专利名称：自动控制原理实验模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验产品，尤其涉及一种自动控制原理实验模块。
背景技术：
目前，教学所用的自动控制原理实验系统包括以下实验内容典型环节的时域响 应、典型系统的时域响应和稳定性分析、线性系统的根轨迹分析、线性系统的频率响应分 析、线性系统的校正、离散系统的稳定性分析、线性系统的状态空间分析、典型非线性环节 静态特性测试、直流电机的速度控制实验以及热电偶温度控制实验。传统的自动控制原理 实验系统大多是利用面包板搭建实验所需的电路，电路搭建完成后通过手动调节示波器上 的参数值进行波形显示，在面包板上搭建电路需要准备好电路所需的电线、元器件等，再将 准备好的元器件和电线逐一插入面包板中，且需要手动调节示波器，占用时间较多，并且由 于课堂时间的局限性，很多学生都不能按时完成实验。
实用新型内容鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型的主要目的在于解决现有技术的缺 陷，提供一种节省课堂时间的自动控制原理实验模块。一种自动控制原理实验模块，其特征在于所述自动控制原理实验模块包括一输 出代表热电偶温度的电压信号的热电偶电路、一通过一实验平台为所述热电偶电路提供可 变电压的电源输出端、一将所述电压信号传送到所述实验平台的温度信号输入端，所述热 电偶电路集成在所述自动控制原理实验模块中。根据本实用新型的技术构思，所述自动控制原理实验模块还包括一连接所述实验 平台的外围设备连接插槽。根据本实用新型的技术构思，所述自动控制原理实验模块还包括一电源地端及 一温度信号输入地端。根据本实用新型的技术构思，所述热电偶电路还包括一连接所述电源地端的信号 输入地端以及连接所述温度信号输入地端的信号输出地端。根据本实用新型的技术构思，所述热电偶电路包括一接收所述可变电压的热电 偶、两分压电阻、一增益电位器、一输出所述电压信号的放大器、一负载电阻、一第一电容及 一第二电容。所述热电偶连接在一+5V电源和一-5V电源之间，所述两分压电阻并联连接 在所述+5V电源和-5V电源之间，所述放大器的正相输入端连接所述热电偶，所述放大器的 反相输入端连接所述分压电阻的连接节点，所述增益电位器连接在所述放大器的两调零引 脚之间，所述负载电阻连接在所述放大器的输出端和地之间，所述第一电容连接在所述+5V 电源和地之间，所述第二电容连接在所述-5V电源和地之间。根据本实用新型的技术构思，所述热电偶置于所述自动控制原理实验模块的一隔 热装置中。根据本实用新型的技术构思，所述热电偶电路还包括一连接外部电源的外部电源接入端、两保险管及两电源指示灯。本实用新型的有益效果为本实用新型预先将热电偶电路集成在自动控制原理实 验模块中，所述自动控制原理实验模块代替传统的面包板连接所述实验平台，并接收来自 所述实验平台的可变电压，可即插即用，实验者无需花费太多的时间搭建所述热电偶电路， 因此可充分利用课堂时间完成实验并理解实验内容。
图1为本实用新型自动控制原理实验模块连接于一实验平台的模块图。图2为图1中的自动控制原理实验模块安装在所述实验平台的一底座上的结构 图。图3为图2中的自动控制原理实验模块安装在所述底座上的俯视图。图4为集成在所述自动控制原理实验模块中的热电偶电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。请参考图1，本实用新型自动控制原理实验模块1用于连接一 NI ELVIS实验平台 2，所述OT ELVIS实验平台2采集所述自动控制原理实验模块1的信号，并将采集到的信号 传送给一计算机3进行显示。所述计算机3包括一信号采集单元31、一参数调节单元32及 一信号模拟单元33。所述计算机3的信号采集单元31与一设于所述底座20上的所述NIELVIS实验平台2的信号输出端相连，用于接收所述自动控制原理实验模块输出 的信号，所述信号采集单元31为USB接口或IEEE 1394接口。所述参数调节单元32通过一信号模拟操作界面设置信号采集参数，例如，使能通 道、触发方式、采样率等，本实施方式中，可通过计算机键盘、鼠标等输入设备在所述信号模 拟操作界面中设置所述信号采集参数。所述信号模拟单元33通过内设的软件产生所述自动控制原理实验模块输出信号 的波形，并将产生的波形显示在所述计算机3的屏幕上。请继续参考图2及图3，所述自动控制原理实验模块1可拆卸地安装在所述OT ELVIS实验平台2的一底座20上，具体操作时，可将传统的实验面包板从所述NI ELVIS实 验平台2的底座20上取下来，再将所述自动控制原理实验模块1固定在所述底座上20上， 所述自动控制原理实验模块1的较佳实施方式包括一温度控制装置10，所述温度控制装置 10包括一隔热装置11。所述自动控制原理实验模块1还包括一电源输出端12，用于为所 述一电源地端13、一温度信号输入端14、一温度信号输入地端15、以及一 PCI (Peripheral Component Interconnect，外围设备连接)插槽17，当所述自动控制原理实验模块1固定在 所述底座20上时，其PCI插槽17便与所述底座20上的金手指接触。请继续参考图4，所述温度控制装置10中集成有一热电偶电路，所述热电偶电路 包括一热敏电阻Rt、一平衡电位器Rwl、两分压电阻R1、R2、一增益电位器Rw2、一放大器U、 一负载电阻RL以及两电容Cl、C2。