专利名称：控制系统演示仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种教学器具，特别是一种用于演示开环控制系统和闭环控制系统エ作状态的演示仪。
背景技术：
控制系统两种常见的控制方式为开环控制和闭环控制。开环控制系统通常包括控制器、执行器以及被控对象，系统根据被控对象所要求的输出量确定控制器的输入量，并将输入量赋予控制器，控制器根据输入量对执行器进行控制，被控对象在执行器的工作下达到系统要求的输出量。开环控制系统中信号的传递是单向的，其本身不能对理论输出量以及实际输出量之间的偏差进行调整和补偿，因此其精确度相对较低。闭环控制系统除了控制器、执行器以及被控对象外，还包括检测装置和比较器，也就是说系统的输入端和输出端 之间不仅能进行信号的顺向传递，控制系统还将输出端测得的实际输出量反馈到输入端，再通过比较器进行比较，将偏差值作为驱动控制器的信号，从而构成一条闭合回路。闭环控制系统引起控制精度及可靠性高而得到广泛应用。然而在正常教学过程中，由于理论的讲解较为抽象，使得学生在理解开环控制系统和闭环控制系统时较为困难，不能对这两种系统有个直观的认识。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种能够直观地对开环控制系统和闭环控制系统工作原理进行演示的演示仪。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。ー种控制系统演示仪，包括箱体，所述箱体内设置有控制台和放置水循环设备的空腔，所述水循环设备包括下水槽、水塔、以及用于连接下水槽和水塔的进水管和出水管，所述下水槽和水塔中均设置有水位传感器，所述进水管中设置有用于将下水槽中的水泵入水塔的水泵，所述出水管中设置有用于控制水塔中的水流入下水槽的放水阀门；
所述控制台内设置有电源模块、开环控制模块和闭环控制模块，控制台的控制面板上设置有电源开关、手自动切换开关、与开环控制模块连接的开环控制开关、与闭环控制模块连接的闭环控制开关以及与水位传感器连接的接线柱。本发明的改进在干所述水塔中的水位传感器设置为两个，用于监测水塔上水位的上水位传感器和用于监测水塔下水位的下水位传感器；所述下水槽中设置有用于监测下水槽水位的下水槽水位传感器。上述接线柱具体包括所述接线柱包括接线柱I、接线柱II和接线柱III，所述接线柱I与下水槽水位传感器连接，接线柱II与上水位传感器连接，接线柱III与下水位传感器连接。本发明的改进还在于所述控制台的控制面板上还设置有用于指示工作状态的指示灯。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下
本发明依据控制系统中开环控制和闭环控制的工作原理进行设计，能够直观地演示开环控制系统和闭环控制系统工作原理，使学生在学习过程中对这两种控制方式有个直观的认识，加深理解，以便尽快掌握控制系统中开环控制与闭环控制的区别，提高学习效率。
图I为本发明的组成结构示意图。其中I.下水槽，2.水塔，3.进水管，4.出 水管，5.放水阀门，6.水泵，7.电源开关，8.手自动切換开关，9.开环控制开关，10.下水槽水位传感器，11.接线柱I，12.上水位传感器，13.下水位传感器，14.接线柱II，15.接线柱III，16.闭环控制开关。A.电源指示灯，B.自动控制状态指示灯，C.开环控制指示灯，D.闭环控制指示灯。
具体实施例方式下面将结合具体实施例和附图，对本发明进行进一歩详细说明。ー种控制系统演示仪，如图I所示。包括箱体、以及设置箱体内的控制台和放置水循环设备的空腔。水循环设备包括下水槽I、水塔2、进水管3以及出水管4，进水管和出水管用于连接下水槽和水塔。进水管中设置有水泵6，用于将下水槽I中的水泵入水塔，出水管中设置有用于控制水塔2中的水流入下水槽I的放水阀门5。下水槽和水塔中均设置有水位传感器。其中水塔中的水位传感器设置为两个，上水位传感器12和下水位传感器13，上水位传感器用于监测水塔的上水位，下水位传感器用于监测水塔的下水位；下水槽中设置有下水槽水位传感器10，下水槽水位传感器用于监测下水槽的水位。下水槽水位传感器还可以更换其他传感器，如光感、位置控制器等，来完成控制系统工作原理演不。控制台位于箱体的下部，控制台内设置有电源模块、开环控制模块和闭环控制模块，控制台的控制面板上设置有电源开关7、手自动切换开关8、与开环控制模块连接的开环控制开关9、与闭环控制模块连接的闭环控制开关16以及与水位传感器连接接线柱。接线柱包括接线柱I、接线柱II和接线柱III。其中接线柱I与下水槽水位传感器连接，用于将下水槽水位传感器监测到的下水槽水位传输给开环控制模块；接线柱II与上水位传感器连接，用于将上水位传感器监测到的水塔的上水位传输给闭环控制模块；接线柱III与下水位传感器连接，用于将下水位传感器监测到的水塔的下水位传输给闭环控制模块。控制台的控制面板上还设置有用于用于指示工作状态的指示灯，指示灯包括指示灯A、指示灯B、指示灯C和指示灯D。其中指示灯A为电源指示灯，用于指示控制台的エ作状态，即当电源开关打开时，指示灯A同时点亮，当电源开关闭合时，指示灯A灭。