯亮度降低。C2的功能是减弱调光台灯照射在光敏电阻器上，由于反馈产生的台灯闪烁现象。在进行实验时，要用黑色纸卷成笔杆粗细、长约5cm的纸管，套在RG上，上端开口处盖上数层白纸，以调节光电控制的灵敏度。检测时，先把自动调光台灯调至中等亮度，当环境光线照射在RG上时，其光线越强，调光电路会使台灯亮度自动减弱，环境光线越暗，台灯亮度自动增强，达到根据环境照度自动调节台灯亮度的功能；当自动调光台灯距光敏电阻器越近，台灯自动调暗，反之台灯距桌面较远时，台灯自动调亮，以保持桌面固定的照度。
3.声控楼道灯
声控楼道灯是一种利用声音控制的楼道照明灯，需要照明时才有这种控制功能，并能保持一定时间后自动关灯，达到方便、节电的目的。
图6为简易声控楼道灯实验电路。声敏传感器采用压电陶瓷片BZ，直接接在三极管VT1的基极。VT1作为前置放大器，其中R1为电压负反馈偏置电阻器，R2为负载电阻器，放大后的信号经耦合电容器C2输出，R5、C1为前置放大器去耦电路。由VT2等组成电压放大器，采用降压式偏置电路，R7、C3为电压放大器去耦电路。光敏传感器由光敏电阻器RG和限流电阻器R3、R4组成。在黑暗环境中，RG呈高电阻值，使得VT2偏置在线性放大区，放大后的信号输送到射随阻抗变换器VT3，在射极电阻器R9上输出控制信号，触发单向晶闸管VS导通，小电珠EL点亮，直到断开小电珠电路方才熄灭。在明亮环境中，RG电阻值减小，即由R4和RG组成VT2下偏置电阻器减小，基极偏置分压降低，VT2工作点下移到截止区，失去对输入信号的放大作用，同时RG电阻值减小导致输入信号在R3产生较大压降，加在VT2基极信号微弱，不足以触发晶闸管，也就是说在明亮环境下失去声控作用。二极管VD为积存在VT3基极上的负电荷提供通路。在实验电路时，光敏电阻器RG套一个不透光的纸筒，筒口放上数层白纸片，以调节光控灵敏度，使得在明亮处声控不起作用，在环境较暗时，在5m处轻轻击掌时声控灯点亮。由于声控灯灵敏度较高，在接通电源时的轻微震动及电路初始扰动会触发小电珠点亮，需要接通电源后再接通小电珠电路。
图6声控灯实验电路虽然简单，能够从中窥测到电子控制技术的魅力，也可以激发电路应用的想象力。比如，把声控灯传感器安装在地板上，对脚步引起振动信号敏感，安装在门上，对敲门信号敏感，或许小电珠改为门铃，但电路需要改进，否则铃声长鸣，这对防盗报警倒不错！如果设计实用的楼梯灯声控电路，需要交流供电，可采用双向晶闸管及增加单稳态电路，不妨用实践来检验一下你学习电子控制技术的成效。
文/孙心若
编者注：
本文的视频讲解见本期配刊光盘。