一种电气自动化教学模拟控制装置及其控制方法

1.本发明属于电气自动化教学领域，具体涉及一种电气自动化教学模拟控制装置及其控制方法。


背景技术：

2.电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科，但由于和人们的日常生活以及工业生产密切相关，发展非常迅速，现在也相对比较成熟。已经成为高新技术产业的重要组成部分，广泛应用于工业、农业、国防等领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。其触角伸向各行各业，小到一个开关的设计，大到宇航飞机的研究，都有它的身影。本专业生能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作，是宽口径“复合型”高级工程技术人才。该领域对高水平人才的需求很大。
3.电气自动化专业的教学人员在实施教学工作时，常常需要使用教学模拟装置，但现有技术中的教学模拟装置大多不能方便地调节其上电器元件的位置，导致一台教学模拟装置只能演示某一类的课程，其设计不合理，安全性能差，不便于移动，减震性能较差，功能单一，影响教学效果，重要的是，其教学器材大多放置于桌面，导致使用和乱摆乱放的情况发生，不能对其教学器材进行收纳，容易损坏、进灰尘，影响使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电气自动化教学模拟控制装置及其控制方法，旨在解决现有技术中的功能单一、不能对其教学器材进行收纳等的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种电气自动化教学模拟控制装置，包括箱体，所述箱体的上端开设有伸出槽，所述伸出槽的内壁开设有滑槽，所述滑槽内滑动连接有橡胶软盖，所述箱体内设置有教学台，所述教学台的下端固定连接有支撑架，所述箱体的上下内壁之间转动连接有两个滚珠丝杆，所述滚珠丝杆分别位于教学台的左右两侧，所述支撑架的左右两端均固定连接有丝杆套，所述丝杆套分别套设于滚珠丝杆的圆周表面，所述滚珠丝杆的圆周表面均固定连接有第一皮带轮，所述第一皮带轮位于支撑架的下侧，所述橡胶软盖的四角处均固定连接有牵引绳，所述箱体的左右内壁之间转动连接有第一转轴，所述第一转轴分别位于教学台的前后两侧，所述第一转轴的圆周表面均固定连接有传动辊、卷皮辊和两个卷线辊，所述传动辊之间传动连接有传动皮带，所述牵引绳分别缠绕于卷线辊的圆周表面，所述箱体内设置有驱动机构和联动机构，所述驱动机构和联动机构均与第一转轴连接。
7.作为本发明一种优选的方案，所述驱动机构包括驱动电机、第一齿轮和第二齿轮，所述驱动电机固定连接于箱体的下内壁，所述第一齿轮固定连接于驱动电机的输出端，所述第二齿轮固定连接于其中一个第一转轴的圆周表面，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合。
8.作为本发明一种优选的方案，所述联动机构包括第二转轴、第二皮带轮、第一伞齿
轮和第二伞齿轮，所述第二转轴转动连接于箱体的下内壁，所述第二皮带轮固定连接于第二转轴的圆周表面，所述第一伞齿轮固定连接于第二转轴的上端，所述第二皮带轮和第一皮带轮之间传动连接有内齿轮皮带，所述第二伞齿轮固定连接于其中一个第一转轴的圆周表面，所述第二伞齿轮与第一伞齿轮相啮合。
9.作为本发明一种优选的方案，所述教学台的上端通过铰轴活动铰接有安装板，所述安装板与教学台相靠近的一端固定连接有显示屏、自动化模拟器、指示灯、led数码管和扬声器。
10.作为本发明一种优选的方案，所述教学台的上端固定连接有变频器、继电器、万用表、三相交流异步电机、三相交流异步电机、断路器、插座、报警灯和控制器，显示屏、自动化模拟器、指示灯、led数码管、扬声器、变频器、继电器、万用表、三相交流异步电机、三相交流异步电机、断路器、插座、报警灯均与控制器电性连接。