指示灯B为自动控制状态指示灯，用于指示控制台是否处于自动控制状态，即当手自动切換开关处于手动工作状态时，指示灯B不亮，当手自动切换开关处于自动工作状态时，指示灯B点亮。指示灯C为开环控制指示灯，用于指示开环控制模块的工作状态，即当开环控制开关打开，开环控制模块工作时，指示灯C点亮，当开环控制开关关闭时，开环控制模块停止工作，指示灯C不亮。指示灯D为闭环控制指示灯，用于指示闭环控制模块的工作状态，当闭环控制开关打开，闭环控制模块工作时，指示灯D点亮，当闭环控制开关关闭时，闭环控制模块停止工作，同时指示灯D灭。箱体的顶部还设置有照明指示灯，照明指示灯并联设置在指示灯A的两端，当电源开关打开时，照明 指示灯同时点亮。本发明工作时，首先打开箱门，插上电源插头，打开电源开关，照明指示灯和电源指示灯A点亮，向下水槽中装入适量水，水位要高于下水槽水位传感器的设置位置。第一种工作状态将手自动切换开关拨至手动控制位置，此时水泵接通电源开始工作，水泵将下水槽中的水提升至水塔内，当水塔的水位达到要求的位置时将手自动切換开关关闭。第二种工作状态将手自动切换开关拨至自动控制位置，此时自动控制状态指示灯B点亮；此时打开开环控制开关，开环控制指示灯C点亮，将设置在控制台上的接线柱I与设置在下水槽中的下水槽水位传感器用导线连接起来，开环控制模块开始工作；然后打开放水阀门，将水塔中的水放入下水槽，当下水槽中的水位上升到下水槽水位传感器位置时，开环控制模块启动水泵开始工作，将下水槽中的水提升至水塔中；当水塔中的水位到达要求的水位吋，关闭开环控制开关，水泵停止工作。此种工作状态即为开环控制方式，同样能够实现水位的区间自动化控制。第三种工作状态将手自动切换开关拨至自动控制位置，此时自动控制状态指示灯B点亮；此时打开闭环控制开关，闭环控制指示灯D点亮，将设置在控制台上的接线柱II与设置在水塔内的任何ー个水位传感器连接，此时闭环控制模块开始工作；当水塔中的水位低于连接的水位传感器时，闭环控制模块启动水泵开始工作，将下水槽中的水提升至水塔中，当水塔的水位高于连接的水位传感器时，水泵停止工作。当需要结束演示时，关闭闭环控制开关即可。此种工作状态为闭环控制方式中的点式闭环控制，此种工作状态，会使水泵频繁启动，影响水泵的使用寿命。第四种工作状态将手自动切换开关拨至自动控制位置，此时自动控制状态指示灯B点亮；此时打开闭环控制开关，闭环控制指示灯D点亮，将设置在控制台上的接线柱II与设置在水塔内的上水位传感器连接，将接线柱III与下水位传感器连接，此时闭环控制模块开始工作；当水塔的水位低于下水位传感器吋，闭环控制模块启动水泵开始工作，向水塔中泵入水；当水塔的水位到达上水位传感器位置吋，闭环控制模块发出指令使水泵停止エ作。此种工作状态是典型的且控制方式最好的ー种闭环控制系统工作方式。
权利要求
1.一种控制系统演示仪，其特征在于包括箱体，所述箱体内设置有控制台和放置水循环设备的空腔，所述水循环设备包括下水槽(I)、水塔(2)、以及用于连接下水槽(I)和水塔(2)的进水管(3)和出水管(4)，所述下水槽(I)和水塔(2)中均设置有水位传感器，所述进水管中设置有用于将下水槽(I)中的水泵入水塔的水泵(6)，所述出水管中设置有用于控制水塔(2 )中的水流入下水槽(I)的放水阀门(5 ); 所述控制台内设置有电源模块、开环控制模块和闭环控制模块，控制台的控制面板上设置有电源开关(7)、手自动切换开关(8)、与开环控制模块连接的开环控制开关(9)、与闭环控制模块连接的闭环控制开关(16)以及与水位传感器连接的接线柱。
2.根据权利要求I所述的控制系统演示仪，其特征在于所述水塔(2)中的水位传感器设置为两个，用于监测水塔上水位的上水位传感器(12)和用于监测水塔下水位的下水位传感器(13);所述下水槽中设置有用于监测下水槽水位的下水槽水位传感器(10)。
3.根据权利要求I所述的控制系统演示仪，其特征在于所述接线柱包括接线柱I(11 )、接线柱II (14)和接线柱III (15)，所述接线柱I(Il)与下水槽水位传感器(10)连接，接线柱II (14)与上水位传感器(12)连接，接线柱III (15)与下水位传感器(13)连接。
4.根据权利要求I所述的控制系统演示仪，其特征在于所述控制台的控制面板上还设置有用于用于指示工作状态的指示灯。
全文摘要
本发明公开了一种控制系统演示仪，包括箱体，所述箱体内设置有控制台和放置水循环设备的空腔，所述控制台内设置有电源模块、开环控制模块和闭环控制模块，控制台的控制面板上设置有电源开关、手自动切换开关、与开环控制模块连接的开环控制开关、与闭环控制模块连接的闭环控制开关以及与水位传感器连接的接线柱。本发明能够直观地演示开环控制系统和闭环控制系统工作原理，使学生在学习过程中能够直观地认识这两种控制方式，以便尽快掌握控制系统中开环控制与闭环控制的区别，提高学习效率。
文档编号G09B23/18GK102708738SQ20121015730
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者朱敏豪, 潘娟湘, 邢怡生, 钱海川, 韩阳 申请人:无锡市市北高级中学