專利名稱：自動控制原理實驗?zāi)K的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教學(xué)實驗產(chǎn)品，尤其涉及一種自動控制原理實驗?zāi)K。
背景技術(shù)：
目前，教學(xué)所用的自動控制原理實驗系統(tǒng)包括以下實驗內(nèi)容典型環(huán)節(jié)的時域響 應(yīng)、典型系統(tǒng)的時域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析、線性系統(tǒng)的根軌跡分析、線性系統(tǒng)的頻率響應(yīng)分 析、線性系統(tǒng)的校正、離散系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、線性系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析、典型非線性環(huán)節(jié) 靜態(tài)特性測試、直流電機的速度控制實驗以及熱電偶溫度控制實驗。傳統(tǒng)的自動控制原理 實驗系統(tǒng)大多是利用面包板搭建實驗所需的電路，電路搭建完成后通過手動調(diào)節(jié)示波器上 的參數(shù)值進(jìn)行波形顯示，在面包板上搭建電路需要準(zhǔn)備好電路所需的電線、元器件等，再將 準(zhǔn)備好的元器件和電線逐一插入面包板中，且需要手動調(diào)節(jié)示波器，占用時間較多，并且由 于課堂時間的局限性，很多學(xué)生都不能按時完成實驗。
實用新型內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實用新型的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺 陷，提供一種節(jié)省課堂時間的自動控制原理實驗?zāi)K。一種自動控制原理實驗?zāi)K，其特征在于所述自動控制原理實驗?zāi)K包括一輸 出代表熱電偶溫度的電壓信號的熱電偶電路、一通過一實驗平臺為所述熱電偶電路提供可 變電壓的電源輸出端、一將所述電壓信號傳送到所述實驗平臺的溫度信號輸入端，所述熱 電偶電路集成在所述自動控制原理實驗?zāi)K中。根據(jù)本實用新型的技術(shù)構(gòu)思，所述自動控制原理實驗?zāi)K還包括一連接所述實驗 平臺的外圍設(shè)備連接插槽。根據(jù)本實用新型的技術(shù)構(gòu)思，所述自動控制原理實驗?zāi)K還包括一電源地端及 一溫度信號輸入地端。根據(jù)本實用新型的技術(shù)構(gòu)思，所述熱電偶電路還包括一連接所述電源地端的信號 輸入地端以及連接所述溫度信號輸入地端的信號輸出地端。根據(jù)本實用新型的技術(shù)構(gòu)思，所述熱電偶電路包括一接收所述可變電壓的熱電 偶、兩分壓電阻、一增益電位器、一輸出所述電壓信號的放大器、一負(fù)載電阻、一第一電容及 一第二電容。所述熱電偶連接在一+5V電源和一-5V電源之間，所述兩分壓電阻并聯(lián)連接 在所述+5V電源和-5V電源之間，所述放大器的正相輸入端連接所述熱電偶，所述放大器的 反相輸入端連接所述分壓電阻的連接節(jié)點，所述增益電位器連接在所述放大器的兩調(diào)零引 腳之間，所述負(fù)載電阻連接在所述放大器的輸出端和地之間，所述第一電容連接在所述+5V 電源和地之間，所述第二電容連接在所述-5V電源和地之間。根據(jù)本實用新型的技術(shù)構(gòu)思，所述熱電偶置于所述自動控制原理實驗?zāi)K的一隔 熱裝置中。根據(jù)本實用新型的技術(shù)構(gòu)思，所述熱電偶電路還包括一連接外部電源的外部電源接入端、兩保險管及兩電源指示燈。本實用新型的有益效果為本實用新型預(yù)先將熱電偶電路集成在自動控制原理實 驗?zāi)K中，所述自動控制原理實驗?zāi)K代替?zhèn)鹘y(tǒng)的面包板連接所述實驗平臺，并接收來自 所述實驗平臺的可變電壓，可即插即用，實驗者無需花費太多的時間搭建所述熱電偶電路， 因此可充分利用課堂時間完成實驗并理解實驗內(nèi)容。
