专利名称：仿真表和采用该仿真表的故障仿真模拟系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及仿真模拟，具体涉及故障仿真模拟系统。
背景技术：
水压カ表作为供水系统的水压指示器是ー种常用和常见的测量仪表，国内有不少厂家生产各种品牌的模拟和数字水压カ表，这些产品大量应用在供水设备和系统中，为该行业提供了直观的测量检测数据。传统的压カ表通过表内的敏感元件波登管的弹性变形，再通过表内机芯的转换机构将压力形变传导至表针，引起表针转动来显示压力，属于就地指示型压カ表，就地显示压力的大小，不带远程传送显示、调节功能。水压カ表压カ大小的变化可一定程度上反应设备的故障，因此可通过分析压カ表的数值来分析设备故障并解决故障。在ー些特定设备中，通常需要培训操作人员通过分析 压カ表相关參数来分析设备故障并解决设备故障，例如在供水系统出现故障时如何分析设备故障及排除故障。这种培训要求使受训的操作人员能够解决设备实际运行中所出现的故障。然而，实践中，由于通常不允许轻易地中断这些设备的运行，因此，显而易见的是不能通过使正常运行的设备出现故障，而后排除故障，从而来达到培训目的。因此，需要提供ー种仿真系统，该系统能够模拟设备出现故障后相应參数的变化，操作人员可根据这些參数变化来分析相应的故障原因，进而解决故障。由于传统的压カ表只能就地显示压力的大小，且当故障发生的情况下，不具有停止功能和定位功能，因此已经无法满足特殊领域的要求。因此，需要开发ー种能模拟压カ表压カ的变化，尤其是能够模拟供水(或其它液、汽体)设备和系统出现特殊故障时压カ的变化，进而真实反映发生故障时水(或其它液、汽体)的压カ等数据的仿真设备，从而可通过使用该仿真设备来达到培训目的。
实用新型内容本实用新型的目的是能够模拟供水(或其它液、汽体)设备和系统出现特殊故障时压カ的变化，进而真实反映当时发生故障时水(或其它液、汽体)的压カ等数据的仿真设备。为实现上述目的，本实用新型提供了一种仿真表，其特征在于，包括表壳、表针、动カ装置、传动装置、控制装置，其中，所述表针、传动装置、所述控制装置、控制信号插座安装在所述表壳中，所述动カ装置安装在所述仿真表外部表売上；以及所述控制装置接受外部指令控制所述动カ装置，从而完成所述仿真表的仿真转动。优选地,所述动カ装置是伺服电机。优选地，所述传动装置包括轴套、传动轴、支架、定位板、大齿轮、小齿轮，其中，所述动カ装置的输出轴通过所述轴套与所述传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端安装有大齿轮，所述小齿轮通过转动轴可转动地安装在所述支架与所述定位板之间，并与所述大齿轮啮合，所述转动轴的一端与表针连接，当所述动カ装置转动时，所述表针一起转动。优选地，所述的控制装置是由单片机STC12C4015及其外围电路构成。优选地，所述外部指令是模拟设备故障信号的指令。优选地，所述仿真表是仿真压カ表或仿真温度表。本实用新型还提供了ー种故障仿真模拟系统，包括終端、网络接ロ、网络总线、仿真表，其中，所述仿真表是以上所述的仿真表，所述终端通过网络接口和网络总线与所述仿
真表连接。优选地，所述网络接ロ采用MAX485芯片，所述终端与所述仿真表之间采用RS-485协议通讯。优选地，所述指令由所述终端以广播形式发出，所述仿真表接收指令，地址正确则计算校验和，与指令中的校验和对比一致则按照模式和參数执行命令，并返回正确信息报告，不一致则返回错误信息报告。优选地，所述指令数据包具有长包和短包两种格式，所述长包用于终端向仿真表发送的指令，所述短包用于仿真表反馈回终端的信息。优选地，所述长包长度为9个字节，第I个字节和第9个字节为固定的包头和包尾，所述短包共有5个字节，第I个字节和第5个字节为固定的包头和包尾。使用时，可将本实用新型的仿真表放置于各设备处(也可将该仿真表放置在教室等任何地方)，并通过电缆连接到控制室里的終端，終端将模拟设备故障信号的指令发送给仿真表的控制装置，控制装置根据该指令控制伺服电机转动，从而使表针进行相应的运动。技术人员可根据表针运动情况、转动的角度来判断设备出现的故障。換言之，如果真实的设备中压カ表(或温度表)的表针发生与本实用新型的仿真表的表针运动相同的运动，则可据此判定设备所发生的故障类型。本实用新型的智能模拟水压カ表能智能控制，具有成本较低、高仿真性和高稳定性的优点。
图I是本实用新型的故障仿真模拟系统的总体框图；图2是本实用新型的故障仿真模拟系统的一个实施例的总体框图；图3是本实用新型的一个实施例的仿真表结构的立体透视图；图4是图2中的仿真表结构的另ー立体透视图；图5是图2中的仿真表结构的俯视图，为清楚起见，移除了表壳；图6是图5的沿线A-A的剖视图，为清楚起见，移除了表壳；图7是图2中网络接ロ和控制装置的硬件电路图；图8是消除电源电压出现的尖峰的电路图；图9是本实用新型的故障仿真模拟系统的控制流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。图中相同的部分采用相同的附图标记表不。参见图I和2，本实用新型的可实现智能控制的故障仿真模拟系统包括终端、网络总线、网络接口、仿真表。仿真表包括网络接口 17、控制装置、动力装置、传动装置以及表针。