CN108766147B - 一种模数电混合实验系统及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模数电混合实验系统及其控制电路，包括箱体、实验平台和翻盖，箱体的顶部设有实验平台，实验平台的表面设有555实验电路板，555实验电路板的一侧设有电源开关，电源开关的底部设有信号源板，555实验电路板的另一侧设有74LS74电路板，74LS74电路板的底部一侧设有积分器电路板、第一带通滤波电路板和第二带通滤波电路板，实验平台的底部设有空腔，空腔的一侧设有蓄电池，空腔的另一侧设有两个对称的散热风机，且两个散热风机的进风口均与空腔相通，本方案通过搭扣和搭扣槽的配合对翻盖与箱体进行护垫，翻盖保护实验平台，通过把手便于携带实验装置，蓄电池作为移动电源，便于户外使用；简化操作繁琐和接线，使用方便。

Description

一种模数电混合实验系统及其控制电路

技术领域

本发明属于教学实验系统技术领域，具体地说，涉及一种模数电混合实验系统及其控制电路。

背景技术

现有的实验平台往往采取模拟信号与数字信号各自独立在不同装置内，使用时操作繁琐，接线复杂，而且传统的实验平台较大，难以移动，而且离开电网供电就无法使用，只能在良好的供电环境下才能进行工作，使用非常不便。

而且，在进行电学实验的过程中，电学实验设备经常与各式各样的人员接触，使得电学实验设备上易于沾染细菌以及汗液，不但容易造成细菌的交叉传染，而且对电学设备的腐蚀也较为严重。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的是常规技术中使用时操作繁琐，接线复杂，使用非常不便的技术问题。本发明提供了一种模数电混合实验系统及其控制电路，相比于常规技术，可以起到便于进行实验，简化操作繁琐和接线，能够户外使用。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以实现：本发明提供了一种模数电混合实验系统，包括箱体、实验平台和翻盖，所述箱体的顶部设有实验平台，所述实验平台的表面设有555实验电路板，所述555实验电路板的一侧设有电源开关，所述电源开关的底部设有信号源板，所述555实验电路板的另一侧设有74LS74电路板，所述74LS74电路板的底部一侧设有积分器电路板、第一带通滤波电路板和第二带通滤波电路板，所述实验平台的底部设有空腔，所述空腔的一侧设有蓄电池，所述空腔的另一侧设有两个对称的散热风机，且两个所述散热风机的进风口均与空腔相通，两个所述散热风机的出风口均通过通风板与外界相通，所述实验平台的一侧铰接有翻盖，所述翻盖的一侧设有搭扣槽，所述箱体的两侧均开设有若干个通风孔，所述箱体的一端设有把手，所述把手的一侧设有与搭扣槽对应的搭扣，所述蓄电池通过充电线与外界电源电性连接，所述蓄电池通过电源开关与信号源板电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述555实验电路板的表面、74LS74电路板的表面、积分器电路板的表面、第一带通滤波电路板的表面、第二带通滤波电路板的表面和信号源板的表面均设有信号接收口和信号发射口。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述555实验电路板由第一电路板、555芯片、若干个第一电阻和若干个第一电容组成。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述74LS74电路板由第二电路板、第一触发器和第二触发器组成。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述积分器电路板由第三电路板、第一运算放大器、第二电容和若干个第二电阻组成。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述第一带通滤波电路板由第四电路板、第二运算放大器、若干个第三电阻和若干个第三电容组成。

作为本发明的一种优选技术方案，在一种可能的实施方式中，所述第二带通滤波电路板由第五电路板、第三运算放大器、若干个第四电阻和若干个第四电容组成。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1本发明的模数电混合实验系统，两个散热风机开始工作，带动空腔内的空气流通，将实验系统工作时产生的热量排出箱体，若干个通风孔和通风板保证空气流通。

2本发明的模数电混合实验系统通过搭扣和搭扣槽的配合对翻盖与箱体进行护垫，翻盖保护实验平台，通过把手便于携带实验系统，蓄电池作为移动电源，便于户外使用。

3本发明的模数电混合实验系统，555实验电路板通过555芯片和若干个电阻和若干个电容对信号进行处理，输出20KHZ-50KHZ的方波，74LS74电路板通过第一触发器和第二触发器对信号进行处理，输出5KHZ-10KHZ的方波，积分器电路板通过运算放大器、电容和多个电阻对信号进行处理，输出5KHZ-10KHZ的三角波，第一带通滤波电路板通过运算放大器、若干个电阻和若干个电容对信号进行处理，输出20KHZ-30KHZ的正弦波，第二带通滤波电路板通过运算放大器、若干个电阻和若干个电容对信号进行处理，输出250KHZ的正弦波，各个电路通过外接显波显示器连接显示波形，得到实验结果，简化操作繁琐和接线，使用方便。