11.作为本发明一种优选的方案，所述箱体的上下内壁固定连接有四个长杆，所述长杆分别位于安装板的四角处，所述长杆的圆周表面均活动套设有连接套，所述连接套均固定连接于安装板。
12.作为本发明一种优选的方案，所述箱体的后端通过铰轴活动铰接有柜门，所述柜门的后端转动连接有转盘，所述转盘的前端固定连接有第三转轴，所述第三转轴转动贯穿柜门的前端并向前延伸，所述第三转轴的圆周表面固定连接有第三齿轮，所述柜门的前端固定连接有第四齿轮，所述第四齿轮与第三齿轮相啮合，所述第三齿轮和第四齿轮相远离的一侧均设置有齿条，所述齿条分别与第四齿轮和第三齿轮相啮合，所述箱体的内壁固定连接有两个卡套，所述齿条分别活动插接于卡套内。
13.作为本发明一种优选的方案，所述第三齿轮的左侧设置有连接板，所述连接板固定连接于齿条相靠近的一端，柜门的前端固定连接有两个安装块，所述连接板位于安装块之间，所述安装块之间固定连接有两个短杆，所述短杆均贯穿于连接板，所述短杆的圆周表面均套设有弹簧，所述弹簧均位于连接板的左侧。
14.作为本发明一种优选的方案，所述箱体的上端固定安装有电源控制按钮和驱动控制按钮，所述驱动电机与驱动控制按钮电性连接，所述箱体的左右两端均固定安装有风扇，所述风扇相远离的一端均固定连接有防尘网，所述箱体的下端四角处均固定安装有万向轮。
15.一种电气自动化教学模拟控制装置的控制方法，包括如下步骤：
16.s1.首先按下电源控制按钮开启电源，检测电源是否接通；
17.s2.电源接通后，按下驱动控制按钮启动驱动电机，驱动电机的输出端带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮带动其中一个第一转轴转动，从而通过传动辊和传动皮带相配合带动第一转轴同步转动，使得卷线辊同步转动，其中一个卷线辊对牵引绳进行收卷，牵引绳带动橡胶软盖向卷线辊收卷的方向滑动，橡胶软盖移动至箱体内，并通过卷皮辊收卷橡胶软盖，实现打开伸出槽；
18.s3.第一转轴转动的同时带动第二伞齿轮转动，第二伞齿轮带动第一伞齿轮转动，从而通过第二转轴带动第二皮带轮转动，第二皮带轮通过内齿轮皮带带动第一皮带轮同步转动，使得第一皮带轮带动滚珠丝杆同步转动，滚珠丝杆转动时带动丝杆套同步向上移动，从而带动安装板向上移动，实现带动教学台穿过伸出槽移动至箱体的上侧，此时可以进行
教学模拟学习。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1、本方案中，教学台设置于箱体内，在需要使用教学台时，通过驱动电机的输出端带动第一齿轮转动，第一齿轮通过第二齿轮带动其中一个第一转轴转动，第一转轴转动的同时带动第二伞齿轮转动，通过第二伞齿轮与第一伞齿轮之间啮合，从而带动第二转轴转动，达到第二皮带轮与第一转轴同时转动的效果，在不进行教学课程时，可以将教学台完全收纳于箱体内，然后通过卷线辊对牵引绳进行收卷，牵引绳带动橡胶软盖向卷线辊收放卷的方向滑动，橡胶软盖移动至箱体内，并通过卷皮辊收放卷橡胶软盖，橡胶软盖移动时打开或关闭伸出槽，实现教学台的升降与橡胶软盖的移动同步工作，避免了在不进行教学时，橡胶软盖将伸出槽封闭，避免灰尘、误触等的影响，减少损坏，延长使用寿命。
21.2、本方案中，变频器、继电器、万用表、三相交流异步电机、三相交流异步电机、断路器、插座、报警灯均设置于教学台的上侧，丰富了模拟实验的多样性，可以同时演示多种类别的电气自动化的教学课程，大大提高教学效果，在不使用时可以将安装板与教学台之间闭合，从而减小教学台与安装板之间的整体体积，从而达到便于收纳的效果，弹簧设置在连接板的左侧，通过短杆自身的弹性，达到自锁的效果，结构合理，便于打开柜门，有利于后期的维修和保护。