其中，网络总线用于传输终端所发出的数据包，网络接口 17用于连接终端和控制装置。以下以仿真压力表为例，详细说明本实用新型的故障仿真模拟系统。参见图2至5，本实用新型的智能控制仿真压力表100包括表壳I、控制装置(未示出)、动力装置、传动装置、控制信号插座2、表针。其中，动力装置是由扭矩大、定位准确、控制简单的伺服电机3组成。伺服电机是一种位置伺服的驱动器，适用于需要角度不断变化并可以保持的控制装置，控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压，伺服电机内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为I. 5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。 传动装置包括轴套4、传动轴5、支架6、大齿轮7、小齿轮8。伺服电机3的输出轴30通过轴套4与传动轴5的一端连接，轴套4与输出轴30和传动轴5之间通过顶丝9固定。传动轴5的另一端安装有大齿轮7。小齿轮8通过转动轴12可转动地安装在支架6与定位板10之间，并与大齿轮7啮合，转动轴12的一端与表针20连接，另一端可转动地连接到支架6上,支架6通过螺丝固定到底座11上，而定位板10亦通过螺丝固定到支架6上。伺服电机3通过底座11上的定位孔通过螺丝安装在压力表背面的外壳上，承载控制装置的电路板(未示出)通过压力表侧面的定位孔固定在表壳内，控制信号插座2通过安装孔安装在压力表背面的外壳上。较佳地，本实用新型的仿真表还包括安装柱15，安装柱15穿过表壳侧壁上的孔安装到表壳上，用于将仿真表安装到所需的位置。当终端发出控制信号时，控制装置控制伺服电机3转动，伺服电机的转动带动大齿轮7转动，进而小齿轮7随之转动，并带动表针也随之转动。图7是图2中网络接口和控制装置的硬件电路图。参见图2和图7，电路板16由网络接口电路17连接以单片机STC12C4015及其外围电路构成的控制装置构成。其中，网络接口电路17是由插座Jl、MAX485芯片连接构成，MAX485芯片为平衡驱动器和差分接收器的组合，该芯片的A、B端(或Jl的3、4端)与RS-485网络总线连接，Jl的I和2脚为控制装置提供电源；单片机STC12C4015具有两个定时器，一个UART、PROOMdiM PWM、网络和地址存储功能，单片机STC12C4015的Pl. 2接有上拉电阻与控制信号插座2 (J2)的脚3连接；控制装置通过控制信号插座2 (J2)的1、2脚向伺服电机提供电源，3脚向伺服电机输出控制脉冲信号。图8是为了消除上电时电源电压出现尖峰的电路图。由于伺服电机在启动的瞬间会拉低电源电压，而且在此电路中所有伺服电机由单一电源供电，所以设计了图中所示的Π型网络，有效消除了尖峰。表I示出在总线上传输的数据包中长包的形式。表I
权利要求1.一种仿真表，其特征在于，包括表壳、表针、动カ装置、传动装置、控制装置，其中， 所述表针、传动装置、所述控制装置、控制信号插座安装在所述表壳中，所述动カ装置安装在所述仿真表外部表壳上；以及 所述控制装置接受外部指令控制所述动カ装置，从而完成所述仿真表的仿真转动。
2.根据权利要求I所述的仿真表，其特征在于，所述动カ装置是伺服电机。
3.根据权利要求I所述的仿真表，其特征在于，所述传动装置包括轴套、传动轴、支架、定位板、大齿轮、小齿轮，其中， 所述动カ装置的输出轴通过所述轴套与所述传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端安装有大齿轮，所述小齿轮通过转动轴可转动地安装在所述支架与所述定位板之间，并与所述大齿轮啮合，所述转动轴的一端与表针连接，当所述动カ装置转动时，所述表针一起转动。
4.根据权利要求I所述的仿真表，其特征在干，所述的控制装置是由单片机STC12C4015及其外围电路构成。
5.根据权利要求I所述的仿真表，其特征在于，所述仿真表是仿真压カ表或仿真温度表。
6.ー种故障仿真模拟系统，包括终端、网络接ロ、网络总线、仿真表，其中，所述仿真表是权利要求1-5中任一项所述的仿真表，所述终端通过网络接口和网络总线与所述仿真表连接。
7.根据权利要求6所述的故障仿真模拟系统，其特征在于，所述网络接ロ采用MAX485芯片，所述终端与所述仿真表之间采用RS-485协议通讯。
专利摘要一种仿真表和采用该仿真表的故障仿真模拟系统，其特征在于，包括表壳、表针、动力装置、传动装置、控制装置，其中，所述表针、传动装置、所述控制装置、控制信号插座安装在所述表壳中，所述动力装置安装所述仿真表外部表壳上；以及所述控制装置接受外部指令控制所述动力装置，从而完成所述仿真表的仿真转动。本实用新型能够模拟供水(或其它液、汽体)设备和系统出现特殊故障时压力的变化，进而真实反映当时发生故障时水(或其它液、汽体)的压力等数据，而且具有成本较低、高仿真性和高稳定性的优点。
文档编号G09B19/00GK202473000SQ20112053449
公开日2012年10月3日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者李业丽, 陆利坤 申请人:北京印刷学院