当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路的侧面结构示意图之一；

图3是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路的侧面结构示意图之二；

图4是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路的侧面结构示意图之三；

图5是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路的模块示意图；

图6是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路555实验电路板的结构示意图；

图7是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路74LS74电路板的结构示意图；

图8是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路积分器电路板的结构示意图；

图9是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路第一带通滤波电路板的结构示意图；

图10是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路第二带通滤波电路板的结构示意图；

图11是本发明实施例的一种模数电混合实验系统及其控制电路信号源板的结构示意图。

图中：1、箱体；2、实验平台；3、电源开关；4、翻盖；5、74LS74电路板；6、积分器电路板；7、第一带通滤波电路板；8、第二带通滤波电路板；9、555实验电路板；10、搭扣；11、把手；12、信号源板；13、搭扣槽；14、蓄电池；15、散热风机；16、通风板。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-11所示，本发明一种模数电混合实验系统，包括箱体1、实验平台2和翻盖4，箱体1的顶部设有实验平台2，实验平台2的表面设有555实验电路板9，555实验电路板9的一侧设有电源开关3，电源开关3的底部设有信号源板12，555实验电路板9的另一侧设有74LS74电路板5，74LS74电路板5的底部一侧设有积分器电路板6、第一带通滤波电路板7和第二带通滤波电路板8，实验平台2的底部设有空腔，空腔的一侧设有蓄电池14，蓄电池14为聚合物锂离子电池，空腔的另一侧设有两个对称的散热风机15，且两个散热风机15的进风口均与空腔相通，两个散热风机15的出风口均通过通风板16与外界相通，实验平台2的一侧铰接有翻盖4，翻盖4与箱体1之间设有密封槽，密封槽内安装有密封条，密封条可防止湿气或者灰层进入箱体1内，翻盖4的一侧设有搭扣槽13，箱体1的两侧均开设有若干个通风孔，箱体1的一端设有把手11，把手11的一侧设有与搭扣槽13对应的搭扣10，蓄电池14通过充电线与外界电源电性连接，蓄电池14通过电源开关3与信号源板12电性连接。

作为本发明的一种实施方式，所述翻盖4的内侧设有清洁单元，清洁单元用于对实验平台2的上表面自动进行清洁，所述清洁单元包括喷雾模块、擦拭模块和干燥模块，所述喷雾模块用于向实验平台2的上表面喷洒清洁液，所述擦拭模块用于对实验平台2的上表面的清洁液清洗擦拭并对实验平台2的上表面进行清洁；所述干燥模块用于对擦拭模块和实验平台2的上表面上的清洁液进行烘干；喷雾模块、擦拭模块和干燥模块均与控制器电连接。在进行电学实验的过程中，电学实验设备经常与各式各样的人员接触，使得电学实验设备上易于沾染细菌以及汗液，不但容易造成细菌的交叉传染，而且对电学设备的腐蚀也较为严重，本发明通过采用清洁单元在进行电学实验过后对电学实验设备的面板进行自动的清洁，既实现了电学实验设备的自动化消毒，又减少了电学实验设备的腐蚀损坏。为使得本领域技术人员更加易于理解本发明的发明构思，下面对清洁单元中的部分模块进行举例讲解。

