CN108022493A - 一种便携式数模混合电子实验箱 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供一种便携式数模混合电子实验箱，包括底板、主机板、大功率电源板、万用表板、面包板、扩展板、外壳和外壳面板，在所述底板的正面安装有面包板，在所述底板的背面安装有主机板、万用表板、大功率电源板，所述底板放置在外壳内，在所述外壳上盖有外壳面板，在所述扩展板的四个顶角处均焊接有一螺柱，在所述底板的四个顶角处均设有一磁铁柱，在所述外壳面板上与螺柱相对应处均开设有一快拆接口。本产品将多种仪器功能集成在一个实验箱中，集成度高，扩展板使用磁性快拆与底板相连，可以搭配多种实验板，一机多用，可扩展性强，方便使用。
Description
技术领域
本发明创造涉及教学用具领域，尤其涉及一种便携式数模混合电子实验箱。
背景技术
电子类专业和相关专业学生按照教学大纲要求，要进行动手实验。传统的实验环境包括：示波器、信号源、电源、模拟电子电路实验箱、数字电路实验箱、单片机实验箱。这些设备的体积大，重量大，不变携带，使得实验必须在实验室里进行。
同时，传统实验室还存在以下缺点：
1、理论和实验脱节。实验课安排在理论教学后面，理论教学完毕后进行实验，进行实验时理论知识会发生遗忘。
2、实验的时间和场地受限。由于必须在实验室进行，老师和学生在短暂的实验课上都不能充分解决实验中遇到的问题。
3、实验中的时间没有充分利用。学生在实验室里连接线路占用了很多时间，并且由于没有预习实验会遇到很多问题，解决这些问题占用了很多时间。
4、搜集实验数据复杂。传统实验室的实验设备是单独的多个设备，从这些设备上搜集实验数据复杂，对撰写实验报告带来困难。
5、教师辅导，监督和验收学生实验困难。传统实验室的实验环境没有网络功能，基于网络的高效率辅导，监督和验收功能缺失。
因此，研发一种可以对传统实验室的问题进行完善和解决，使用者可以将本发明作为传统实验室的补充，也可以用于替代老旧实验室的便携式数模混合电子实验箱是个亟待解决的问题。
发明内容
本发明创造要解决以上技术问题，提供一种高集成化的便携式数模混合电子实验箱。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：
一种便携式数模混合电子实验箱，包括底板、主机板、大功率电源板、万用表板、面包板、扩展板、外壳和外壳面板，在所述底板的正面安装有面包板，在所述底板的背面安装有主机板、万用表板、大功率电源板，所述底板放置在外壳内，在所述外壳上盖有外壳面板，这种模块化的结构方便了用户对产品的配置进行更改，极大的提高了配置灵活性。在所述扩展板的四个顶角处均焊接有一螺柱，在所述底板的四个顶角处均设有一磁铁柱，在所述外壳面板上与螺柱相对应处均开设有一快拆接口，安装时，扩展板上的焊接螺柱穿过外壳面板上的快拆接口就可以通过磁力吸在底板的磁铁柱上。拆解时，向上抬起扩展板即可分开磁力，取出扩展板。同时这个连接方式还可以传导电源和信号，起到电气连接的作用。所述扩展板通过快拆方式跟底板连接。方便用户更换扩展板，快拆使用磁力，无磨损，不会出现金属弹性疲劳。
进一步的，在所述外壳的四周和底板上均设有接口连接器，所述接口连接器为接线端子。用户可以将实验电路通过导线与接线端子连接，这样实验电路就可以跟本实验箱连接起来，通过本实验箱提供的多种仪器来完成实验。
进一步的，所述主机板集成了高速的数模变换DAC、模数变换ADC、高效能处理器MCU、高性能的信号链芯片组、电源芯片组、高速的逻辑FPGA单元、连接端子。
进一步的，所述主机板使用向上的连接端子，便于和底板进行连接。这种插接结构使得底板可以根据用户的需求定制，改动底板不必改变主机板。
进一步的，在所述主机板上设有电源接口和电脑USB接口，所述主机板与PC机相连。
进一步的，所述主机板还集成有逻辑分析仪、脉冲信号发送器、频谱仪、波特图分析仪等传统实验室没有的仪器。
进一步的，所述扩展板包括芯片和外围电路，在所述扩展板上设有接线端子，用于连接可变电路部分。
进一步的，所述扩展板为数字电路实验扩展板、三极管电路实验扩展板、运算放大器电路实验扩展板、电路实验扩展板的一种或几种。
进一步的，所述主机板分别与大功率电源板、万用表板电连接，主机板控制万用表板使本实验箱具备了万用表的功能，扩展了应用范围。大功率电源板负责电压的变换，将外部AC-DC适配器输入的电压转化为本实验箱需要的各种电压，并且可以被主机板控制进行调节，检测电源板的状态。大功率电源板提供的电源功率比主机板大，能够满足对功率有要求的实验。
