电工实训仿真系统的制作方法

电工实训仿真系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电工实训仿真系统，包括输出终端、主控制器、从控制器、电工柜及投影仪。与现有技术相比，本实用新型电工实训仿真系统在输出终端中安装有电工实训仿真软件，可以对电工实训进行仿真并在投影仪中显示，同时，输出终端在进行电工实训仿真时还会向主控制器发送仿真命令，主控制器将接收到的仿真命令进行处理后发射出去，任意个从控制器接收并处理仿真命令后控制相应的电工柜进行实际的实验操作，从而实现了在提供电工实验动画仿真效果的同时、向学生展示实际的操作过程，增强了学生的感官认识，方便了学生更为深刻、透彻地理解实验内容，同时有效地激发了学生对实验、实践的兴趣和设计创新的欲望，提高了教学效果。
【专利说明】电工实训仿真系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电子实验仿真系统，更具体地涉及一种电工实训仿真系统。【背景技术】
[0002]电工实训是高等学校里电子工程学院的一门实训课程，是电子类专业的一个重要的教学环节，它在理论联系实际、提高学生的动手能力、贴近社会实际工作环境中发挥着十分重要的作用。然而在电工实训的技能教学实践当中，我们发现教学目标与教学效果存在着比较大的差距，这主要是因为:在上课时，老师讲解电工的理论知识和实验时，一般是通过PPT或FLASH动画仿真向学生展示实验操作的具体过程，但是PPT或FLASH动画仿真与实际操作实验之间仍存在着很大的差距，通过观看PPT或FLASH动画仿真进行教学时，学生很难深刻的理解实验的实际操作，从而导致于学生做实验时，由于无法透彻的理解老师所讲的实验内容，达不到预期的教学效果。
[0003]因此，急需一种在提供电工实验动画仿真效果的同时、向学生展示实际操作的系统，以方便学生更为深刻、透彻地理解实验内容，达到更好的教学效果。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种电工实训仿真系统，以实现在提供电工实验动画仿真效果的同时、向学生展示实际的操作过程，增强学生的感官认识，以方便学生更为深刻、透彻地理解实验内容，同时有效地激发学生对实验、实践的兴趣和设计创新的欲望，提高教学效果。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供了一种电工实训仿真系统，包括:用于输出仿真命令的输出终端，与所述输出终端连接、用于接收并处理所述仿真命令以及将处理后的所述仿真命令发射出去的主控制器，与所述主控制器连接、用于接收并处理所述仿真命令进而控制相应的电工柜进行实际操作的至少一从控制器，与所述从控制器一一对应、用于在所述从控制器的控制下进行实际操作的电工柜，以及与所述输出终端连接、用于实时显示所述输出终端的仿真界面的投影仪。
[0006]与现有技术相比，本实用新型电工实训仿真系统在输出终端中安装有电工实训仿真软件，可以对电工实验进行仿真并在投影仪中显示，同时，输出终端在进行电工实训仿真时还会向主控制器发送仿真命令，主控制器将接收到的仿真命令进行处理后发射出去，任意个从控制器接收并处理仿真命令后控制相应的电工柜进行实际的实验操作，从而实现了在提供电工实验动画仿真效果的同时、向学生展示实际的操作过程，增强了学生的感官认识，方便了学生更为深刻、透彻地理解实验内容，同时有效地激发了学生对实验、实践的兴趣和设计创新的欲望，提高了教学效果。
[0007]较佳地，所述主控制器包括与所述输出终端连接、用于接收并处理所述仿真命令的第一接收处理单元，以及与所述第一接收处理单元连接、用于将处理后的所述仿真命令发射出去的发射单元。[0008]较佳地，所述第一接收处理单元包括USB接口 Jl_l、射频芯片Ul_l、电阻Rl_l、电容 C16_1、C17_1、C18_1、C19_1、C20_1 以及晶振 Yl_l、Y2_l，所述射频芯片 Ul_l 的脚 1、2、