附图说明
22.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
23.在附图中：
24.图1为本发明的整体结构立体图；
25.图2为本发明的后视立体图；
26.图3为本发明的整体结构爆炸图；
27.图4为本发明的右侧剖视图；
28.图5为本发明的图4的a处放大图；
29.图6为本发明的图4的b处放大图；
30.图7为本发明的左侧剖视图；
31.图8为本发明的安装板翻转视图；
32.图9为本发明的箱体侧剖图；
33.图10为本发明的图9的c处放大图。
34.图中标号说明：1、箱体；101、伸出槽；102、滑槽；103、柜门；2、教学台；201、安装板；203、支撑架；204、连接套；3、橡胶软盖；301、牵引绳；4、第一转轴；401、卷皮辊；402、卷线辊；5、驱动机构；501、驱动电机；502、第一齿轮；503、第二齿轮；6、传动辊；601、传动皮带；7、滚珠丝杆；701、丝杆套；702、第一皮带轮；703、内齿轮皮带；8、联动机构；801、第二转轴；802、第二皮带轮；803、第一伞齿轮；804、第二伞齿轮；9、显示屏；901、自动化模拟器；902、指示灯；904、led数码管；905、扬声器；906、变频器；907、继电器；908、万用表；909、三相交流异步电机；9010、断路器；9011、插座；9012、报警灯；9013、控制器；12、转盘；1201、第三转轴；1202、第三齿轮；1203、第四齿轮；1204、齿条；1205、卡套；1206、连接板；1207、安装块；1208、
短杆；1209、弹簧；13、风扇；1301、防尘网；14、电源控制按钮；1401、驱动控制按钮；15、万向轮；16、长杆。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.实施例
39.请参阅图1-10，本实施例提供的技术方案如下：
40.一种电气自动化教学模拟控制装置，包括箱体1，箱体1的上端开设有伸出槽101，伸出槽101的内壁开设有滑槽102，滑槽102内滑动连接有橡胶软盖3，箱体1内设置有教学台2，教学台2的下端固定连接有支撑架203，箱体1的上下内壁之间转动连接有两个滚珠丝杆7，滚珠丝杆7分别位于教学台2的左右两侧，支撑架203的左右两端均固定连接有丝杆套701，丝杆套701分别套设于滚珠丝杆7的圆周表面，滚珠丝杆7的圆周表面均固定连接有第一皮带轮702，第一皮带轮702位于支撑架203的下侧，橡胶软盖3的四角处均固定连接有牵引绳301，箱体1的左右内壁之间转动连接有第一转轴4，第一转轴4分别位于教学台2的前后两侧，第一转轴4的圆周表面均固定连接有传动辊6、卷皮辊401和两个卷线辊402，传动辊6之间传动连接有传动皮带601，牵引绳301分别缠绕于卷线辊402的圆周表面，箱体1内设置有驱动机构5和联动机构8，驱动机构5和联动机构8均与第一转轴4连接。
41.在本发明的具体实施例中，教学台2设置于箱体1内，在需要使用教学台2时，通过驱动电机501的输出端带动第一齿轮502转动，第一齿轮502通过第二齿轮503带动其中一个第一转轴4转动，从而通过传动辊6和传动皮带601相配合带动第一转轴4同步转动，第一转轴4转动的同时带动第二伞齿轮804转动，通过第二伞齿轮804与第一伞齿轮803之间啮合，从而带动第二转轴801转动，达到第二皮带轮802与第一转轴4同时转动的效果，第二皮带轮802通过内齿轮皮带703带动第一皮带轮702同步转动，使得第一皮带轮702带动滚珠丝杆7同步转动，滚珠丝杆7转动时带动丝杆套701同步向上移动，从而带动安装板201向上移动，最后带动教学台2穿过伸出槽101移动至箱体1的上侧，此时可以进行教学模拟实验，在不进行教学课程时，可以将教学台2完全收纳于箱体1内，然后通过卷线辊402对牵引绳301进行
