專利名稱：一種熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及教學(xué)儀器領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀。
背景技術(shù)：
熱泵熱水機是利用熱泵技術(shù)的空調(diào)設(shè)備，相比燃?xì)?、電熱和太陽能熱水器，具有熱效率高、?jié)能環(huán)保、運行成本低和安全可靠等諸多優(yōu)點，已經(jīng)被越來越多的推廣使用。但是熱泵熱水機作為制冷新品種，還不為人們熟悉，在整體結(jié)構(gòu)、運行流程原理、電氣控制、工程施工、尤其是維修方面，缺乏系統(tǒng)的技術(shù)服務(wù)支持，使教學(xué)的難度在為增加，學(xué)生難以系統(tǒng)、 完整地掌握熱泵熱水機的電控系統(tǒng)工作過程。申請?zhí)枮?3232825. 7的中國實用新型專利公開了一種模擬電子技術(shù)訓(xùn)練模塊， 屬于教學(xué)用具和性能試驗研究設(shè)備，它由布置在工作底板上的電子實驗主板、電子實驗?zāi)K、電壓表V、電流表A、電源插座XS、電源開關(guān)K等組成；在電子實驗?zāi)K的正面印有電路圖，背面制作有印刷電路并對應(yīng)安裝組接有電子元件，各電子元件均與設(shè)于實驗?zāi)K正面的鎖緊式插座連接，可用于各種電子元件的極性、性能實驗及組接電子線路，可滿足電子技術(shù)的教學(xué)需要和和性能試驗研究需要。但目前還沒有一種教學(xué)儀器可以將熱泵熱水機的電控技術(shù)、排障維修技能綜合訓(xùn)練以直觀的方式用在教學(xué)和科研工作上去。
實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于熱泵熱水機集成控制原理教學(xué)及維修技能綜合訓(xùn)練的教學(xué)儀和和性能試驗研究設(shè)備，可實現(xiàn)直觀式運行機理學(xué)習(xí)、裝配操作、運行狀態(tài)指示、實時演示、性能跟蹤研究等系列訓(xùn)練和實驗設(shè)計功能，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。本實用新型采用的技術(shù)方案是一種熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，包括用于制備熱水的主機，電控元件，傳感器，集成電路板，由所述集成電路板驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)，教學(xué)儀看板，所述教學(xué)儀看板包括電路原理看板和電控機理看板，在電路原理看板上印刷有主機的電路原理圖，在電控機理看板的正面印刷有電控元件的接線圖并對應(yīng)安裝有電控元器件及集成電路板，在電控機理看板的背面按電控元件的接線圖連接導(dǎo)線以使得電控機理看板上的集成電路板與在主機上的傳感器及執(zhí)行機構(gòu)電連接。上述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，在電控機理看板的正面裝有轉(zhuǎn)換板，所述轉(zhuǎn)換板與集成電路板的輸出口電連接，所述轉(zhuǎn)換板與執(zhí)行機構(gòu)電連接。上述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，在電控機理看板和電路原理看板的正面上設(shè)有多個用于檢測所在電路的電信號參數(shù)的檢測點。上述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，在電控機理看板上設(shè)有執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)顯示區(qū)，所述執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)顯示區(qū)內(nèi)設(shè)置多個分別與不同的執(zhí)行機構(gòu)并聯(lián)的顯示燈。上述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，還包括設(shè)障模塊，所述設(shè)障模塊由多個實驗設(shè)障的電器元器件、接線看板、原理看板以及與所述實驗設(shè)障的電控元件串聯(lián)的設(shè)障開關(guān)，所述設(shè)障開關(guān)包括閉合、斷開、置0、置1四種狀態(tài)。 上述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，所述設(shè)障模塊包括弱電設(shè)障排插板和強電設(shè)障模塊。 上述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，所述設(shè)障模塊設(shè)置在抽屜內(nèi)。上述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，在電控機理看板上還設(shè)有用于實時信號采集的示波器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點1)本實用新型的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀以非常直觀的方式展示了集成控制系統(tǒng)的電路原理圖和電控部件的接線方式，并在看板上增加了電控系統(tǒng)部件的工作狀態(tài)顯示、實時信號采集與顯示，PCB板弱電信號測量和電控系統(tǒng)部件強電信號測量，對熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)的教學(xué)提供極大的幫助。2)該教學(xué)儀還在看板上設(shè)置了故障設(shè)置功能模塊，可以人為地設(shè)置故障，更有利于故障檢測和排除的實訓(xùn)練習(xí)。3)本教學(xué)儀結(jié)構(gòu)簡單、原理直觀，特別適用于針對一般理工科學(xué)生而進(jìn)行的實驗教學(xué)和性能試驗研究的需要。