作为本发明的一种实施方式，所述喷雾模块包括设置于翻盖4内侧的储液箱、微型水泵、增压器、压力容器和喷雾喷头，所述储液箱内装有绝缘的电路板清洁液，在电路板清洁液内混入少量的用于消毒的医用酒精，微型水泵用于将电路板清洁液送入压力容器中，所述增压器用于为压力容器增压，使得电路板清洁液能够从喷雾喷头喷出。本技术方案的喷雾模块中的微型水泵、增压泵与控制器连接，在压力容器与喷雾喷头之间设有控制器控制的电磁阀，控制器控制电路板清洁液的喷出。为避免对实验平台2的上表面的直接喷射，喷雾喷头的喷射方向朝向翻盖4，并且翻盖4上设有圆筒形的集水罩，集水罩为网状结构，集水罩的顶端固定在翻盖4上，集水罩的底端固定有集水裙，集水裙为喇叭状结构，集水裙开口向上，集水裙上端的开口直径大于集水罩的直径，集水裙下端的开口直径等于集水罩的直径，集水裙的下端开口于集水罩的下端密封连接，所述喷雾喷头由集水罩的下端插入集水罩中并与集水罩密封连接，使用时，微型水泵将电路板清洁液由储液箱送入压力容器中，然后利用增压器对压力容器内的压力进行增压，以提高水的动能，从而有利于喷雾喷头喷出水雾，然后控制器控制电磁阀打开，增压后的电路板清洁液由喷雾喷头喷出，喷雾喷头在集水罩内，集水罩将大直径的水雾拦截下来，小直径的水雾穿过集水罩上的网孔进入翻盖4与实验平台2之间的空隙，在分子运动及重力作用下，小直径的水雾落在实验平台2的上表面，大直径的水雾沿着集水罩向下流动并在集水罩与集水裙的连接处聚集，此时利用一根回流管将汇集的电路板清洁液输送至储液箱中，实现电路板清洁液的充分利用。

作为本发明的一种实施方式，所述擦拭模块包括设置于翻盖4内侧的丝杠滑块机构、用于驱动丝杠滑块机构运动的驱动电机、丝杠滑块机构中的滑块固连的擦拭头和用于驱动擦拭头转动的擦拭电机，控制器控制驱动电机和擦拭电机的工作，所述丝杠滑块机构设置有两组，一组丝杠滑块机构用于实现擦拭头的横向运动，另一组丝杠滑块机构用于实现擦拭头的纵向运动；所述擦拭头包括转动轴和包裹在转动轴一端的擦拭块，转动轴的另一端与擦拭电机连接。擦拭头可以采用海绵或者棉布，可避免损伤实验设备。喷雾完成后，控制器控制擦拭模块工作，对实验平台2的上表面的水雾进行擦拭，擦拭的同时实现对实验平台2的上表面的清洁与消毒。

作为本发明的一种实施方式，所述干燥模块包括风机、湿度传感器和加热室，加热室内设有加热电阻，所述风机安装在翻盖4的侧边，所述湿度传感器安装在翻盖4的内侧，湿度传感器用于检测翻盖4盖合后实验平台2的上表面的湿度，所述加热室安装在翻盖4的内侧，加热室内的加热电阻对空气进行加热，加热室上设有出风口和进风口，进风口上设有空气过滤器，风机将加热后的热空气由加热室的出风口抽出，热风经过翻盖4与实验平台2之间的空隙，实现对实验平台2的上表面的干燥。擦拭模块工作完成后，控制器控制干燥模块工作，干燥模块工作时，湿度传感器检测翻盖4与实验平台2之间的湿度，当湿度值大于预设值时，加热室内的加热电阻工作，加热电阻对空气进行加热，然后风机工作将加热后的热空气由加热室的出风口抽出，热风经过翻盖4与实验平台2之间的空隙，实现对实验平台2的上表面的干燥；当湿度值小于或者等于预设值时，风机和加热电阻不工作。

一种控制电路，该控制电路用于上述模数电混合实验系统，该控制电路包括555实验电路板9、74LS74电路板5、积分器电路板6、第一带通滤波电路板7、第二带通滤波电路板8和信号源板12，555实验电路板9的表面、74LS74电路板5的表面、积分器电路板6的表面、第一带通滤波电路板7的表面、第二带通滤波电路板8的表面和信号源板12的表面均设有信号接收口和信号发射口，通过接线连接各个电路板的信号接收口和信号发射口，实现各个电路板信号的传输；555实验电路板9由第一电路板、555芯片、若干个第一电阻和若干个第一电容组成，第一电路板固定555芯片和若干个第一电阻和若干个第一电容组成，555芯片和若干个第一电阻和若干个第一电容对信号进行处理，输出20KHZ-50KHZ的方波；74LS74电路板5由第二电路板、第一触发器和第二触发器组成，第二电路板固定第一触发器和第二触发器，第一触发器和第二触发器对信号进行处理，输出5KHZ-10KHZ的方波；积分器电路板6由第三电路板、第一运算放大器、第二电容和若干个第二电阻组成，第三电路板电路板固定第一运算放大器、第二电容和若干个第二电阻，第一运算放大器、第二电容和若干个第二电阻对信号进行处理，输出5KHZ-10KHZ的三角波；第一带通滤波电路板7由第四电路板、第二运算放大器、若干个第三电阻和若干个第三电容组成，第四电路板固定第二运算放大器、若干个第三电阻和若干个第三电容，第二运算放大器、若干个第三电阻和若干个第三电容对信号进行处理，输出20KHZ-30KHZ的正弦波；第二带通滤波电路板8由第五电路板、第三运算放大器、若干个第四电阻和若干个第四电容组成，第五电路板固定第三运算放大器、若干个第四电阻和若干个第四电容，第三运算放大器、若干个第四电阻和若干个第四电容对信号进行处理，输出250KHZ的正弦波。