收卷，牵引绳301带动橡胶软盖3向卷线辊402收放卷的方向滑动，橡胶软盖3移动至箱体1内，并通过卷皮辊401收放卷橡胶软盖3，橡胶软盖3移动时打开或关闭伸出槽101，实现教学台2的升降与橡胶软盖3的移动同步工作，避免了在不进行教学时，橡胶软盖3将伸出槽101封闭，避免灰尘、误触等的影响，减少损坏，延长使用寿命。
42.具体的，请参阅图5，驱动机构5包括驱动电机501、第一齿轮502和第二齿轮503，驱动电机501固定连接于箱体1的下内壁，第一齿轮502固定连接于驱动电机501的输出端，第二齿轮503固定连接于其中一个第一转轴4的圆周表面，第一齿轮502与第二齿轮503相啮合。
43.在本发明的具体实施例中，驱动电机501的设置，起到驱动牵引绳301进行收放卷的作用，通过第一齿轮502与第二齿轮503之间的啮合，从而带动其中一个第一转轴4转动，且第一转轴4之间通过传动辊6和传动皮带601之间传动，带动第一转轴4同步转动，使得卷线辊402能够同步收卷或放卷牵引绳301，牵引绳301带动橡胶软盖3移动，达到伸出槽101打开或关闭的效果。
44.具体的，请参阅图6，联动机构8包括第二转轴801、第二皮带轮802、第一伞齿轮803和第二伞齿轮804，第二转轴801转动连接于箱体1的下内壁，第二皮带轮802固定连接于第二转轴801的圆周表面，第一伞齿轮803固定连接于第二转轴801的上端，第二皮带轮802和第一皮带轮702之间传动连接有内齿轮皮带703，第二伞齿轮804固定连接于其中一个第一转轴4的圆周表面，第二伞齿轮804与第一伞齿轮803相啮合。
45.在本发明的具体实施例中，通过第二伞齿轮804与第一伞齿轮803之间啮合，从而带动第二转轴801转动，达到第二皮带轮802与第一转轴4同时转动的效果，第二皮带轮802通过内齿轮皮带703带动第一皮带轮702同步转动，使得第一皮带轮702带动滚珠丝杆7同步转动，第一转轴4够能够与第二皮带轮802同步转动，实现教学台2的升降与橡胶软盖3的移动同时进行。
46.具体的，请参阅图8，教学台2的上端通过铰轴活动铰接有安装板201，安装板201与教学台2相靠近的一端固定连接有显示屏9、自动化模拟器901、指示灯902、led数码管904和扬声器905。
47.在本发明的具体实施例中，显示屏9、自动化模拟器901、指示灯902、led数码管904和扬声器905均设置于安装板201与教学台2相靠近的一侧，安装板201与教学台2之间的铰轴为阻尼铰轴，具有一定的摩擦阻力，在不使用时可以将安装板201与教学台2之间闭合，从而减小教学台2与安装板201之间的整体体积，从而达到便于收纳的效果。
48.具体的，请参阅图8，教学台2的上端固定连接有变频器906、继电器907、万用表908、三相交流异步电机909、三相交流异步电机909、断路器9010、插座9011、报警灯9012和控制器9013，显示屏9、自动化模拟器901、指示灯902、led数码管904、扬声器905、变频器906、继电器907、万用表908、三相交流异步电机909、三相交流异步电机909、断路器9010、插座9011、报警灯9012均与控制器9013电性连接。
49.在本发明的具体实施例中，变频器906、继电器907、万用表908、三相交流异步电机909、三相交流异步电机909、断路器9010、插座9011、报警灯9012均设置于教学台2的上侧，丰富了模拟实验的多样性，可以同时演示多种类别的电气自动化的教学课程，大大提高教学效果。
50.具体的，请参阅图7-8，箱体1的上下内壁固定连接有四个长杆16，长杆16分别位于安装板201的四角处，长杆16的圆周表面均活动套设有连接套204，连接套204均固定连接于安装板201。