所述热敏电阻Rt和平衡电位器Rwl并联连接在一 +5V 电源和一-5V电源之间，所述分压电阻R1、R2并联连接在所述+5V电源和-5V电源之间，所述放大器U的正相输入端连接所述热敏电阻Rt和平衡电位器Rwl的连接节点，所述放大器 U的反相输入端连接所述分压电阻Rl、R2的连接节点，所述增益电位器Rw2连接在所述放 大器U的两调零引脚之间，所述负载电阻RL连接在所述放大器U的输出端和地之间，所述 电容Cl连接在所述+5V电源和地之间，所述电容C2连接在所述-5V电源和地之间。所述 热敏电阻Rt和平衡电位器Rwl组成一热电偶，所述热电偶置于所述隔热装置11中。所述 热电偶可将其温度信号转化为电压，所述电压经所述放大器U放大后输出，理论上，当热电 偶的温度变化时，所述放大器U输出端的电压信号也会随之变化。如图3所示，所述热电偶电路还包括两保险管41、42、一外部电源接入端43、一 +12V电源指示灯44、一-12V电源指示灯45、一连接所述热电偶的信号输入端46、一信号输 入地端47、一连接所述放大器U输出端的信号输出端48及一信号输出地端49。当所述外 部电源接入端43接入外部电源时，所述+12V电源指示灯44和-12V电源指示灯45亮。所述自动控制原理实验模块1通过对所述热电偶施加变化的电压来改变所述热 电偶的温度，进一步观察所述放大器U输出端的电压信号与所述热电偶温度变化之间的关 系。实验时，所述外部电源接入端43连接一外部电源，将所述电源输出端12连接至所述信 号输入端46，所述电源地端13连接所述信号输入地端47，所述温度信号输入端14连接所 述信号输出端48，所述温度信号输入地端15连接所述信号输出地端49。在所述信号模拟操作界面中设置运行方式、使能通道等信号采集参数后便可开始 采集所述自动控制原理实验模块1的信号，所述电源输出端12从所述OT ELVIS实验平台 2接收变化的电压，并将接收到的电压施加至所述热电偶，引起所述热电偶的温度变化，本 实施方式中，所述NI ELVIS实验平台2输出的变化的电压是通过所述计算机3设置的，所 述温度信号输入端14连接至所述NI ELVIS实验平台2，以将所述自动控制原理实验模块1 输出的信号(即所述放大器U输出端的电压信号)传送至所述NI ELVIS实验平台2，所述 计算机3接收所述电压信号并显示所述电压信号的波形，所述电压信号反映了所述热电偶 的当前温度，实验者可通过所显示的波形分析所述NIELVIS实验平台2输出的变化的电压 与所述热电偶温度之间的关系。本实用新型预先将热电偶电路集成在自动控制原理实验模块中，所述自动控制原 理实验模块代替传统的面包板连接NI ELVIS实验平台，可即插即用，实验者无需花费太多 的时间搭建所述热电偶电路，可在计算机上快速、准确地设置信号采集参数以及施加至所 述热电偶的电压值，直接通过所述计算机显示波形，实验者可充分利用课堂时间完成实验 并理解实验内容。
权利要求1.一种自动控制原理实验模块，其特征在于所述自动控制原理实验模块包括一输出 表示热电偶温度的电压信号的热电偶电路、一通过一实验平台为所述热电偶电路提供可变 电压的电源输出端、一将所述电压信号传送到所述实验平台的温度信号输入端，所述热电 偶电路集成在所述自动控制原理实验模块中。
2.如权利要求1所述的自动控制原理实验模块，其特征在于所述自动控制原理实验 模块还包括一连接所述实验平台的外围设备连接插槽。
3.如权利要求1所述的自动控制原理实验模块，其特征在于所述自动控制原理实验 模块还包括一电源地端及一温度信号输入地端。
4.如权利要求3所述的自动控制原理实验模块，其特征在于所述热电偶电路还包括 一连接所述电源地端的信号输入地端以及连接所述温度信号输入地端的信号输出地端。
5.如权利要求1所述的自动控制原理实验模块，其特征在于所述热电偶电路包括一 接收所述可变电压的热电偶、两分压电阻、一增益电位器、一输出所述电压信号的放大器、 一负载电阻、一第一电容及一第二电容，所述热电偶连接在一+5V电源和一-5V电源之间， 所述两分压电阻并联连接在所述+5V电源和-5V电源之间，所述放大器的正相输入端连接 所述热电偶，所述放大器的反相输入端连接所述分压电阻的连接节点，所述增益电位器连 接在所述放大器的两调零引脚之间，所述负载电阻连接在所述放大器的输出端和地之间， 所述第一电容连接在所述+5V电源和地之间，所述第二电容连接在所述-5V电源和地之间。
6.如权利要求5所述的自动控制原理实验模块，其特征在于所述热电偶置于所述自 动控制原理实验模块的一隔热装置中。
7.如权利要求1所述的自动控制原理实验模块，其特征在于所述热电偶电路还包括 一连接外部电源的外部电源接入端、两保险管及两电源指示灯。
专利摘要一种自动控制原理实验模块包括一输出代表热电偶温度的电压信号的热电偶电路、一通过一实验平台为所述热电偶电路提供可变电压的电源输出端、一将所述电压信号传送到所述实验平台的温度信号输入端，所述热电偶电路集成在所述自动控制原理实验模块中。所述自动控制原理实验模块无需实验者花费太多的时间在元器件的准备和实验电路的搭建上，节省了教学实验时间。
文档编号G09B23/18GK201829099SQ201020293308
公开日2011年5月11日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者吴学冲, 王雪峰, 秦莉娜, 高智俊 申请人:北京中科泛华测控技术有限公司