圖1為本實用新型自動控制原理實驗?zāi)K連接于一實驗平臺的模塊圖。圖2為圖1中的自動控制原理實驗?zāi)K安裝在所述實驗平臺的一底座上的結(jié)構(gòu) 圖。圖3為圖2中的自動控制原理實驗?zāi)K安裝在所述底座上的俯視圖。圖4為集成在所述自動控制原理實驗?zāi)K中的熱電偶電路的電路圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。請參考圖1，本實用新型自動控制原理實驗?zāi)K1用于連接一 NI ELVIS實驗平臺 2，所述OT ELVIS實驗平臺2采集所述自動控制原理實驗?zāi)K1的信號，并將采集到的信號 傳送給一計算機3進(jìn)行顯示。所述計算機3包括一信號采集單元31、一參數(shù)調(diào)節(jié)單元32及 一信號模擬單元33。所述計算機3的信號采集單元31與一設(shè)于所述底座20上的所述NIELVIS實驗平臺2的信號輸出端相連，用于接收所述自動控制原理實驗?zāi)K輸出 的信號，所述信號采集單元31為USB接口或IEEE 1394接口。所述參數(shù)調(diào)節(jié)單元32通過一信號模擬操作界面設(shè)置信號采集參數(shù)，例如，使能通 道、觸發(fā)方式、采樣率等，本實施方式中，可通過計算機鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備在所述信號模 擬操作界面中設(shè)置所述信號采集參數(shù)。所述信號模擬單元33通過內(nèi)設(shè)的軟件產(chǎn)生所述自動控制原理實驗?zāi)K輸出信號 的波形，并將產(chǎn)生的波形顯示在所述計算機3的屏幕上。請繼續(xù)參考圖2及圖3，所述自動控制原理實驗?zāi)K1可拆卸地安裝在所述OT ELVIS實驗平臺2的一底座20上，具體操作時，可將傳統(tǒng)的實驗面包板從所述NI ELVIS實 驗平臺2的底座20上取下來，再將所述自動控制原理實驗?zāi)K1固定在所述底座上20上， 所述自動控制原理實驗?zāi)K1的較佳實施方式包括一溫度控制裝置10，所述溫度控制裝置 10包括一隔熱裝置11。所述自動控制原理實驗?zāi)K1還包括一電源輸出端12，用于為所 述一電源地端13、一溫度信號輸入端14、一溫度信號輸入地端15、以及一 PCI (Peripheral Component Interconnect，外圍設(shè)備連接)插槽17，當(dāng)所述自動控制原理實驗?zāi)K1固定在 所述底座20上時，其PCI插槽17便與所述底座20上的金手指接觸。請繼續(xù)參考圖4，所述溫度控制裝置10中集成有一熱電偶電路，所述熱電偶電路 包括一熱敏電阻Rt、一平衡電位器Rwl、兩分壓電阻R1、R2、一增益電位器Rw2、一放大器U、 一負(fù)載電阻RL以及兩電容Cl、C2。所述熱敏電阻Rt和平衡電位器Rwl并聯(lián)連接在一 +5V 電源和一-5V電源之間，所述分壓電阻R1、R2并聯(lián)連接在所述+5V電源和-5V電源之間，所述放大器U的正相輸入端連接所述熱敏電阻Rt和平衡電位器Rwl的連接節(jié)點，所述放大器 U的反相輸入端連接所述分壓電阻Rl、R2的連接節(jié)點，所述增益電位器Rw2連接在所述放 大器U的兩調(diào)零引腳之間，所述負(fù)載電阻RL連接在所述放大器U的輸出端和地之間，所述 電容Cl連接在所述+5V電源和地之間，所述電容C2連接在所述-5V電源和地之間。所述 熱敏電阻Rt和平衡電位器Rwl組成一熱電偶，所述熱電偶置于所述隔熱裝置11中。所述 熱電偶可將其溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓，所述電壓經(jīng)所述放大器U放大后輸出，理論上，當(dāng)熱電 偶的溫度變化時，所述放大器U輸出端的電壓信號也會隨之變化。如圖3所示，所述熱電偶電路還包括兩保險管41、42、一外部電源接入端43、一 +12V電源指示燈44、一-12V電源指示燈45、一連接所述熱電偶的信號輸入端46、一信號輸 入地端47、一連接所述放大器U輸出端的信號輸出端48及一信號輸出地端49。當(dāng)所述外 部電源接入端43接入外部電源時，所述+12V電源指示燈44和-12V電源指示燈45亮。所述自動控制原理實驗?zāi)K1通過對所述熱電偶施加變化的電壓來改變所述熱 電偶的溫度，進(jìn)一步觀察所述放大器U輸出端的電壓信號與所述熱電偶溫度變化之間的關(guān) 系。