专利名称：创新型电工电子一体化实验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验系统，尤其涉及一种创新型电工电子一体化实验系 统。
背景技术：
电工与电于技术是机械工程及自动化专业一门重要技术基础课，需要开设设计性 实验和综合应用性实验，为培养应用型和创新型人才服务。开发设计支持电工与电子技术 基础电路及应用的综合性实验和设计性实验，可以诱发学生的兴趣并通过实验较好地了解 和认识专业技术器件及其应用系统。现有技术中，许多工科院校买来的电工与电子技术本科教学实验台，实验台由电 源、电表、电路箱、连接电缆构成，分为电工实验台和电子实验箱，其中电子实验箱还分为模 拟电子实验箱和数字电子实验箱，固定放置在实验室。上述现有技术至少存在以下缺点不利于电工电子的综合教学、难以与理论授课相结合、难以开展综合应用性和创 新设计性实验。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种利于电工电子的综合教学、能够与理论授课相结 合、便于开展综合应用性和创新设计性实验的创新型电工电子一体化实验系统。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的本实用新型的创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，包括电源模块、仪表 模块、电工电子一体化综合应用性实验模块、电工电子一体化创新设计性实验模块、负载模 块。由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的创新型电工电子 一体化实验系统，由于包括电源模块、仪表模块、电工电子一体化综合应用性实验模块、电 工电子一体化创新设计性实验模块、负载模块。利于电工电子的综合教学、能够与理论授课 相结合、便于开展综合应用性和创新设计性实验。
图1为本实用新型创新型电工电子一体化实验系统的结构示意图；图2为本实用新型中电源模块的结构示意图；图3为本实用新型中电工电子一体化综合应用性实验模块的结构示意图。图3中U1、时钟电路，U2、信号源，U3、CPU单元，U4、PWM及脉冲信号源，U5、比例 (P)运算，U6、积分(I)运算，U7、微分(D)运算，U8、加减法运算及PID合成，U9、同相比较 器，U10、反相比较器，U11、低通滤波器，U12、高通滤波器，U13、三极管分立元件基本放大电 路，U14、R-L-C网络，U15、负载驱动电路单元，U16、接口转换区。
具体实施方式
本实用新型的创新型电工电子一体化实验系统，其较佳的具体实施方式
如图1所 示，包括5个模块电源模块、仪表模块、电工电子一体化综合应用性实验模块、电工电子一 体化创新设计性实验模块和负载模块，下面对各个模块进行详细的描述。电源模块如图2所示，包括交流电源和直流电源，有恒流源、恒压源，有正、负极性电源，还 有不同电压和容量的电源，完全满足本科电工与电子技术的各种实验对电源的要求。其 中交流电源单元，考虑到理论课教室不具备三相交流电，因此采用移相技术，将单相 交流电变成三相交流电，并且具有适当的功率。此单元可支持交流电路和三相电路的教学， 扩充学生对三相电源的认识；直流电源单元，为开展直流电路教学，需要提供直流电源；电子技术部分要学习直 流稳压电源技术，因此开发设计三相整流和单相整流单元，构成直流稳压电源单元，该单元 的输入来自交流电源单元，此单元可购买恒压源和恒流源。仪表模块该模块包括数字直流电流表、数字直流电压表、数字交流电流表、数字交流电压表 和数字功率表等，可以测量直流电路和交流电路的电流、电压、功率及功率因数等。电工电子一体化综合应用性实验模块如图3所示，该模块从交流到直流，从电工到电子，从电子到负载，实现电工电子 一体化综合应用系统，从而完成一定的实验。具体可以包括直流电路分析方法设计性验证实验电路单元由电源模块提供直流电源，配置系 列电阻网络，可以现场连接不同电路，完成支路电流法、结点电压法、戴维宁定理、诺顿定 理、叠加定理、电源等效变换等实验。这些实验，需要一定的设计准备，因此具有验证和设计 相结合的意义，即学生自己设计出实验验证电路，按自己设计的电路连线。R、L、C交流电路设计性验证实验单元由交流电源和系列R、L、C元件构成，可以 分析电路特性(电压和电流的关系、功率关系、功率因数等)，并采取措施，改善电路特性。电工技术综合应用性实验单元恰当组合电源模块、电阻网络、R、L、C元件和负载 模块，可以搭建综合应用系统，完成综合应用性实验。因为需要即时搭建，因此需要设计准 备，具有设计性实验的意义。