圖1是本實用新型的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀的電控機理看板示意圖；圖2是本實用新型的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀的電路原理看板示意圖；圖3是本實用新型的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型另一實施例的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。本實用新型的熱泵熱水機的系統(tǒng)制熱水的工作過程是這樣的由壓縮機壓縮制冷劑氣體流經(jīng)四通閥到達(dá)板式換熱器(在板式換熱器內(nèi)制冷劑與循環(huán)水進(jìn)行熱力交換)再流到毛細(xì)管，節(jié)流后經(jīng)過單向閥再流到翅片換熱器進(jìn)行熱力交換后再經(jīng)過四通閥進(jìn)入氣液分離器回到壓縮機。完成熱泵熱水機制冷系統(tǒng)工作。當(dāng)制冷管路系統(tǒng)除霜時，壓縮機壓縮制冷劑氣體流過四通閥，此時四通閥換向到除霜工作狀態(tài)，高溫高壓的制冷劑氣體直接進(jìn)入帶有霜層的翅片換熱器，使換熱器表面的霜層受熱融化，然后制冷劑流過毛細(xì)管節(jié)流后經(jīng)過電加熱管回到壓縮機，除霜工作完成。熱泵熱水機熱水系統(tǒng)的走向如下在板式換熱器與儲水水箱間設(shè)置走水管路，分別有兩路進(jìn)水管路與板式換熱器連接，一路來自冷水進(jìn)水，一路來自儲水水箱。當(dāng)冷水經(jīng)自動排氣閥、進(jìn)水壓力保護(hù)器，再經(jīng)過電磁閥SV2或者是電磁閥 SV3(當(dāng)出水溫度過高時，電磁閥SV3工作分流一部份水量使設(shè)定的溫度達(dá)到合適的范圍) 進(jìn)入板式換熱器與制冷劑進(jìn)入熱交換，冷水水溫升高，從走水管路進(jìn)入儲水水箱。當(dāng)儲水水箱內(nèi)水溫沒有達(dá)到規(guī)定的溫度范圍時，連接在水箱與板式換熱器之間的水泵通電工作，管路上的閥打開，水箱內(nèi)的溫水流過走水單向閥進(jìn)入水泵，再經(jīng)水流開關(guān)電磁閥SV4流入板式換熱器換熱，在板式換熱器內(nèi)溫水與制冷劑進(jìn)行熱交換，使溫水的溫度再次升高，從走水管路回到儲水水箱中去。熱泵熱水機制冷系統(tǒng)各部件如壓縮機、四通閥以及各個控制制冷劑流向的閥體的驅(qū)動控制均由主機的集成控制系統(tǒng)完成，而且，熱泵熱水機的熱水系統(tǒng)的水泵及各閥體的驅(qū)動控制也是由主機的集成控制系統(tǒng)完成，對于熱泵熱水機的制冷系統(tǒng)及熱水系統(tǒng)原理的教學(xué)可以通過繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及管路走向的路線圖，使學(xué)生直觀認(rèn)識制冷工作狀態(tài)和除霜工作狀態(tài)的走向，了解制冷工作狀態(tài)和除霜工作狀態(tài)管路運行方向，以及所經(jīng)過的制冷元件。 但是，熱泵熱水機的的驅(qū)動控制方法、集成控制系統(tǒng)的電路原理、系統(tǒng)故障的排查與診斷的教學(xué)就需要設(shè)計專門的電控系統(tǒng)的教學(xué)儀來完成，從而讓學(xué)生自行通過學(xué)習(xí)實踐進(jìn)行讀取和判斷，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，提升技能，熟悉了設(shè)備結(jié)構(gòu)，對熱泵熱水器管道系統(tǒng)和熱水管道系統(tǒng)的工作原理和電控原理進(jìn)行深入的研究。如圖1 3所示，本實用新型的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點、 運行原理與流程、電氣控制系統(tǒng)、電路板原理圖進(jìn)行仿真設(shè)計繪制，并分別印制在教學(xué)儀的電路原理看板20和電控機理看板10兩個看板上。