51.在本发明的具体实施例中，长杆16设置于教学台2的四角处，支撑架203通过安装板201滑动连接于长杆16之间，使得教学台2升降时能够平稳移动，大大提高了升降时的稳定性。
52.具体的，请参阅图2、9和10，箱体1的后端通过铰轴活动铰接有柜门103，柜门103的后端转动连接有转盘12，转盘12的前端固定连接有第三转轴1201，第三转轴1201转动贯穿柜门103的前端并向前延伸，第三转轴1201的圆周表面固定连接有第三齿轮1202，柜门103的前端固定连接有第四齿轮1203，第四齿轮1203与第三齿轮1202相啮合，第三齿轮1202和第四齿轮1203相远离的一侧均设置有齿条1204，齿条1204分别与第四齿轮1203和第三齿轮1202相啮合，箱体1的内壁固定连接有两个卡套1205，齿条1204分别活动插接于卡套1205内。
53.在本发明的具体实施例中，通过第三转轴1201连接转盘12和第三齿轮1202，转动转盘12能够带动第三齿轮1202转动，从而带动第四齿轮1203同步反向转动，齿条1204分别与第三齿轮1202和第四齿轮1203啮合，齿条1204能够同时向左或向右移动，实现齿条1204同时插入或拔出卡套1205，通过两个齿条1204连接，提高齿条1204插入卡套1205后的稳固性。
54.具体的，请参阅图10，第三齿轮1202的左侧设置有连接板1206，连接板1206固定连接于齿条1204相靠近的一端，柜门103的前端固定连接有两个安装块1207，连接板1206位于安装块1207之间，安装块1207之间固定连接有两个短杆1208，短杆1208均贯穿于连接板1206，短杆1208的圆周表面均套设有弹簧1209，弹簧1209均位于连接板1206的左侧。
55.在本发明的具体实施例中，齿条1204通过连接板1206滑动连接于短杆1208的圆周表面，避免齿条1204移动时发生偏移，弹簧1209设置在连接板1206的左侧，通过短杆1208自身的弹性，达到自锁的效果，结构合理，便于打开柜门103，有利于后期的维修和保护。
56.具体的，请参阅图1-3，箱体1的上端固定安装有电源控制按钮14和驱动控制按钮1401，驱动电机501与驱动控制按钮1401电性连接，箱体1的左右两端均固定安装有风扇13，风扇13相远离的一端均固定连接有防尘网1301，箱体1的下端四角处均固定安装有万向轮15。
57.在本发明的具体实施例中，风扇13设置在箱体1的两侧，大大提高箱体1散热效果，且均固定安装了防尘网1301，可以避免灰尘进入箱体1内，同时万向轮15均设置有刹车片，能够便于移动和停止箱体1。
58.一种电气自动化教学模拟控制装置的控制方法，包括如下步骤：
59.s1.首先按下电源控制按钮14开启电源，检测电源是否接通；
60.s2.电源接通后，按下驱动控制按钮1401启动驱动电机501，驱动电机501的输出端带动第一齿轮502转动，第一齿轮502通过第二齿轮503带动其中一个第一转轴4转动，从而通过传动辊6和传动皮带601相配合带动第一转轴4同步转动，使得卷线辊402同步转动，其中一个卷线辊402对牵引绳301进行收卷，牵引绳301带动橡胶软盖3向卷线辊402收卷的方向滑动，橡胶软盖3移动至箱体1内，并通过卷皮辊401收卷橡胶软盖3，实现打开伸出槽101；
61.s3.第一转轴4转动的同时带动第二伞齿轮804转动，第二伞齿轮804带动第一伞齿轮803转动，从而通过第二转轴801带动第二皮带轮802转动，第二皮带轮802通过内齿轮皮带703带动第一皮带轮702同步转动，使得第一皮带轮702带动滚珠丝杆7同步转动，滚珠丝杆7转动时带动丝杆套701同步向上移动，从而带动安装板201向上移动，实现带动教学台2穿过伸出槽101移动至箱体1的上侧。
62.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。