具体工作时，本发明的模数电混合实验系统，通过搭扣10和搭扣槽13的配合对翻盖4与箱体1进行护垫，翻盖4保护实验平台2，通过把手11便于携带实验系统，蓄电池14作为移动电源，便于户外使用，进行实验时，先通过接线连接各个电路板的信号接收口和信号发射口，实现信号源板12与各个电路板或各个电路板之间进行信号的传输，打开电源开关3，实验系统开始工作，555实验电路板9通过555芯片和若干个第一电阻和若干个第一电容对信号进行处理，输出20KHZ-50KHZ的方波，74LS74电路板5通过第一触发器和第二触发器对信号进行处理，输出5KHZ-10KHZ的方波，积分器电路板6通过第一运算放大器、第二电容和多个第二电阻对信号进行处理，输出5KHZ-10KHZ的三角波，第一带通滤波电路板7通过第二运算放大器、若干个第三电阻和若干个第三电容对信号进行处理，输出20KHZ-30KHZ的正弦波，第二带通滤波电路板8通过第三运算放大器、若干个第四电阻和若干个第四电容对信号进行处理，输出250KHZ的正弦波，各个电路通过外接显波显示器连接显示波形，得到实验结果，于此同时，两个散热风机15开始工作，带动空腔内的空气流通，将实验系统工作时产生的热量排出箱体1，若干个通风孔和通风板16保证空气流通。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种模数电混合实验系统，包括箱体(1)、实验平台(2)和翻盖(4)，其特征在于：所述箱体(1)的顶部设有实验平台(2)，所述实验平台(2)的表面设有555实验电路板(9)，所述555实验电路板(9)的一侧设有电源开关(3)，所述电源开关(3)的底部设有信号源板(12)，所述555实验电路板(9)的另一侧设有74LS74电路板(5)，所述74LS74电路板(5)的底部一侧设有积分器电路板(6)、第一带通滤波电路板(7)和第二带通滤波电路板(8)，所述实验平台(2)的底部设有空腔，所述空腔的一侧设有蓄电池(14)，蓄电池(14)为聚合物锂离子电池，所述空腔的另一侧设有两个对称的散热风机(15)，且两个所述散热风机(15)的进风口均与空腔相通，两个所述散热风机(15)的出风口均通过通风板(16)与外界相通，所述实验平台(2)的一侧铰接有翻盖(4)，翻盖(4)与箱体(1)之间设有密封槽，密封槽内安装有密封条，所述翻盖(4)的一侧设有搭扣槽(13)，所述箱体(1)的两侧均开设有若干个通风孔，所述箱体(1)的一端设有把手(11)，所述把手(11)的一侧设有与搭扣槽(13)对应的搭扣(10)，所述蓄电池(14)通过充电线与外界电源电性连接，所述蓄电池(14)通过电源开关(3)与信号源板(12)电性连接；

所述翻盖(4)的内侧设有清洁单元，清洁单元用于对实验平台(2)的上表面自动进行清洁，所述清洁单元包括喷雾模块、擦拭模块和干燥模块，所述喷雾模块用于向实验平台(2)的上表面喷洒清洁液，所述擦拭模块用于对实验平台(2)的上表面的清洁液清洗擦拭并对实验平台(2)的上表面进行清洁；所述干燥模块用于对擦拭模块和实验平台(2)的上表面上的清洁液进行烘干；喷雾模块、擦拭模块和干燥模块均与控制器电连接；