3、4分别与所述USB接口 Jl_l的脚1、2、3、4连接，所述射频芯片Ul_l的脚10、21、24、31、39、27、28、29与电源VDD连接，所述射频芯片Ul_l的脚30、40分别通过所述电阻Rl_l、所述电容C16_l接地，所述容C17_l、C18_l与所述晶振Yl_l构成所述射频芯片Ul_l的一时钟电路并通过所述射频芯片Ul_l的脚22、23输入，所述电容C19_1、C20_1与所述晶振Y2_l构成所述射频芯片Ul_l的另一时钟电路并通过所述射频芯片Ul_l的脚32、33输入。
[0009]较佳地，所述发射单元包括电感L2_l、L3_l、L4_l、电容C9_l、C10_l、Cll_l、C12_l、C13_l、C14_l、C15_l以及天线El_l，所述射频芯片Ul_l的脚25,26分别与所述电容C9_1、C10_1的一端连接，所述电容C9_l的另一端与所述电感L2_l、L3_l及所述电容C12_l的一端连接，所述电容C10_l的另一端与所述电感L2_l的另一端及所述电感L4_l、电容Cll_l的一端连接，所述电感L3_l的另一端及所述电容Cll_l的另一端接地，所述电容C12_l的另一端、所述电感L4_l的另一端均与所述电容C13_l、C15_l的一端连接，所述电容C15_l的另一端与所述电容C14_l的一端及天线El_l连接，所述电容C13_1、C14_1的另一端接地。
[0010]较佳地，所述从控制器包括依次连接的第二接收处理单元、数字处理单元、开关单元以及接口单元，所述第二接收处理单元与所述发射单元连接，所述接口单元与所述电工柜连接。
[0011]较佳地，所述数字处理单元包括逻辑芯片U2_2，所述逻辑芯片U2_2的脚50、49、46、44、43、42、39、38、34、33、32、31、30、28、11、10、7、3、2、1 与所述第二接收处理单元连接、用于接收来自所述第二接收处理单元处理后的所述仿真命令，所述逻辑芯片U2_2的脚99、100、101、103、104、105、106、I10、I11、I12、I13、I14、I15、I19、120、121、124、125、126、127、128、129、132、133、135、136、137、138、141、142、143、144 与所述开关单元连接，用于控制所述开关单元的工作状态。
[0012]较佳地，所述开关单元具体为继电器开关单元，所述继电器开关单元通过所述接口单元与所述电工柜中的元件连接。
[0013]较佳地，所述电工柜中的所述元件包括交流接触器、时间继电器、中间继电器、开关以及按钮。
[0014]较佳地，所述主控制器与所述从控制器之间通过Zigbee网络连接。
[0015]通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1为本实用新型电工实训仿真系统一优选实施例的示意图。
[0017]图2为图1中电工实训仿真系统的结构框图。
[0018]图3为图2中主控制器的电路图。
[0019]图4为图2中从控制器中第二接收处理单元和接口单元的电路图。
[0020]图5为图2中从控制器中数字处理单元的电路图。
[0021]图6为图2中从控制器中开关单元的电路图。[0022]图7为本实用新型进行点动控制实验仿真时的仿真界面示意图。
[0023]图8为本实用新型进行双重联锁正反转控制实验仿真时的仿真界面示意图。
【具体实施方式】
[0024]现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0025]请参考图1，描述了本实用新型电工实训仿真系统20—优选实施例的示意图。如图1所示，电工实训仿真系统20包括输出终端10、主控制器12、从控制器14、电工柜16以及投影仪18。其中每一电工柜16对应与一从控制器14连接，本实用新型中可以包括任意多组由从控制器14和电工柜16构成的组合，从而可以通过主控制器12同时控制多个电工柜16的操作，主控制器12与从控制器14之间通过Zigbee网络连接。具体地，每一电工柜16中包括交流接触器、时间继电器、中间继电器、开关、按钮等多个元件以及具体的电路实物，从控制器14与对应电工柜16中的各个元件连接、通过控制各个元件的工作状态进而可以控制电工柜16中的电路实物间进行自动接线等操作，使电工柜16在输出终端10进行仿真实验的同时同步进行相应的实际操作，使学生更加方便的理解实验操作过程。