本发明创造具有的优点和积极效果是：
1、便携。通过一台个人电脑，配合本实验箱就可以将一个实验室随身携带，做实验不再受限于地点和时间。
2、可扩展性。本便携式数模混合电子实验箱中扩展板与底板使用磁性快拆，可以搭配多种扩展板，一机多用。
3、集成度高。本便携式数模混合电子实验箱将多种仪器功能集成在一个实验平台中。
4、模块化。本便携式数模混合电子实验箱将各部分插接在底板上，可以通过增加或减少底板上的板木来实现不同的配置，实现了更改配置而不用改动作为核心的主机板。
附图说明
图1是本发明创造的结构示意图；
图2是本发明创造中主机板的结构示意图；
图3是本发明创造中快拆结构的结构示意图。
图中：
1、底板；2、主机板；3、大功率电源板；4、万用表板；5、面包板；6、外壳；7、外壳面板；8、接口连接器；9、扩展板；10、螺柱；11、磁铁柱；12、快拆接口；13、DAC；14、ADC；15、MCU；16、信号链芯片组；17、电源芯片组；18、FPGA单元；19、连接端子；20、电源接口；21、电脑USB接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
如图1所示，一种便携式数模混合电子实验箱，包括底板1、主机板2、大功率电源板3、万用表板4、面包板5、扩展板9、外壳6和外壳面板7。底板1是整个实验箱的结构支撑并且提供电路连接，可以将各部分板子连接在一起。在所述底板1的正面安装有面包板5，在所述底板1的背面安装有主机板2、万用表板4、大功率电源板3，所述底板1放置在外壳6内，在所述外壳6上盖有外壳面板7，这种模块化的结构方便了用户对产品的配置进行更改，极大的提高了配置灵活性。在所述外壳6的四周和底板上均设有接口连接器8，所述接口连接器8为接线端子。用户可以将实验电路通过导线与接线端子连接，这样实验电路就可以跟本实验箱连接起来，通过本实验箱提供的多种仪器来完成实验。如图3所示，在所述扩展板9的四个顶角处均焊接有一螺柱10，在所述底板1的四个顶角处均设有一磁铁柱11，在所述外壳面板7上与螺柱相对应处均开设有一快拆接口12，安装时，扩展板9上的焊接螺柱10穿过外壳面板7上的快拆接口12就可以通过磁力吸在底板1的磁铁柱11上。拆解时，向上抬起扩展板9即可分开磁力，取出扩展板9。同时这个连接方式还可以传导电源和信号，起到电气连接的作用。所述扩展板通过快拆方式跟底板连接，方便用户更换扩展板，快拆使用磁力，无磨损，不会出现金属弹性疲劳。
如图2所示，主机板2是核心单元，主机板集成了高速的数模变换DAC13、模数变换ADC14、高效能处理器MCU15、高性能的信号链芯片组16、电源芯片组17、高速的逻辑FPGA单元18、连接端子19。所述主机板2使用向上的连接端子19，便于和底板1进行连接。这种插接结构使得底板可以根据用户的需求定制，改动底板不必改变主机板。所述主机板还集成有逻辑分析仪、脉冲信号发送器、频谱仪、波特图分析仪等传统实验室没有的仪器。在所述主机板2上设有电源接口20和电脑USB接口21，所述主机板2与PC机相连，跟PC机上开发的虚拟仪器软件进行交互，由此实现众多的仪器功能。使得本便携式数模混合电子实验箱能够完成电子类专业教学大纲要求的各种实验。使用软件将台式仪器的界面在电脑上实现，屏幕尺寸增大，灵活性大大提高。利用主机板基本的信号处理功能来完成多种仪器的高级功能。用户在一台个人电脑上就可以得到多个仪器的功能。在实验的过程中就可以及时获取数据，极大的方便了实验报告的撰写。所述主机板分别与大功率电源板、万用表板电连接，使用集成化的万用表测试电路，实现了实体手持式万用表的功能。主机板控制万用表板使本实验箱具备了万用表的功能，扩展了应用范围。大功率电源板负责电压的变换，将外部AC-DC适配器输入的电压转化为本实验箱需要的各种电压，并且可以被主机板控制进行调节，检测电源板的状态。大功率电源板提供的电源功率比主机板大，能够满足对功率有要求的实验。
所述扩展板9包括芯片和外围电路，在所述扩展板上设有接线端子，用于连接可变电路部分。这部分外围电路是指将不需要变动的电路部分做在了扩展板上，这部分电路连接关系是不能改变的，另外可变化的电路连接关系留出了接线端子，由用户根据实验需要手动用导线进行连接。这样一块电路板就可以实现多个电路，同时由于可变化部分的存在，可以增强用户的动手能力。不需要变动的部分则降低了用户重复连接电路的负担。配套扩展板有4种，分别支持运算放大器电路实验，三极管电路实验，数字电路实验，电路基础实验。因此，扩展板为数字电路实验扩展板、三极管电路实验扩展板、运算放大器电路实验扩展板、电路实验扩展板的一种或几种。
