专利名称：开闭环控制系统教学仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学器具，特别是一种用于演示开环控制系统和闭环控制系统工作状态的教学仪器。
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。
发明内容本实用新型解决的技术问题是提供一种能够直观地演示开环控制系统和闭环控制系统工作原理的教学仪器。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。一种开闭环控制系统教学仪器，包括恒温箱、以及设置在恒温箱内的加热器和被加热体，所述被加热体上设置有用于实时监测被加热体温度的温度传感器，所述加热器的输入端通过开闭环控制开关分别与用于控制加热器工作状态的控制器和温控器相连；所述开闭环控制开关处于闭环控制状态时，温控器、加热器、被加热体、温度传感器以及温控器依次连接构成闭合回路，温控器用于根据输入的恒温值与温度传感器测量的温度值之差控制加热器的工作状态；所述开闭环控制开关处于开环控制状态时，控制器、加热器以及被加热体形成加热支路，控制器用于根据输入的恒温值控制加热器的工作状态。本实用新型的改进在于所述恒温箱上还设置有用于指示加热器工作状态的加热指示灯。本实用新型的进一步改进在于所述恒温箱上还设置有与温度传感器输出端连接的用于显示温度传感器所测温度的数码管。本实用新型的改进还在于所述控制器中设置有三个代表不同温度值的开关。由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。本实用新型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为本实用新型的组成结构示意图。图中虚线表示闭环控制系统回路，实线表示开环控制系统。
具体实施方式
下面将结合具体实施例和附图，对本实用新型进行进一步详细说明。一种用于演示开闭环控制系统的教学仪器，其结构如图I所示。包括恒温箱、以及 设置在恒温箱内的加热器、被加热体、温度传感器、数码管、温控器、控制器以及开闭环控制开关。其中控制器和温控器用于根据输入的恒温值，即恒温箱需要保持的温度值，控制加热器启动加热或停止加热。加热器用于加热被加热体，以保持恒温箱所需要的温度。温度传感器用于实时监测被加热体的温度，并通过数码管进行显示。开闭环控制开关用于选择恒温箱的加热方式是采用开环控制方式还是闭环控制方式。当开闭环控制开关处于开环控制状态时，控制器、加热器、被加热体以及温度传感器形成加热支路，控制器用于根据输入的恒温值控制加热器的工作状态。本实施例中控制器中设置有三个代表不同温度值的开关K1、K2、K3。根据开关选择的不同，选择恒温箱要求的不同恒温值。控制器根据选择的恒温值控制加热器启动加热或者停止加热，当被加热体的温度达到选择的恒温值时，加热器则停止加热，被加热体的温度通过温度传感器测量后，在数码管上进行显示。在此种开环控制方式下，当外界温度有变化导致恒温箱内的温度降低时，控制器则不能监测到，自然也不会启动加热器去加热被加热体。说明开环控制系统由于某种干扰信号的作用使输出量出现非正常状态时，系统本身没有自动纠正的能力，要进行纠正必须借助于人工。当开闭环控制开关处于闭环控制状态时，温控器、加热器、被加热体、温度传感器以及温控器依次连接构成闭合回路，温控器用于根据输入的恒温值与温度传感器测量的温度值之差控制加热器的工作状态。温控仪上设置有+/_键，可以通过使用“ + ”键提高温控器的温度值，即提高恒温箱的恒温值；当然也可以通过使用键降低温控器的温度值，即降低恒温箱的恒温值。温度传感器实时监测被加热体也即恒温箱的温度值，并分别传输给数码管和温控器。数码管用于显示测量的温度值；温控器则根据测量的实际温度值与输入的恒温值进行比较，当设定的恒温值大于恒温箱的实际温度值时，温控器会自动启动加热器进行加热，当测得实际温度值与设定的恒温值相等时，温控器则停止加热器进行加热。此种状态下的工作过程说明，在闭环控制方式下，不论何种原因造成系统的输出量偏离输入量，闭环控制系统都会产生控制作用来减小这一偏差。本实施例中恒温箱上还设置有加热指示灯，用于当加热器启动加热时点亮，指示加热器已经开始加热，当加热停止时，加热指示灯灭。可以很好地演示开环控制系统和闭环控制系统的工作原理，并将两者进行对比，加深学生在学习过程的理解。
权利要求1.一种开闭环控制系统教学仪器，其特征在于包括恒温箱、以及设置在恒温箱内的加热器和被加热体，所述被加热体上设置有用于实时监测被加热体温度的温度传感器，所述加热器的输入端通过开闭环控制开关分别与用于控制加热器工作状态的控制器和温控器相连；所述开闭环控制开关处于闭环控制状态时，温控器、加热器、被加热体、温度传感器以及温控器依次连接构成闭合回路，温控器用于根据输入的恒温值与温度传感器测量的温度值之差控制加热器的工作状态；所述开闭环控制开关处于开环控制状态时，控制器、加热器以及被加热体形成加热支路，控制器用于根据输入的恒温值控制加热器的工作状态。
2.根据权利要求I所述的开闭环控制系统教学仪器，其特征在于所述恒温箱上设置有用于指示加热器工作状态的加热指示灯。
3.根据权利要求I或2所述的开闭环控制系统教学仪器，其特征在于所述恒温箱上还设置有与温度传感器输出端连接的用于显示温度传感器所测温度的数码管。
4.根据权利要求I所述的开闭环控制系统教学仪器，其特征在于所述控制器中设置有三个代表不同温度值的开关。
专利摘要本实用新型公开了一种开闭环控制系统教学仪器，包括恒温箱、以及设置在恒温箱内的加热器和被加热体，所述被加热体上设置有用于监测被加热体实时温度的温度传感器，所述加热器的输入端通过开闭环控制开关分别与用于控制加热器工作状态的控制器和温控器相连。本实用新型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G09B23/16GK202534230SQ20122022297
公开日2012年11月14日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者周灵杰, 朱烽, 潘娟湘, 王玲 申请人:无锡市市北高级中学