教学用的便携式多功能电器模块收纳装置及其使用方法与流程

本发明属于电器模块收纳装置领域，特别涉及一种教学用的便携式多功能电器模块收纳装置及其使用方法。

背景技术：

实验室作为高校主要机构之一，对传统工科的支撑和新兴交叉学科的形成都有促进作用。随着教育部“新工科”的提出，各高校实验室正在逐步取缔单一功能实验室而组建综合性实验室开展综合作业等各类综合性课题，而开关电器模块和检测模块（如：继电器、接触器、各类传感器等）仍处于嵌入在单一检测实验实训装置中，难以作为便携式模块并入综合类实验环节中；再现有的实验室信息化与管理手段不足、仪器设备种类繁多、数据共享率低、实验网络教学资源缺乏、安全管理平台缺乏，而各类电器模块体积小、种类繁多，规整不易，目前的收纳管理模式粗暴，灵活性不足，在设计综合作业课题时往往难以提供各类开关电器、传感器模块，且各类电器模块收纳管理上多也费时费力。

技术实现要素：

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的教学用的便携式多功能电器模块收纳装置及其使用方法，可收纳工业控制类综合作业搭建主电路和控制电路所用的开关电器（继电器、接触器、开关电源等）和传感器，根据课题的需要，能自主装配和携带，增强了高校实验室收纳装置的灵活性和便携性。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种教学用的便携式多功能电器模块收纳装置，包括下盒体和上盖体，下盒体包括底板和多个侧板，相邻两个侧板之间通过连接件可拆卸地连接；下盒体内设置有电器开关插座和滑轨。

优选的方案中，所述的下盒体上边缘可拆卸地设有套环，套环下边缘设有多个卡槽，卡槽侧壁设有第一螺栓孔；侧板上部设有第二螺栓孔；卡槽用于插接在下盒体上边缘，且第一螺栓孔用于与第二螺栓孔相对应；上盖体用于盖合在套环上。

优选的方案中，所述的套环上设有限位槽，上盖体边缘设有限位板，限位板，限位板用于插入至限位槽内设置；上盖体下表面设有滑轨。

优选的方案中，所述的连接件为拉链或套杠联轴器。

优选的方案中，所述的电器开关插座设置在侧板内壁上；电器开关插座为针式继电器插座，电器开关插座用于收纳中间继电器。

优选的方案中，所述的滑轨设置在侧板内壁上，滑轨用于收纳包括光电传感器、空气开关、接线端子和保险丝座。

优选的方案中，所述的底板上设有底板接线端子、接触器、直流电源、传感器放大模块、滤波器和继电器。

优选的方案中，所述的底板接线端子用于连接外部电源和外部用电设备；

底板上设置有按钮开关，按钮开关用于控制接触器线圈或继电器线圈通断；

滤波器用于通过接触器和继电器向外部用电设备输出稳定的交流电；

直流电源用于通过接触器和继电器向外部用电设备输出直流电。

优选的方案中，所述的直流电源为v或v锂电池，直流电源与充电器电连接，充电器用于通过底板接线端子接通单相交流电。

本专利可达到以下有益效果：

本装置与传统电器工具箱相比，增强了收纳装置的专用性。尤其是针对高校工业控制系统综合作业实验教学和科学研究中，必须要搭建主电路和控制电路部分，传统的实验教学科研中，往往主电路和控制电路都由实验教师搭建完毕，学生仅仅是完成验证性实验，而随着“新工科”和“新工程师”的提出，各高校都在逐步取消验证性实验而开展以多人为一组的综合作业，这就要求综合类课题必须要贴合或贴近实际工程应用，必然要求学生自主搭建主电路和控制电路，而现有高校实验室各种电器开关、传感器种类繁多，收纳杂乱，灵活性不足，本装置的有益效果便是专门收纳工业控制类综合作业搭建主电路和控制电路所用的开关电器（继电器、接触器、开关电源等）和传感器，根据课题的需要，自主装配和携带，增强了高校实验室收纳装置的灵活性和便携性。

本发明的另外一个有益效果是装置的底板、上盖体、侧板均为可拆卸式的模块化结构，可以直接拆卸成六块实验板，在实验室收纳环节时，可以将继电器、接触器、传感器等小功率开关器件和传感器检测器件根据尺寸进行收纳在六块承载板上，通过连接件、套环和上盖体收拢为实验箱存放。在工业控制系统类综合作业实施环节时，根据课题的需要，本装置的任意一面板作为课题主电路或控制电路的实验板提供支持，在高校电气类实验室器件的收纳和实验支撑方面提供了一个新的思路。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明整体三维结构图，此时上盖体向上取出；

图2为本发明下盒体展开图;

图3为本发明套环三维结构图图一；

图4为本发明套环三维结构图图二；

图5为本发明上盖体三维结构图；

图6为本发明底板三维结构图；

图7为三相异步电机变频调速控制系统设计的控制系统结构图。

图中：下盒体1、侧板101、底板102、上盖体2、限位板201、连接件3、电器开关插座4、按钮开关5、套环6、卡槽601、限位槽602、第一螺栓孔701、第二螺栓孔702、滑轨8、接触器9、直流电源10、传感器放大模块11、滤波器12、继电器13、底板接线端子14、充电器15。