所述喷雾模块包括设置于翻盖(4)内侧的储液箱、微型水泵、增压器、压力容器和喷雾喷头，所述储液箱内装有绝缘的电路板清洁液，微型水泵用于将电路板清洁液送入压力容器中，所述增压器用于为压力容器增压，使得电路板清洁液能够从喷雾喷头喷出；为避免对实验平台(2)的上表面的直接喷射，喷雾喷头的喷射方向朝向翻盖(4)，并且翻盖(4)上设有圆筒形的集水罩，集水罩为网状结构，集水罩的顶端固定在翻盖(4)上，集水罩的底端固定有集水裙，集水裙为喇叭状结构，集水裙开口向上，集水裙上端的开口直径大于集水罩的直径，集水裙下端的开口直径等于集水罩的直径，集水裙的下端开口与 集水罩的下端密封连接，所述喷雾喷头由集水罩的下端插入集水罩中并与集水罩密封连接，使用时，微型水泵将电路板清洁液由储液箱送入压力容器中，然后利用增压器对压力容器内的压力进行增压，以提高水的动能，从而有利于喷雾喷头喷出水雾，然后控制器控制电磁阀打开，增压后的电路板清洁液由喷雾喷头喷出，喷雾喷头在集水罩内，集水罩将大直径的水雾拦截下来，小直径的水雾穿过集水罩上的网孔进入翻盖(4)与实验平台(2)之间的空隙，在分子运动及重力作用下，小直径的水雾落在实验平台(2)的上表面，大直径的水雾沿着集水罩向下流动并在集水罩与集水裙的连接处聚集，此时利用一根回流管将汇集的电路板清洁液输送至储液箱中，实现电路板清洁液的充分利用；

所述擦拭模块包括设置于翻盖(4)内侧的丝杠滑块机构、用于驱动丝杠滑块机构运动的驱动电机、丝杠滑块机构中的滑块固连的擦拭头和用于驱动擦拭头转动的擦拭电机，所述丝杠滑块机构设置有两组，一组丝杠滑块机构用于实现擦拭头的横向运动，另一组丝杠滑块机构用于实现擦拭头的纵向运动；所述擦拭头包括转动轴和包裹在转动轴一端的擦拭块，转动轴的另一端与擦拭电机连接；擦拭头可以采用海绵或者棉布，可避免损伤实验设备，喷雾完成后，控制器控制擦拭模块工作，对实验平台(2)的上表面的水雾进行擦拭，擦拭的同时实现对实验平台(2)的上表面的清洁与消毒；

所述干燥模块包括风机、湿度传感器和加热室，加热室内设有加热电阻，所述风机安装在翻盖(4)的侧边，所述湿度传感器安装在翻盖(4)的内侧，湿度传感器用于检测翻盖(4)盖合后实验平台(2)的上表面的湿度，所述加热室安装在翻盖(4)的内侧，加热室内的加热电阻对空气进行加热，加热室上设有出风口和进风口，进风口上设有空气过滤器，风机将加热后的热空气由加热室的出风口抽出，热风经过翻盖(4)与实验平台(2)之间的空隙，实现对实验平台(2)的上表面的干燥，擦拭模块工作完成后，控制器控制干燥模块工作，干燥模块工作时，湿度传感器检测翻盖(4)与实验平台(2)之间的湿度，当湿度值大于预设值时，加热室内的加热电阻工作，加热电阻对空气进行加热，然后风机工作将加热后的热空气由加热室的出风口抽出，热风经过翻盖(4)与实验平台(2)之间的空隙，实现对实验平台(2)的上表面的干燥；当湿度值小于或者等于预设值时，风机和加热电阻不工作。

2.一种用于权利要求1所述的一种模数电混合实验系统的控制电路，其特征在于：该控制电路包括555实验电路板(9)、74LS74电路板(5)、积分器电路板(6)、第一带通滤波电路板(7)、第二带通滤波电路板(8)和信号源板(12)，所述555实验电路板(9)的表面、74LS74电路板(5)的表面、积分器电路板(6)的表面、第一带通滤波电路板(7)的表面、第二带通滤波电路板(8)的表面和信号源板(12)的表面均设有信号接收口和信号发射口；所述555实验电路板(9)由第一电路板、555芯片、若干个第一电阻和若干个第一电容组成；所述74LS74电路板(5)由第二电路板、第一触发器和第二触发器组成；所述积分器电路板(6)由第三电路板、第一运算放大器、第二电容和若干个第二电阻组成；所述第一带通滤波电路板(7)由第四电路板、第二运算放大器、若干个第三电阻和若干个第三电容组成；所述第二带通滤波电路板(8)由第五电路板、第三运算放大器、若干个第四电阻和若干个第四电容组成。

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