熱泵熱水機的集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀包括用于制備熱水的主機1，電控元件，傳感器，集成電路板11，由所述集成電路板驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)，和教學(xué)儀看板2 (包括電路原理看板20和電控機理看板10，為了讓學(xué)生直觀地學(xué)習(xí)電控系統(tǒng)，在電路原理看板上印刷有主機的電路原理圖，在電控機理看板的正面印刷有電控元件的接線圖并對應(yīng)安裝有電控元件及集成電路板，而板上各元件的電路連接以及板上各元件(包括集成電路板)與主機的壓縮機、四通閥、控制制冷劑和熱水系統(tǒng)流向的各閥體的連接均在看板的背面上進(jìn)行，配合反映主機關(guān)鍵部件工作狀態(tài)的顯示燈以及反映熱泵熱水機的電量參數(shù)和實時信號采集的示波器，使學(xué)生更容易掌握熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，達(dá)到便于教學(xué)的目的。見圖1至圖3，在電控機理看板10的正面上印刷集成電路板和變壓器、風(fēng)機電容、 繼電器、交流接觸器等電控元件的連接接線圖，包括與集成電路板輸入口連接的溫度檢測電路的接線示意圖、集成電路板與壓縮機、風(fēng)機連接接線圖等；并在相應(yīng)的位置上安裝集成電路板11，在電控元件安裝區(qū)12內(nèi)相應(yīng)安裝對應(yīng)的電控元件，在看板正面右側(cè)上方裝有示波器15，在示波器的下方是執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)顯示區(qū)14，在該區(qū)域內(nèi)裝有壓縮機A、壓縮機B、風(fēng)機、水泵、溫水閥、電加熱器、多個電磁閥、四通閥等關(guān)鍵部件的工作狀態(tài)顯示燈，使各部件的實時運行狀態(tài)一目了然。在電路原理看板20正面上印刷熱泵熱水機的電路原理圖，電路原理圖與電控機理看板10正面上的接線圖是一致的，在講授熱泵熱水機的電控系統(tǒng)時，可同時結(jié)合電控機理看板10和電路原理看板20上所標(biāo)示的電控元件外圍接線以及內(nèi)部電路原理來進(jìn)行講授知識，可大大提高了講學(xué)的效果，使教學(xué)更加生動形象、直觀易懂。而在電控機理看板10的背面和電路原理看板20的底面是電控系統(tǒng)的接線區(qū)域，完成看板上各元件的連接，而看板上元件與主機上的部件的連接導(dǎo)線可插入在教學(xué)儀看板2與主機1間的線槽內(nèi)。同時，為了使教學(xué)儀看板上的集成電路板與主機上的壓縮機等執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動連接更方便，在電控機理看板10上裝有轉(zhuǎn)換板13，轉(zhuǎn)換板分別與集成電路板的輸出口、壓縮機、風(fēng)機、四通閥等執(zhí)行機構(gòu)連接。而在電控機理看板10的背面和電路原理看板20的印刷圖示上還設(shè)置了多個檢測點18，電路原理看板20上的檢測點與電控機理看板10的電路導(dǎo)線連接，通過對檢測點進(jìn)行電壓、電阻等參數(shù)的測量，可以檢查、判斷檢測點所在電路的實時工作狀態(tài)，有助于學(xué)習(xí)熱泵熱水機電控系統(tǒng)的工作機理。本實用新型還在教學(xué)儀看板上設(shè)置了故障設(shè)置的功能模塊，設(shè)障模塊放置在教學(xué)儀看板的抽屜30內(nèi)，連接導(dǎo)線從抽屜的背部引出并與電控機理看板10的電路連接，設(shè)障模塊由多個實驗設(shè)障的電控元件以及與電控元件串聯(lián)的設(shè)障開關(guān)所組成，設(shè)障開關(guān)在常態(tài)下是閉合的，在設(shè)障狀態(tài)下人工打開，使連接該設(shè)障電控元件的電路斷開，人為設(shè)置故障的現(xiàn)象。設(shè)障模塊分為強電系統(tǒng)的設(shè)障和弱電系統(tǒng)的設(shè)障，強電部分實驗設(shè)障如溫水閥斷路設(shè)障、四通閥線圈斷路、線控器無電源輸入、壓縮機加熱帶斷路、電磁閥斷路、進(jìn)水電壓檢測開關(guān)斷路、壓縮機控制繼電器開關(guān)斷路、風(fēng)機電容短路等等。弱電部分實驗設(shè)障如溫度傳感器斷路設(shè)障、穩(wěn)壓器無輸入、三相電源缺相、出水溫度無信號輸入、水泵無控制信號輸出、低壓保護(hù)無信號輸入等等常見故障的設(shè)置。本實用新型根據(jù)仿真電氣控制接線系統(tǒng)、仿真電路原理系統(tǒng)兩個部分對熱泵控制技術(shù)進(jìn)行了控制機理展示，并且可以實時采集控制信號及演示其波形圖。置入了關(guān)鍵弱電信號和典型強電電量測量點，對弱電和強電的典型常見故障設(shè)計集成故障設(shè)置裝置。采用虛實結(jié)合設(shè)計，將整個電氣控制系統(tǒng)所包含的電路板、電氣元器件等實物在仿真電氣控制接線系統(tǒng)圖上進(jìn)行真實接線連接，實現(xiàn)了電氣控制系統(tǒng)真實運行和仿真機理演示的完美結(jié)合。實現(xiàn)了所有電氣執(zhí)行機構(gòu)的模擬運行指示。參見圖4，作為一種改進(jìn)的實施方式，還可以將熱泵熱水機整個實體系統(tǒng)作為研究對象，分為制冷控制系統(tǒng)、直熱循環(huán)水控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)三個部分，分別制作成兩個教學(xué)儀看板，兩看板與主機1連接。一個看板針對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計，將主機的電路原理圖、電控元件的接線圖分別印制在如上所述的電控系統(tǒng)教學(xué)儀訓(xùn)練臺整體的立面和橫面。