實驗時，所述外部電源接入端43連接一外部電源，將所述電源輸出端12連接至所述信 號輸入端46，所述電源地端13連接所述信號輸入地端47，所述溫度信號輸入端14連接所 述信號輸出端48，所述溫度信號輸入地端15連接所述信號輸出地端49。在所述信號模擬操作界面中設(shè)置運行方式、使能通道等信號采集參數(shù)后便可開始 采集所述自動控制原理實驗?zāi)K1的信號，所述電源輸出端12從所述OT ELVIS實驗平臺 2接收變化的電壓，并將接收到的電壓施加至所述熱電偶，引起所述熱電偶的溫度變化，本 實施方式中，所述NI ELVIS實驗平臺2輸出的變化的電壓是通過所述計算機3設(shè)置的，所 述溫度信號輸入端14連接至所述NI ELVIS實驗平臺2，以將所述自動控制原理實驗?zāi)K1 輸出的信號(即所述放大器U輸出端的電壓信號)傳送至所述NI ELVIS實驗平臺2，所述 計算機3接收所述電壓信號并顯示所述電壓信號的波形，所述電壓信號反映了所述熱電偶 的當(dāng)前溫度，實驗者可通過所顯示的波形分析所述NIELVIS實驗平臺2輸出的變化的電壓 與所述熱電偶溫度之間的關(guān)系。本實用新型預(yù)先將熱電偶電路集成在自動控制原理實驗?zāi)K中，所述自動控制原 理實驗?zāi)K代替?zhèn)鹘y(tǒng)的面包板連接NI ELVIS實驗平臺，可即插即用，實驗者無需花費太多 的時間搭建所述熱電偶電路，可在計算機上快速、準(zhǔn)確地設(shè)置信號采集參數(shù)以及施加至所 述熱電偶的電壓值，直接通過所述計算機顯示波形，實驗者可充分利用課堂時間完成實驗 并理解實驗內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種自動控制原理實驗?zāi)K，其特征在于所述自動控制原理實驗?zāi)K包括一輸出 表示熱電偶溫度的電壓信號的熱電偶電路、一通過一實驗平臺為所述熱電偶電路提供可變 電壓的電源輸出端、一將所述電壓信號傳送到所述實驗平臺的溫度信號輸入端，所述熱電 偶電路集成在所述自動控制原理實驗?zāi)K中。
2.如權(quán)利要求1所述的自動控制原理實驗?zāi)K，其特征在于所述自動控制原理實驗 模塊還包括一連接所述實驗平臺的外圍設(shè)備連接插槽。
3.如權(quán)利要求1所述的自動控制原理實驗?zāi)K，其特征在于所述自動控制原理實驗 模塊還包括一電源地端及一溫度信號輸入地端。
4.如權(quán)利要求3所述的自動控制原理實驗?zāi)K，其特征在于所述熱電偶電路還包括 一連接所述電源地端的信號輸入地端以及連接所述溫度信號輸入地端的信號輸出地端。
5.如權(quán)利要求1所述的自動控制原理實驗?zāi)K，其特征在于所述熱電偶電路包括一 接收所述可變電壓的熱電偶、兩分壓電阻、一增益電位器、一輸出所述電壓信號的放大器、 一負(fù)載電阻、一第一電容及一第二電容，所述熱電偶連接在一+5V電源和一-5V電源之間， 所述兩分壓電阻并聯(lián)連接在所述+5V電源和-5V電源之間，所述放大器的正相輸入端連接 所述熱電偶，所述放大器的反相輸入端連接所述分壓電阻的連接節(jié)點，所述增益電位器連 接在所述放大器的兩調(diào)零引腳之間，所述負(fù)載電阻連接在所述放大器的輸出端和地之間， 所述第一電容連接在所述+5V電源和地之間，所述第二電容連接在所述-5V電源和地之間。
6.如權(quán)利要求5所述的自動控制原理實驗?zāi)K，其特征在于所述熱電偶置于所述自 動控制原理實驗?zāi)K的一隔熱裝置中。
7.如權(quán)利要求1所述的自動控制原理實驗?zāi)K，其特征在于所述熱電偶電路還包括 一連接外部電源的外部電源接入端、兩保險管及兩電源指示燈。
專利摘要一種自動控制原理實驗?zāi)K包括一輸出代表熱電偶溫度的電壓信號的熱電偶電路、一通過一實驗平臺為所述熱電偶電路提供可變電壓的電源輸出端、一將所述電壓信號傳送到所述實驗平臺的溫度信號輸入端，所述熱電偶電路集成在所述自動控制原理實驗?zāi)K中。所述自動控制原理實驗?zāi)K無需實驗者花費太多的時間在元器件的準(zhǔn)備和實驗電路的搭建上，節(jié)省了教學(xué)實驗時間。
文檔編號G09B23/18GK201829099SQ201020293308
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者吳學(xué)沖, 王雪峰, 秦莉娜, 高智俊 申請人:北京中科泛華測控技術(shù)有限公司