所述底板的产品型号为EPI-CC304。主机板的产品型号为EPI-M304。大功率电源板的产品型号为EPI-ADJP。万用表板的产品型号为EPI-MultiM。扩展板的产品型号为EPI-Ext。
所述数模变换DAC和模数变换ADC集成的产品型号为AD9963。高效能处理器MCU的产品型号为LPC4330。高性能的信号链芯片组的产品型号为AD8066，ADG611，AD8039，THS4522，OPA2830，TS12A4516。电源芯片组的产品型号为TPS54332，TPS55340，LMR62421，KF50，MIC5270，AP7217，IFX1763。高速的逻辑FPGA单元的产品型号为XC6SLX16-3FT256C。
逻辑分析仪的产品型号为。脉冲信号发送器的产品型号为(逻辑分析仪和脉冲信号发送器由FPGA单元XC6SLX16-3FT256C来完成，不是单独的芯片)。频谱仪的产品型号为(频谱分析仪由PC端软件调用主机板示波器功能来完成，不是单独芯片)。波特图分析仪的产品型号为(波特图分析仪由PC端软件调用主机板的示波器和信号源功能来完成)。
所述面包板是市售成品标准件，用于插接芯片和导线。是一个内部有金属弹簧夹片，外部被塑料外壳包裹的多孔厚板。面包板具备很好的电路连接灵活性，不用焊接，很方便在实验中用于实现元件之间的电气连接。
本产品将多种仪器功能集成在一个实验箱中，集成度高，扩展板使用磁性快拆与底板相连，可以搭配多种实验板，一机多用，可扩展性强，方便使用。
以上对本发明创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：包括底板、主机板、大功率电源板、万用表板、面包板、扩展板、外壳和外壳面板，在所述底板的正面安装有面包板，在所述底板的背面安装有主机板、万用表板、大功率电源板，所述底板放置在外壳内，在所述外壳上盖有外壳面板，在所述扩展板的四个顶角处均焊接有一螺柱，在所述底板的四个顶角处均设有一磁铁柱，在所述外壳面板上与螺柱相对应处均开设有一快拆接口。
2.根据权利要求1所述的一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：在所述外壳的四周和底板上均设有接口连接器，所述接口连接器为接线端子。
3.根据权利要求1或2所述的一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：所述主机板集成了数模变换DAC、模数变换ADC、处理器MCU、信号链芯片组、电源芯片组、FPGA单元和连接端子。
4.根据权利要求3所述的一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：所述主机板采用向上的连接端子。
5.根据权利要求3所述的一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：在所述主机板上设有电源接口和电脑USB接口，所述主机板与PC机电连接。
6.根据权利要求3所述的一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：所述主机板还集成有逻辑分析仪、脉冲信号发送器、频谱仪、波特图分析仪。
7.根据权利要求1所述的一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：所述扩展板包括芯片和外围电路，在所述扩展板上设有接线端子。
8.根据权利要求1或7所述的一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：所述扩展板为数字电路实验扩展板、三极管电路实验扩展板、运算放大器电路实验扩展板、电路实验扩展板的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种便携式数模混合电子实验箱，其特征在于：所述主机板分别与大功率电源板、万用表板电连接。
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