專利名稱：自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品，尤其涉及一種自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K。
背景技術(shù)：
目前，教學(xué)所用的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容典型環(huán)節(jié)的時(shí)域響 應(yīng)、典型系統(tǒng)的時(shí)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(jī)的速度控制實(shí)驗(yàn)以及熱電偶溫度控制實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的自動(dòng)控制原理 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)大多是利用面包板搭建實(shí)驗(yàn)所需的電路，電路搭建完成后通過手動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)示波器，占用時(shí)間較多，并且由 于課堂時(shí)間的局限性，很多學(xué)生都不能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本實(shí)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(shí)間的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K。一種自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其特征在于，所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括一具 有一直流電機(jī)及一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、一從一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)接收比例、積分、微分控 制參數(shù)并根據(jù)接收的參數(shù)為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供控制電壓的電源輸出端、一從所述實(shí)驗(yàn) 平臺(tái)接收脈沖寬度調(diào)制信號并根據(jù)接收的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路提供脈沖寬度調(diào)制控制信號的脈沖寬度調(diào)制信號輸出端，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)所述控 制電壓和脈沖寬度調(diào)制控制信號輸出代表所述直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的脈沖信號，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路包括一將所述脈沖信號輸出至所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的脈沖信號輸出端。根據(jù)本實(shí)用新型的而技術(shù)構(gòu)思，所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K還包括一連接所述實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)的外圍設(shè)備連接插槽.根據(jù)本實(shí)用新型的而技術(shù)構(gòu)思，所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K還包括一電源地端及 一脈沖寬度調(diào)制信號地端。根據(jù)本實(shí)用新型的而技術(shù)構(gòu)思，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路還包括一連接所述電源地端或 脈沖寬度調(diào)制信號地端的控制信號輸入地端。根據(jù)本實(shí)用新型的而技術(shù)構(gòu)思，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置還包括一輸出所述脈沖信號的 光電傳感器。根據(jù)本實(shí)用新型的而技術(shù)構(gòu)思，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路還包括一接收所述控制電壓或 脈沖寬度調(diào)制控制信號的控制信號輸入端。根據(jù)本實(shí)用新型的而技術(shù)構(gòu)思，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路還包括一連接外部電源的外部 電源接入端、兩保險(xiǎn)管及兩電源指示燈。本實(shí)用新型的有益效果為本實(shí)用新型預(yù)先將電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置集成在自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，并代替?zhèn)鹘y(tǒng)的面包板連接NI ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可即插即用，實(shí)驗(yàn)者無需花費(fèi)太 多的時(shí)間搭建實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)驗(yàn)者可充分利用課堂時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)并理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

圖1為本實(shí)用新型自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K連接于一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模塊圖。圖2為圖1中的一自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K安裝在所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一底座上的結(jié)構(gòu) 圖。圖3為圖2中的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K安裝在所述底座上的俯視圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。請參考圖1，本實(shí)用新型自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K1用于連接一 NI ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 2，所述OT ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2采集所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K1的信號，并將采集到的信號 傳送給一計(jì)算機(jī)3進(jìn)行顯示。所述計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)平 臺(tái)2的信號輸出端相連，用于接收所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?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(shí)施方式中，可通過計(jì)算機(jī)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(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K輸出信號 的波形，并將產(chǎn)生的波形顯示在所述計(jì)算機(jī)3的屏幕上。請繼續(xù)參考圖2及圖3，所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K1可拆卸地安裝在所述OT ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2的一底座20上，具體操作時(shí)，可將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)面包板從所述NI ELVIS實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)2的底座20上取下來，再將所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K1固定在所述底座上20上， 所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K1的較佳實(shí)施方式包括一電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置10、一光電傳感器11、 一電源輸出端12、一電源地端13、一脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,PWM)信號輸 出端 14、一 PWM 信號地端 15、以及一 PCI (Peripheral Component Interconnect，外圍設(shè)備 連接)插槽17，當(dāng)所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K1固定在所述底座20上時(shí)，其PCI插槽17便 與所述底座20上的金手指接觸。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置10包括設(shè)于其中的一直流電機(jī)、一光 電傳感器11及一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路集成在所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置10中，用于控 制所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上負(fù)載有一帶凹槽的圓盤18，所述直流電機(jī)帶動(dòng)所述圓盤 18旋轉(zhuǎn)至某一位置時(shí)，所述圓盤的凹槽與所述光電傳感器11的凹槽相對，使所述光電傳感 器11產(chǎn)生的對射光線通過所述圓盤18和光電傳感器11的凹槽，因此，所述直流電機(jī)帶動(dòng) 所述圓盤18轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，便對所述對射光線進(jìn)行切割，光電傳感器11通過檢測對射光線的通斷 來產(chǎn)生脈沖信號，通過測量所述脈沖信號的頻率，便可測出所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括兩保險(xiǎn)管41、42、一為所述直流電機(jī)提供工作電壓的外部電源接入端43、一 +12V電源指示燈44、一 -12V電源指示燈45、一控制信號輸入端46、一控 制信號輸入地端47及一脈沖信號輸出端48。