电子技术验证性、设计性、综合应用性实验单元由信号源、基本放大电路、滤波电 路、PID电路、模拟信号驱动电路、数字信号驱动电路，可以驱动负载模块，完成电子技术的 验证性和综合应用性实验。该实验也需要设计准备，具有设计性实验的意义。电工电子一体化创新设计性实验模块学生可以根据自己的兴趣，设计电工技术应用电路，也可以设计电子技术应用电 路，然后利用电源模块、负载模块、综合应用性实验模块、仪表模块和空白面包板等，搭建应 用电路并进行必要实验。此模块以空白面包板为中心，可以激励学生大胆发挥。负载模块考虑到电工直流应用电路、电工交流应用电路，负载模块由直流负载和交流负载两大类。考虑到开放性实验的安全问题，负载容量取安全范围之内。该模块包括单相交流电 动机、直流电动机、步进电动机、电磁铁、220v灯泡、继电器、接触器等，可以与电源模块、综 合应用性实验模块、仪表模块和创新设计性模块构成电工电子应用系统，开展相应的实验。本实用新型的创新型电工电子一体化实验系统能够取得以下效果便携、可移动，方便应用于课堂理论教学；采用模块拼接，由交流到直流，由电工到电子，可构对象系统，支持综合应用性实 验；配备元器件、焊接工具等，可现场搭接电路，支持创新设计性实验；电路模块元器件可视，使学生对实验系统本身产生好感；可开展验证性实验。本实用新型的适用范围是由于非电工程类本科专业众多，电工电子技术课程分 为多课时(约150课时)和少课时(约60课时)2种，本实用新型考虑机械工程及自动化 专业比较普遍，电工与电子技术举足轻重，课程效果对学生能力影响较大，因此本实用新型 尤其面向机械工程及自动化专业。本实用新型为提高电工电子教学质量，使教学活动对学生具有较强的吸引力，改 进现有的教学条件和方法，特别是使实验设备和装置适宜于开展综合应用性实验和创新设 计性实验。采用模块化结构，方便移动、易于改进；可以应用于实验室，也可带入理论课堂； 可以进行验证性实验、综合应用性实验和创新设计性实验，培养创新意识和能力。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，包括电源模块、仪表模块、电工电子一体化综合应用性实验模块、电工电子一体化创新设计性实验模块、负载模块。
2.根据权利要求1所述的创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，所述电源模 块包括交流电源单元和直流电源单元。
3.根据权利要求2所述的创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，所述电源模 块包括恒流源、恒压源、正极性电源、负极性电源。
4.根据权利要求1所述的创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，所述仪表模 块包括数字直流电流表、数字直流电压表、数字交流电流表、数字交流电压表和数字功率 表。
5.根据权利要求1所述的创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，所述电工电 子一体化综合应用性实验模块包括以下单元直流电路分析方法设计性验证实验电路单元、R、L、C交流电路设计性验证实验单元、电 工技术综合应用性实验单元。
6.根据权利要求1所述的创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，所述电工电 子一体化创新设计性实验模块能够连接电源模块、负载模块、电工电子一体化综合应用性 实验模块和仪表模块的空白面包板。
7.根据权利要求1所述的创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，所述负载模 块包括直流负载和交流负载。
8.根据权利要求7所述的创新型电工电子一体化实验系统，其特征在于，所述负载模 块包括单相交流电动机、直流电动机、步进电动机、电磁铁、220V灯泡、继电器、接触器。
专利摘要本实用新型公开了一种创新型电工电子一体化实验系统，包括电源模块、仪表模块、电工电子一体化综合应用性实验模块、电工电子一体化创新设计性实验模块、负载模块。采用模块化结构，利于电工电子的综合教学、能够与理论授课相结合、便于开展综合应用性和创新设计性实验。方便移动、易于改进，可以应用于实验室，也可带入理论课堂，可以进行验证性实验、综合应用性实验和创新设计性实验，培养创新意识和能力。
文档编号G09B25/02GK201673628SQ20092024685
公开日2010年12月15日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者陈宝江 申请人:北京建筑工程学院