再將主機制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、直熱循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繪制成仿真圖印刷在制冷管道系統(tǒng)看板3上，兩看板之間通過控制線路連接。在制冷管道系統(tǒng)看板3上，設(shè)置了主機的多個關(guān)鍵部位運行熱力參數(shù)采集顯示和電量參數(shù)顯示，仿真流程控制上置入了各類控制閥指示及信號測量點。溫水閥可以逼真的顯示開度。并設(shè)計了聯(lián)機運行和仿真運行轉(zhuǎn)換裝置。對系統(tǒng)系統(tǒng)的控制部分設(shè)置了故障裝置。使本實用新型的教學(xué)儀可以在看板上進(jìn)行仿真操作、遠(yuǎn)程控制真實運行兩種模式。并實現(xiàn)運行狀態(tài)指示、信號測量、故障設(shè)置、信號采集并實時演示、性能指示等系統(tǒng)綜合學(xué)習(xí)、 訓(xùn)練和實驗設(shè)計功能。
權(quán)利要求1.一種熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，包括用于制備熱水的主機(1)、電控元件、傳感器、集成電路板(11)、由所述集成電路板(11)驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)、教學(xué)儀看板0)，其特征在于所述教學(xué)儀看板包括電路原理看板OO)和電控機理看板(10)，在電路原理看板OO) 上印刷有主機的電路原理圖，在電控機理看板(10)的正面印刷有電控元件的接線圖并對應(yīng)安裝有電控元件及集成電路板(11)，在電控機理看板(10)的背面按電控元件的接線圖連接導(dǎo)線以使得電控機理看板上的集成電路板與在主機上的傳感器及執(zhí)行機構(gòu)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，其特征在于在電控機理看板(10)的正面裝有轉(zhuǎn)換板(13)，所述轉(zhuǎn)換板(13)與集成電路板(11)的輸出口電連接， 所述轉(zhuǎn)換板(1 與執(zhí)行機構(gòu)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，其特征在于在電控機理看板(10)和電路原理看板00)的正面上設(shè)有多個用于檢測所在電路的電信號參數(shù)的檢測點(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，其特征在于在電控機理看板(10)上設(shè)有執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)顯示區(qū)(14)，所述執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)顯示區(qū)(14)內(nèi)設(shè)置多個分別與不同的執(zhí)行機構(gòu)并聯(lián)的顯示燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，其特征在于還包括設(shè)障模塊，所述設(shè)障模塊由多個實驗設(shè)障的電器元器件、接線看板、原理看板以及與所述實驗設(shè)障的電控元件串聯(lián)的設(shè)障開關(guān)，所述設(shè)障開關(guān)包括閉合、斷開、置0、置1四種狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，其特征在于所述設(shè)障模塊包括弱電設(shè)障排插板和強電設(shè)障模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，其特征在于所述設(shè)障模塊設(shè)置在抽屜(30)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，其特征在于在電控機理看板上還設(shè)有用于實時信號采集的示波器(15)。
專利摘要本實用新型公開了一種熱泵熱水機集成控制系統(tǒng)教學(xué)儀，包括用于制備熱水的主機，電控元件，傳感器，集成電路板，由所述集成電路板驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)，教學(xué)儀看板，所述教學(xué)儀看板包括電路原理看板和電控機理看板，在電路原理看板上印刷有主機的電路原理圖，在電控機理看板的正面印刷有電控元件的接線圖并對應(yīng)安裝有電控元件及集成電路板，在電控機理看板的背面按電控元件的接線圖連接導(dǎo)線以使得電控機理看板上的集成電路板與在主機上的傳感器及執(zhí)行機構(gòu)電連接。本實用新型的實驗方法原理直觀、內(nèi)容豐富，特別適用于理、工、等專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行熱泵熱水機的實驗教學(xué)。
文檔編號G09B25/02GK202075909SQ201120173768
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者何欽波, 吳治將, 李東洺, 王啟祥, 鄭兆志 申請人:順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院