[0026]工作时，用户在输出终端10中打开电工实训仿真软件，选择对某一电工实验进行仿真操作后，输出终端10中显示的仿真界面在投影仪10中实时显示，同时，输出终端10会根据电工实训仿真软件实时输出一系列的仿真命令到主控制器12，主控制器12接收并处理仿真命令后将处理后的仿真命令发射出去，各个从控制器14接收由主控制器12发射的仿真命令并控制相应的电工柜16进行同步的仿真操作，实现了在提供电工实验动画仿真效果的同时、向学生展示实际的操作过程，方便了学生更为深刻、透彻地理解实验内容，增强了学生的感观认识，有效地激发了学生的实验、实践的兴趣和设计创新的欲望，进而可以提闻教学效果。
[0027]其中输出终端10为移动终端(笔记本)或台式电脑等终端设备，本实施例中以输出终端10为笔记本电脑为例进行说明。此外需注意的是，主控制器12可以同时控制所有电工柜16的操作，也可以只控制某一或某几个电工柜16的实际操作，从而可以实现有针对性的对某一同学或某多个同学进行教学。
[0028]请参考图2，描述了本实用新型电工实训仿真系统20的结构框图。如图2所示，电工实训仿真系统20包括输出终端10、主控制器12、从控制器14、电工柜16以及投影仪18。输出终端10通过VGA接口连接到投影仪18、通过USB接口连接到主控制器12，主控制器12与从控制器14之间通过Zigbee网络连接。具体地，主控制器12包括第一接收处理单元121及发射单元122，第一接收处理单元121用于接收输出终端10输出的一系列仿真命令并对仿真命令进行处理，发射单元122用于将处理后的仿真命令发射出去；从控制器14包括第二接收处理单元141、数字处理单元142、开关单元143以及接口单元144，第二接收处理单元141用于接收来自发射单元122的仿真命令、对仿真命令进行处理后传递给数字处理单元142，数字处理单元142对接收的仿真命令进行数字处理并将进行数字处理后的仿真命令传递给开关单元143以实现对开关单元143的控制，其中开关单元143通过接口单元144与电工柜16连接，从而控制开关单元143的过程即实现了控制电工柜16进行实际操作的过程。[0029]请参考图3，描述了图2中主控制器12的电路图。如图3所示，第一接收处理单元121包括USB接口 Jl_l、射频芯片Ul_l、电阻Rl_l、电感Ll_l、电容Cl_l、C2_l、C3_l、C4_l、C5_l、C6_l、C7_l、C8_l、C16_l、C17_l、C18_l、C19_l、C20_l 以及晶振 Yl_l、Y2_l。其中射频芯片Ul_l具体为无线射频芯片CC2530，由于CC2530结合了一个完全集成的、高性能的RF收发器与一个8051微处理器，故无线射频芯片CC2530可以接收来自输出终端10的仿真命令、对仿真命令进行处理及发射。更具体地，射频芯片Ul_l的脚1、2、3、4分别与USB接口 Jl_l的脚1、2、3、4连接，以实现射频芯片Ul_l通过USB接口 Jl_l与输出终端10连接、接收输出终端10输出的仿真命令；射频芯片Ul_l的脚10与电容C2_1、C8_1及电感Ll_l的一端连接，射频芯片Ul_l的脚21与电容C3_1、C8_1及电感Ll_l的一端连接，射频芯片Ul_l的脚24与电容C4_l、C8_l及电感Ll_l的一端连接，射频芯片Ul_l的脚31与电容C7_l、C8_l及电感Ll_l的一端连接，射频芯片Ul_l的脚39与电容Cl_l、C8_l及电感Ll_l的一端连接，射频芯片Ul_l的脚27、28、29连接在一起后与电容C5_l、C6_l、C8_l及电感 Ll_l 的一端连接，电容(:1_1、02_1、03_1、04_1、05_1、06_1、07_1、08_1 的另一端接地，电感Ll_l的另一端与电源VDD连接，射频芯片Ul_l的脚30、40分别通过电阻Rl_l、电容C16_l接地，射频芯片Ul_l的脚41接地；此外，电容C17_1、C18_1与晶振Yl_l构成射频芯片Ul_l的一时钟电路并通过射频芯片Ul_l的脚22、23输入，电容C19_l、C20_l与晶振Y2_l构成射频芯片Ul_l的另一时钟电路并通过射频芯片Ul_l的脚32、33输入。