當(dāng)所述外部電源接入端43接入外部電源時(shí)， 所述+12V電源指示燈44、一 -12V電源指示燈45亮。所述脈沖信號輸出端48連接至所述 NI ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2，所述脈沖信號輸出端48作為所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K1的輸出 端，將所述光電傳感器11產(chǎn)生的脈沖信號傳送至所述NI ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2，所述脈沖信號 代表所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。所述電源輸出端12可通過所述NI ELVIS平臺(tái)2接收比例、積分、微分控制參數(shù)， 并根據(jù)接收的參數(shù)為所述直流電機(jī)提供一控制電壓。所述比例、積分、微分控制參數(shù)的值可 在所述計(jì)算機(jī)3的信號模擬操作界面中進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)進(jìn)行PID控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 時(shí)，所述外部電源接入端43連接一外部電源，通過導(dǎo)線將所述控制信號輸入端46與所述電 源輸出端12相連，所述控制信號輸入地端47與所述電源地端13相連，在所述信號模擬操 作界面中選擇PID運(yùn)行方式、設(shè)置使能通道等信號采集參數(shù)、直流電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及PID 參數(shù)(即控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的比例參數(shù)、積分參數(shù)和微分參數(shù))后便可開始采集所述光電 傳感器11產(chǎn)生的脈沖信號，所述計(jì)算機(jī)3接收所述脈沖信號并顯示所述脈沖信號的波形， 實(shí)驗(yàn)者可通過所顯示的波形得到所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在所述信號模擬操作界面中設(shè)置不 同的PID參數(shù)，以改變所述脈沖信號的波形，進(jìn)一步分析PID參數(shù)對所述直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的影 響。所述PWM信號輸出端14用于為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供一預(yù)設(shè)占空比的PWM信號， 所述PWM信號是由所述NI ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2的一計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的，所述PWM信號的占空比可 在所述計(jì)算機(jī)3的信號模擬操作界面中進(jìn)行設(shè)置，并通過所述OT ELVIS平臺(tái)2傳送至所述 PWM信號輸出端14。當(dāng)進(jìn)行PWM控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，所述外部電源接入端43接入 外部電源，通過導(dǎo)線將所述控制信號輸入端46與所述PWM信號輸出端14相連，所述控制信 號輸入地端47與所述PWM信號地端15相連，在所述信號模擬操作界面中選擇PWM運(yùn)行方 式、設(shè)置使能通道等信號采集參數(shù)、直流電機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及PWM信號的占空比后便可開 始采集所述光電傳感器11產(chǎn)生的脈沖信號，所述計(jì)算機(jī)3接收所述脈沖信號并顯示所述脈 沖信號的波形。在所述信號模擬操作界面中設(shè)置不同的PWM信號的占空比，以改變所述脈 沖信號的波形，進(jìn)一步分析PWM信號的占空比與所述直流電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。本實(shí)用新型預(yù)先將電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置集成在自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K中，并代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 面包板連接NI ELVIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可即插即用，實(shí)驗(yàn)者無需花費(fèi)太多的時(shí)間搭建實(shí)驗(yàn)電路， 可在計(jì)算機(jī)上快速、準(zhǔn)確地設(shè)置信號采集參數(shù)、控制參數(shù)(如PID參數(shù)、PWM信號的占空比 等)，并且直接通過所述計(jì)算機(jī)顯示波形，實(shí)驗(yàn)者可充分利用課堂時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)并理解實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容。
權(quán)利要求一種自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其特征在于，所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K包括一具有一直流電機(jī)及一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、一從一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)接收比例、積分、微分控制參數(shù)并根據(jù)接收的參數(shù)為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供控制電壓的電源輸出端、一從所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)接收脈沖寬度調(diào)制信號并根據(jù)接收的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供脈沖寬度調(diào)制控制信號的脈沖寬度調(diào)制信號輸出端，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)所述控制電壓和脈沖寬度調(diào)制控制信號輸出代表所述直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的脈沖信號，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括一將所述脈沖信號輸出至所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的脈沖信號輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其特征在于所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn) 模塊還包括一連接所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的外圍設(shè)備連接插槽.
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其特征在于所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn) 模塊還包括一電源地端及一脈沖寬度調(diào)制信號地端。
4.如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路還包 括一連接所述電源地端或脈沖寬度調(diào)制信號地端的控制信號輸入地端。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置還包 括一輸出所述脈沖信號的光電傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路還包 括一接收所述控制電壓或脈沖寬度調(diào)制控制信號的控制信號輸入端。
7.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，其特征在于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路還包 括一連接外部電源的外部電源接入端、兩保險(xiǎn)管及兩電源指示燈。
專利摘要一種自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K，包括一具有一直流電機(jī)及一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、一從一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)接收比例、積分、微分控制參數(shù)并根據(jù)接收的參數(shù)為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供控制電壓的電源輸出端、一從所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)接收脈沖寬度調(diào)制信號并根據(jù)接收的脈沖寬度調(diào)制信號的占空比為所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路提供脈沖寬度調(diào)制控制信號的脈沖寬度調(diào)制信號輸出端，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)所述控制電壓和脈沖寬度調(diào)制控制信號輸出代表所述直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的脈沖信號，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括一將所述脈沖信號輸出至所述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的脈沖信號輸出端。所述自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)?zāi)K無需實(shí)驗(yàn)者花費(fèi)太多的時(shí)間在元器件的準(zhǔn)備和實(shí)驗(yàn)電路的搭建上，節(jié)省了教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
文檔編號G09B23/18GK201741312SQ201020293329
公開日2011年2月9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