具体实施方式

优选的方案如图1至图5所示，一种教学用的便携式多功能电器模块收纳装置，包括下盒体1和上盖体2，下盒体1包括底板102和多个侧板101，相邻两个侧板101之间通过连接件3可拆卸地连接；下盒体1内设置有电器开关插座4和滑轨8。

滑轨8采用德国工业标准din导轨（35mm），其中“35”表示滑轨宽的为35mm，电器开关插座4采用德国工业标准导轨和8/10孔插槽，电器开关插座4和滑轨8选型是根据高校工业控制系统实验教学所需而选定的，具有教学通用性。

进一步地，下盒体1上边缘可拆卸地设有套环6，套环6下边缘设有多个卡槽601，卡槽601侧壁设有第一螺栓孔701；侧板101上部设有第二螺栓孔702；卡槽601用于插接在下盒体1上边缘，且第一螺栓孔701用于与第二螺栓孔702相对应；上盖体2用于盖合在套环6上。第一螺栓孔701和第二螺栓孔702用于穿装螺栓。套环6用于加固下盒体1的侧板101。

进一步地，套环6上设有限位槽602，上盖体2边缘设有限位板201，限位板201，限位板201用于插入至限位槽602内设置；上盖体2下表面设有滑轨8。上盖体2上的滑轨8也可以进行收纳，将上盖体2取出并将滑轨8一侧向上放置，可以用来收纳电器开关。

进一步地，连接件3为拉链或套杠联轴器。

进一步地，电器开关插座4设置在侧板101内壁上；电器开关插座4为针式继电器插座，电器开关插座4用于收纳中间继电器。

进一步地，滑轨8设置在侧板101内壁上，滑轨8用于收纳包括光电传感器、空气开关、接线端子和保险丝座。

进一步地，如图6和图7所示，底板102上设有底板接线端子14、接触器9、直流电源10、传感器放大模块11、滤波器12和继电器13。

进一步地，如图6和图7所示，底板接线端子14用于连接外部电源和外部用电设备；

底板102上设置有按钮开关5，按钮开关5用于控制接触器9线圈或继电器13线圈通断；其中，接触器9的线圈可以通过直流电源10和继电器13构成的控制回路进行控制。

滤波器12用于通过接触器9和继电器13向外部用电设备输出稳定的交流电；

直流电源10用于通过接触器9和继电器13向外部用电设备输出直流电。其中，继电器13包括热继电器、中间继电器等，优选采用中间继电器。直流电输出可以直接采用中间继电器进行输出。

接触器9采用chntnc3-09型接触器，继电器13采用hwehh54p型继电器，继电器13和接触器9作为主电路和控制电路的控制开关，在整个电路中起控制作用。传感器放大模块11、继电器13和接触器9均可以通过滑轨8固定在底板102上。滤波器12为三相交流进电滤波器，其型号为eml-10a，为保障课题控制器的稳定工作，滤波器12起工频电滤波作用，保障电源电压稳定。

进一步地，如图6和图7所示，直流电源10为12v或24v锂电池，直流电源10与充电器15电连接，充电器15用于通过底板接线端子14接通单相交流电。直流电源（10）优选为24vdc电源，给低压控制器（s7-1214dcdcdc型plc）和继电器13供电。实验板的电源进线与电源出线、控制出线都从底板接线端子14引出。传感器放大模块11为omron的e3x系列传感器放大单元，作为光电传感器放大电路模块。

如图7所示，为高校工业控制系统实践教学环节中典型课题《三相异步电机变频调速控制系统设计》的控制系统结构图，本发明装置在该课题控制系统中作为主电路和控制电路部分。图7上半部分所示：pc站与控制器s7-1200plc连接，作为上位机调试站，s7-1200plc与m440变频器连接，plc控制m440变频器，变频器连接三相异步电机，用来驱动异步电机，传感器模块采集电机实际运行参数（速度、位置等）反馈给plc控制器，从而构成一个负反馈的控制系统。图7下半部分外虚线框所示为本发明装置作为三相异步电机变频调速控制系统的主电路和控制电路，其中，单相220vac经过充电器15给直流电源10充电，直流电源10连接继电器；三相220vac接入滤波器12，经过滤波器12滤波处理之后输出380vac至接触器。24vdc电源的作用为：给plc控制器、传感器放大模块11供电；同时利用24vdc为接触器9线圈供电，从而控制接触器9吸合。滤波处理之后的380vac给m440变频器和三相异步电机供电，其中按钮开关5控制继电器和接触器的吸合。

优选的方案中，一种教学用的便携式多功能电器模块收纳装置的使用方法，包括如下步骤：

s1：将本装置分为了收纳部分和供电电路；收纳部分用于收纳电器开关；供电电路用于给外部用电设备提供工作电源；收纳部分包括侧板101上安装的电器开关插座4和滑轨8，以及上盖体2下表面的滑轨8；供电电路设置在底板102上；

s2：使用时，分别将上盖体2和套环6取出，然后展开下盒体1，使侧板101为平铺状态；

s3：底板102上的供电电路用于给外部用电设备提供工作电源，根据教学需要接通直流电或稳定交流电；

s4：当需要用到其他电器开关时，在收纳部分进行选取；有多余的电器开关不使用时，将其放入至收纳部分进行收纳。