[0030]如图3 所示，发射单元 122包括电感1^2_1、1^3_1、1^4_1、电容09_1、(:10_1、(:11_1、C12_1、C13_1、C14_1、C15_1以及天线El_l，发射单元122用于接收经射频芯片Ul_l处理后的仿真命令并通过天线El_l发射出去。更具体地，射频芯片Ul_l的脚25与电容C9_l的一端连接，电容C9_l的另一端与电感L2_1、L3_1及电容C12_l的一端连接，射频芯片Ul_l的脚26与电容C10_l的一端连接，电容C10_l的另一端与电感L2_l的另一端及电感L4_l、电容Cll_l的一端连接，电感L3_l的另一端接地，电容Cll_l的另一端接地，电容C12_l的另一端、电感L4_l的另一端均与电容C13_l、C15_l的一端连接，电容C15_l的另一端与电容C14_l的一端及天线El_l连接，电容C13_l、C14_l的另一端接地。
[0031]其中上述电阻Rl_l 为 56K,电感 L1_1、L3_1、L4_1 为 2u，L2_l 为 2.2u,电容 Cl_l 为lu, C2_1、C3_1、C4_1、C5_1、C7_1 为 0.lu, C6_l 为 220p, C8_l 为 2.2u, C9_1、C10_1 为 18p,Cll_l、C12_l 为 lp, C13_l、C14_l、C15_l 为 2.2p,电容 C16_l 为 lu,电容 C17_l、C18_l 为27p,电容 C19_1、C20_1 为 15p，晶振 Yl_l 为 32MHz，Y2_l 为 32.768KHz，天线 El_l 为 50oh。其中，电阻的单位为欧(Ω )，电容的单位为法(F)，电感的单位为享(L)。
[0032]请参考图4，描述了图2中从控制器14中第二接收处理单元141和接口单元144的电路图。如图4所示，第二接收处理单元141包括射频芯片U8_2、电源接口 J3_2、电阻R10_2、电感 L1_2、L2_2、L3_2、L4_2，电容 C17_2、C18_2、C19_2、C20_2、C21_2、C22_2、C23_2、C24_2、C25_2、C26_2、C27_2、C28_2、C29_2、C30_2、C31_2、C32_2、C33_2、C34_2、C35_2、C36_2、晶振Y2_2、Y2_2以及天线El_2。其中射频芯片U8_2为无线射频芯片CC2530，需注意的是，无线射频芯片CC2530既可以作为发射芯片、也可以作为接收芯片，在从控制器14的电路中，无线射频芯片CC2530作为接收芯片，而在主控制器12的电路中则作为发射芯片。更具体地，第二接收处理单元141的电路连接关系与主控制器12的电路连接关系相似，如图3所示，此处不再详细说明。此外，第二接收处理单元141通过射频芯片U8_2的脚20、12、13、14、15、16、17、18、19、37、38、、5、6、7、8、9、11、34、35、36 与数字处理单元 142 连接，用于将处理后的仿真命令传递给数字处理单元142，电源接口 J3_2提供+5V电源。
[0033]请参考图5，描述了数字处理单元142的电路图。如图5所示，数字处理单元142包括逻辑芯片 U2_2、FPGA 下载接 口 Jl_2、晶振 Ul_2、集成芯片 Ul_2、U3_2、U4_2、U5_2、U6_2、U7_2、电阻 Rl_2、R2_2、R3_2、R4_2、R5_2、R6_2、R7_2、R8_2、R9_2、电容 Cl_2、C2_2、C3_2、C4_2、C5_2、C6_2、C7_2、C8_2、C9_2、C10_2、Cll_2、C12_2、C13_2、C14_2、C15_2、C16_2 以及发光二极管0101。逻辑芯片似_2的脚50、49、46、44、43、42、39、38、34、33、32、31、30、28、11、
10、7、3、2、1分别与射频芯片 U8_2 的脚 20、12、13、14、15、16、17、18、19、37、38、、5、6、7、8、9、
11、34、35、36连接，用于接收射频芯片U8_2输出的仿真命令；逻辑芯片U2_2的脚99、100、101、103、104、105、106、I10、I11、I12、113、114、115、119、120、121、124、125、126、127、128、129、132、133、135、136、137、138、141、142、143、144 与开关单元 143 连接，用于控制开关单元143的工作状态。此外，逻辑芯片U2_2的外围电路具体为:逻辑芯片U2_2的脚91与电阻Rl_2的一端连接，电阻Rl_2的另一端与集成芯片Ul_2的输出脚3连接，集成芯片Ul_2的脚4与电源+3.3V及电容Cl_2的一端连接，电容Cl_2的另一端与FPGA下载接口 Jl_2的脚I及集成芯片Ul_2的脚2连接后接地GND ；FPGA下载接口 Jl_2的脚2与电源+3.3V连接，FPGA下载接口 Jl_2的脚3与电阻R2_2的一端及逻辑芯片U2_2的脚15连接，FPGA下载接口 Jl_2的脚4与电阻R7_2的一端及逻辑芯片U2_2的脚16连接，FPGA下载接口 Jl_2的脚5与电阻R3_2的一端及逻辑芯片U2_2的脚18连接，FPGA下载接口 Jl_2的脚6与逻辑芯片U2_2的脚20连接，逻辑芯片U2_2的脚9、14、92分别与电阻R4_2、R5_2、R6_2的一端连接，电阻R2_2、R3_2、R4_2、R5_2、R6_2的另一端与逻辑芯片U2_2的脚96及电源+3.3V连接，电阻R7_2的另一端与逻辑芯片U2_2的脚21、94、97连接后接地GND ;逻辑芯片U2_2的脚 17、26、40、47、56、62、81、93、117、122、130、139 连接在一起后与集成芯片 U3_2 的脚 3、7、8及电容C2_2的一端连接，电容C2_2的另一端接地，集成芯片U3_2的脚4接地，集成芯片U3_2的脚6、1、5分别与逻辑芯片U2_2的脚12、8、6连接，集成芯片U3_2的脚2通过电阻R8_2与逻辑芯片U2_2的脚13连接；逻辑芯片U2_2的脚17、26、40、47、56、62、81、93、117、122、130、139连接在一起后还与集成芯片U4_2的脚2、集成芯片U5_2的脚3、集成芯片U6_2的脚3连接，集成芯片U4_2的脚与电源+3.3V及电容C4_2的一端连接，电容C4_2的另一端与集成芯片U4_2、U5_2、U6_2的脚I连接，集成芯片U4_2的脚I通过电容C3_2与集成芯片U4_2的脚3连接，集成芯片U4_2的脚3与电源+5V连接，电容C5_2与电容C6_2并联后的一端与集成芯片U6_2的脚I连接、另一端与集成芯片U6_2的脚2以及逻辑芯片U2_2的脚35连接，集成芯片U6_2的脚I接地，集成芯片U5_2的脚1、2之间通过电容C7_2连接，集成芯片U5_2的脚2与逻辑芯片U2_2的脚5、29、45、61、78、102、116、134、37、109及电源+1.2V以及电容C8_2、C9_2的一端连接，电容C8_2、C9_2的另一端接地，逻辑芯片U2_2的35、107连接在一起后与电容C10_2的一端连接，电容C10_2的另一端接地，逻辑芯片U2_2的 36、108、4、19、22、27、41、48、57、63、79、82、95、118、123、131、140连接在一起后接地且与发光二极管DlOl的阴极以及电容C12_2、C13_2、C14_2、C15_2、C16_2的一端连接，发光二极管DlOl的阳极通过电阻R9_2与电源+3.3V连接，电容C12_2、C13_2、C14_2、C15_2的另一端与电源+3.3V连接，电容C16_2的另一端与电源+1.2V连接，逻辑芯片U2_2的脚59、60、64、65分别与集成芯片U7_2的脚1、2、5、6连接，逻辑芯片U2_2的脚3与电源+3.3V连接，逻辑芯片U2_2的脚7、8与电源+3.3V及电容Cll_2的一端连接，电容Cll_2的另一端接地，逻辑芯片U2_2的脚4接地。
[0034]请参考图6，描述了开关单元143的电路图。如图6所示，本实施例中开关单元143具体为继电器开关单元，包括继电器Κ1_2、Κ2_2、Κ3_2、Κ4_2、Κ5_2、Κ6_2、Κ7_2、Κ8_2、Κ9_2、Κ10_2、Κ11_2、Κ12_2、Κ13_2、Κ14_2、Κ15_2、Κ16_2、Κ17_2、Κ18_2、Κ19_2、Κ20_2、Κ21_2、Κ22_2、Κ23_2、Κ24_2、Κ25_2、Κ26_2、Κ27_2、Κ28_2、Κ29_2、Κ30_2、Κ31_2、Κ32_2，且各个继电器的的型号为BRS-1A05。继电器Kl_2至Κ32_2的脚3分别与逻辑芯片U2_2的脚99、100、101、103、104、105、106、110、111、112、113、114、115、119、120、121、124、125、126、127、128、129、132、133、135、136、137、138、141、142、143、144 连接，继电器 Kl_2 至 K32_2 的脚 5 接地，继电器Kl_2至Κ32_2的脚1、脚7与接口单元144连接，实现了逻辑芯片U2_2通过控制开关单元143中各个继电器的开关状态、进而控制电工柜16中各部分元件的工作状态，进行实际操作仿真。
[0035]请参考图4，接口单元144包括接线端子接口 J2_2，通过接线端子接口 J2_2实现了开关单元143与电工柜16中各部分元件的连接。具体地，继电器Kl_2至K32_2的脚I分别与接线端子接口 J2_2的接口 Kl_l至K32_l连接、继电器Kl_2至Κ32_2的脚7分别与接线端子接口 J2_2的接口 Kl_2至Κ32_2连接，接线端子接口 J2_2上对应每一接口的插口与电工柜16中的各元件(如交流接触器、时间继电器、中间继电器、按钮或开关等)连接，接口单元144根据开关单元143的中各个继电器的开关状态进而控制电工柜16中各元件的工作状态，使电工柜16中的实物进行相应的自动连线等操作，从而实现了电工柜16根据仿真实验进行同步的实际操作，如:当输出终端10中仿真软件上的某一按扭按下去时，投影仪18上的FLASH动画便实时运转起来，同时，电工柜16中的器件也和动画一样运转起来，从而实现同步演示教学。
[0036]上述晶振Ul_2 为 100MHz，Yl_2 为 32MHz, Υ2_2 为 32.768ΚΗζ,逻辑芯片 U2_2、的型号为 EP4CE6E22C8N，集成芯片 U3_2、U4_2、U5_2、U6_2、U7_2 的型号分别为 EPCS4、LM1117_3.3、LM1117_1.2、LM1117_2.5、FM25V01-G，射频芯片 U8_2 的型号为 CC2530,电阻Rl_2、R8_2 为 22，R2_2、R3_2、R4_2、R5_2、R6_2、R7_2 为 IK, R9_2 为 330，R10_2 为 56K,电容 Cl_2、C2_2、C6_2、C8_2、C9_2、C10_2、Cll_2、C12_2、C13_2、C14_2、C15_2、C16_2、C18_2、C19_2、C20_2、C21_2、C23_2 为 0.lu, C3_2、C4_2、C5_2、C7_2 为 IOu, C17_2 为 lu, C22_2 为220p, C24_2、C28_2、C29_2、C30_2 为 2.2u, C25_2、C26_2 为 18p, C27_2、C36_2 为 lp, C31_2为 lu, C32_2、C33_2 为 27p, C34_2、C35_2 为 15p，天线 El_2 为 50oh,电感 Ll_2、L3_2、L4_2为 2u, L2_2 为 2.211，继电器1(1_2、1(2_2、1(3_2、1(4_2、1(5_2、1(6_2、1(7_2、1(8_2、1(9_2、1(10_2、Kll_2、K12_2、Κ13_2、Κ14_2、Κ15_2、Κ16_2、Κ17_2、Κ18_2、Κ19_2、Κ20_2、Κ21_2、Κ22_2、Κ23_2、Κ24_2、Κ25_2、Κ26_2、Κ27_2、Κ28_2、Κ29_2、Κ30_2、Κ31_2、Κ32_2 的型号为 BRS-1A05。其中，电阻的单位为欧(Ω )，电容的单位为法(F)，电感的单位为享(L)。
[0037]请参考图7，描述了本实用新型电工实训仿真系统20进行点动控制实验仿真时仿真界面的示意图。如图7所示，当在输出终端10的电工实训仿真软件中点击选择点动控制实验后，则在输出终端10以及投影仪18中会显示如图7所示的界面，该界面包括三个部分:原理图区、接线图区以及操作提示区。其中操作提示区中指示用户进行点动控制实验时需要执行的操作，如图7所示，需要用户执行的操作为:“按QS接通电源”以及“按SB启动电机”;在原理图区显示的是电路动态原理图，当前原理图区所示为某一状态下的电路原理图，根据用户在操作区中的操作，原理图区显示的电路图会发生相应变化，接线图区也称为操作区，为用户根据操作提示区中的提示进行操作的区域，如:当用鼠标点击并按住接线图区中的按扭SB时，原理图区中的按钮SB会合上，交流接触器的主触头KM也会合上，同时原理图区的电动机会转动起来，松开鼠标点击的按扭SB时，原理图区的SB断开，交流接触器失电，交流接触器主触头KM断开，原理图区的电动机停止运转。在这软件动画运行的同时，当用鼠标点击并按住接线图区的按扭SB时，输出终端10通过USB接口向第一接收处理单元121输出对应的仿真命令，第一接收处理单元121进行接收、处理并将处理后的仿真命令发射出去，第二接收处理单元141通过Zigbee网络接收到仿真命令并进行处理后经由数字处理单元142控制开关单元143中相应继电器的状态，在本实施电路中，只需用到一个继电器开关，继电器开关与按扭SB并联，通过数字处理单元142控制继电器的状态，进而实现对按钮SB的控制，使得老师在操作动画进行仿真时，电工柜16中的实际电路也进行相应的实际操作(如连线操作等)，这时，电工柜16中的的电机也会如仿真软件中的的电机一样运转起来，松开鼠标点击的按扭SB时，电工柜16中的的电机也会像如仿真软件中的电机一样停止运转，从而实现动画和实际操作的同步。
[0038]请参考图8，描述了本实用新型电工实训仿真系统20进行双重联锁正反转控制实验时的仿真界面示意图。如图8所示，当在输出终端10的电工实训仿真软件中点击选择双重联锁正反转控制实验后，则在输出终端10以及投影仪18中会显示如图8所示的界面，该界面包括三个部分:原理图区、接线图区以及操作提示区。本实施例中，有两个按钮SB2和两个SB3，他们是复合按扭，在电工柜16的实际接线中，用到四个继电器开关来代替按钮SB2和SB3，当鼠标按下按扭SB2并松开时，KMl控制端线圈得电，这时KMl辅助触点由常开变常闭，常闭变常开，形成自锁和互锁，这时，KMl主触点合上，KM2主触点KM2打开，电动机正转，当鼠标按下按钮SB3并松开时，SB3复合按扭一个合上，一个打开，使KMl控制线圈失电，KMl辅助触点常开变常闭，常闭变常开，KMl主触点断开，电机停止正转，同时，因为SB3合上，KM2控制线圈得电，KM2辅助触点由常开变常闭，常闭变常开，形成自锁和互锁，KM2主触头合上，电机反转，按一下按钮SB1，控制电路失电，电机停止。与进行点动控制实验类似，进行双重联锁正反转控制实验时，在老师操作仿真软件的同时，会通过USB接口向主控制器12发送仿真命令，主控制器12对仿真命令进行处理后发射出去，从控制器14通过Zigbee网络接收仿真命令并处理，之后通过数字处理单元142控制开关单元143 (继电器)、进而控制电工柜16中的各元件，在本实施例中，当按下仿真软件中的按钮SB2时，电工柜16的电机也会正转，当按下仿真软件中的按钮SB3时，电工柜16中的电机也会反转，当按下按钮SBl时，电工柜16中的电机也会停止，从而实现了在提供电工实验动画仿真效果的同时、向学生展示实际的操作过程，方便了学生更为深刻、透彻地理解实验内容，增强了学生的感观认识，有效地激发了学生的实验、实践的兴趣和设计创新的欲望，进而可以提高教学效果。
[0039]以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。
【权利要求】
1.一种电工实训仿真系统，其特征在于，包括:用于输出仿真命令的输出终端，与所述输出终端连接、用于接收并处理所述仿真命令以及将处理后的所述仿真命令发射出去的主控制器，与所述主控制器连接、用于接收并处理所述仿真命令进而控制相应的电工柜进行实际操作的至少一从控制器，与所述从控制器一一对应、用于在所述从控制器的控制下进行实际操作的电工柜，以及与所述输出终端连接、用于实时显示所述输出终端的仿真界面的投影仪。
2.如权利要求1所述的电工实训仿真系统，其特征在于，所述主控制器包括与所述输出终端连接、用于接收并处理所述仿真命令的第一接收处理单元以及与所述第一接收处理单元连接、用于将处理后的所述仿真命令发射出去的发射单元。
3.如权利要求2所述的电工实训仿真系统，其特征在于，所述第一接收处理单元包括USB 接口 Jl_l、射频芯片 Ul_l、电阻 Rl_l、电容 C16_l、C17_l、C18_l、C19_l、C20_l 以及晶振Yl_l、Y2_l，所述射频芯片Ul_l的脚1、2、3、4分别与所述USB接口 Jl_l的脚1、2、3、4连接，所述射频芯片Ul_l的脚10、21、24、31、39、27、28、29与电源VDD连接，所述射频芯片Ul_l的脚30、40分别通过所述电阻Rl_l、所述电容C16_l接地，所述容C17_l、C18_l与所述晶振Yl_l构成所述射频芯片Ul_l的一时钟电路并通过所述射频芯片Ul_l的脚22、23输入，所述电容C19_l、C20_l与所述晶振Y2_l构成所述射频芯片Ul_l的另一时钟电路并通过所述射频芯片Ul_l的脚32、33输入。
4.如权利要求3所述的电工实训仿真系统，其特征在于，所述发射单元包括电感L2_l、L3_l、L4_l、电容 C9_l、C10_l、Cl 1_1、C12_l、C13_l、C14_l、C15_l 以及天线 El_l，所述射频芯片Ul_l的脚25、26分别与所述电容C9_1、C10_1的一端连接，所述电容C9_l的另一端与所述电感L2_l、L3_l及所述电容C12_l的一端连接，所述电容C10_l的另一端与所述电感L2_l的另一端及所述电感L4_l、电容Cll_l的一端连接，所述电感L3_l的另一端及所述电容Cll_l的另一端接地，所述电容C12_l的另一端、所述电感L4_l的另一端均与所述电容C13_l、C15_l的一端连接`，所述电容C15_l的另一端与所述电容C14_l的一端及天线El_l连接，所述电容C13_1、C14_1的另一端接地。
5.如权利要求2所述的电工实训仿真系统，其特征在于，所述从控制器包括依次连接的第二接收处理单元、数字处理单元、开关单元以及接口单元，所述第二接收处理单元与所述发射单元连接，所述接口单元与所述电工柜连接。
6.如权利要求5所述的电工实训仿真系统，其特征在于，所述数字处理单元包括逻辑芯片 U2_2,所述逻辑芯片 U2_2 的脚 50、49、46、44、43、42、39、38、34、33、32、31、30、28、11、10、7、3、2、1与所述第二接收处理单元连接、用于接收来自所述第二接收处理单元处理后的所述仿真命令，所述逻辑芯片 U2_2 的脚 99、100、101、103、104、105、106、110、111、112、113、114、115、119、120、121、124、125、126、127、128、129、132、133、135、136、137、138、141、142、143、144与所述开关单元连接、用于控制所述开关单元的工作状态。
7.如权利要求6所述的电工实训仿真系统，其特征在于，所述开关单元具体为继电器开关单元，所述继电器开关单元通过所述接口单元与所述电工柜中的元件连接。
8.如权利要求7所述的电工实训仿真系统，其特征在于，所述电工柜中的所述元件包括交流接触器、时间继电器、中间继电器、开关以及按钮。
9.如权利要求1所述的电工实训仿真系统，其特征在于，所述主控制器与所述从控制器之间通过Zigbee网络连接。
【文档编号】G09B23/18GK203422882SQ201320529482
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】赖树明, 韩清涛, 任斌, 李艳霞, 杨杰 申请人:东莞理工学院