CN110034536A - 一种中学教学用实验供电保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中学教学用实验供电保护系统，包括电子断路器、降压整流模块、滤波模块、稳压模块、直流调压模块和直流输出端，所述电子断路器的输入端连接交流市电，电子断路器的输出端连接降压整流模块的输入端，降压整流模块的输出端连接滤波模块的输入端，滤波模块的输出端连接稳压模块的输入端，本发明中学教学用实验供电保护系统通过不仅具有电压调节和稳压功能，确保输出电压的多样性和稳定性，同时还具有过压保护和短路保护功能，能够在电压过高和接线错误出现短路时及时断开电路，保证学生的人身安全，同时还降低了电路毁损的概率。

Description

一种中学教学用实验供电保护系统
技术领域
本发明涉及一种实验供电系统，具体是一种中学教学用实验供电保护系统。
背景技术
我国对于教育的重视程度位于世界前列，而且不仅局限于书本上的知识，还追求德智体美劳全面发展，尤其是对学生的动手能力培养方面，对于一些课程只有融入到动手实验中才可以更快的帮助学生掌握相关知识。
电子技术课程是电类和部分非电类重要的基础课，是一门实践性强、实用性广的学科，目前我国初中的物理就开始让学生接触基础电学知识，要掌握好电工电子技术必须做好实践性教学环节，即实验、实习及课程设计等于理论相结合的环节。因此，在进行电工电子实验教学及学习过程中，需要一个稳定的供电电源，并且这个电源需要具备较高的安全性能，不仅要保证实验的进行，同时还要确保学生的人身安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种中学教学用实验供电保护系统，以解决所述背景技术中提出的问题。
为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：
一种中学教学用实验供电保护系统，包括电子断路器、降压整流模块、滤波模块、稳压模块、直流调压模块和直流输出端，所述电子断路器的输入端连接交流市电，电子断路器的输出端连接降压整流模块的输入端，降压整流模块的输出端连接滤波模块的输入端，滤波模块的输出端连接稳压模块的输入端，稳压模块的输出端分别连接直流调压模块的输入端和过压保护模块的输入端，直流调压模块的输出端分别连接直流输出端和短路保护模块的输入端，过压保护模块的输出端和短路保护模块的输出端均连接继电器开关电路，继电器开关电路还连接电子断路器。
作为本发明的进一步技术方案：所述降压整流模块包括变压器W和整流器T，滤波模块包括电容C1、电容C1、电感L1和电感L2，稳压模块包括差分放大器U1、三极管V1和二极管D2，直流调压模块包括电压表V和电位器RP1，过压保护模块包括电阻R3和电阻R4，短路保护模块包括电阻R5和光耦U2，继电器开关电路包括三极管V2和继电器K的线圈，电子断路器包括三极管V2和继电器K，变压器W的初级绕组通过继电器K的触点K-1连接220V交流电，变压器W的次级绕组连接整流器T的端口1和端口3，整流器T的端口2分别连接电容C1和电感L1，电感L1的另一端连接电容C2、电阻R1、三极管V1的集电极和光耦U2的脚3，电阻R1的另一端连接二极管D2的阴极和差分放大器U1的输入端+，二极管D2的阳极连接电容C2的另一端和电感L2，电容C1的另一端连接整流器T的端口4和电感L2的另一端，差分放大器U1的输入端-连接电阻R3和电阻R4，差分放大器U1的输出端连接二极管D1的阳极和电阻R2，电阻R2的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接三极管V2的集电极、继电器J的触点J-1、电阻R3的另一端、电容C2、电压表V和电位器RP1，三极管V2的基极连接二极管D1的阴极，三极管V2的发射极连接继电器K的线圈和继电器J的触点J-1的另一端，继电器K的线圈的另一端连接电阻R4的另一端、继电器J的线圈、电容C2的另一端、电压表V的另一端和光耦U2的脚2，继电器J的线圈的另一端连接光耦U2的脚4，电位器RP1的另一端连接电阻R5和输出电压VCC，电阻R5的另一端连接光耦U2的脚1。
作为本发明的进一步技术方案：所述二极管D1为整流二极管。
作为本发明的进一步技术方案：所述二极管D2为稳压二极管。
作为本发明的进一步技术方案：所述光耦U2的型号为4N25。
作为本发明的进一步技术方案：所述差分放大器U1的型号为AD8476。
作为本发明的进一步技术方案：所述三极管V1和三极管V2均为NPN三极管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中学教学用实验供电保护系统通过不仅具有电压调节和稳压功能，确保输出电压的多样性和稳定性，同时还具有过压保护和短路保护功能，能够在电压过高和接线错误出现短路时及时断开电路，保证学生的人身安全，同时还降低了电路毁损的概率。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图2为本发明的一种实施例电路图。
图3为光耦芯片的内部电路图。
具体实施方式
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。
实施例1：请参阅图1，一种中学教学用实验供电保护系统，包括电子断路器、降压整流模块、滤波模块、稳压模块、直流调压模块和直流输出端，所述电子断路器的输入端连接交流市电，电子断路器的输出端连接降压整流模块的输入端，降压整流模块的输出端连接滤波模块的输入端，滤波模块的输出端连接稳压模块的输入端，稳压模块的输出端分别连接直流调压模块的输入端和过压保护模块的输入端，市电电压依次经过电子断路器、降压整流模块、滤波模块、稳压模块、直流调压模块和直流输出端对外进行供电，使用者可以通过直流调压模块方便的调节输出电压的大小，为了增加本发明的安全性能，直流调压模块的输出端分别连接直流输出端和短路保护模块的输入端，过压保护模块的输出端和短路保护模块的输出端均连接继电器开关电路，继电器开关电路还连接电子断路器。当遇到过压或者短路情况时，即可通过继电器开关快速的切断电子断路器，从而达到保护电路和使用者的目的，增加了学生的人身安全。
实施例2，在实施例1的基础上，本发明的一种实施例电路如图2和3所示，其中，降压整流模块包括变压器W和整流器T，滤波模块包括电容C1、电容C1、电感L1和电感L2，稳压模块包括差分放大器U1、三极管V1和二极管D2，直流调压模块包括电压表V和电位器RP1，过压保护模块包括电阻R3和电阻R4，短路保护模块包括电阻R5和光耦U2，继电器开关电路包括三极管V2和继电器K的线圈，电子断路器包括三极管V2和继电器K，变压器W的初级绕组通过继电器K的触点K-1连接220V交流电，变压器W的次级绕组连接整流器T的端口1和端口3，整流器T的端口2分别连接电容C1和电感L1，电感L1的另一端连接电容C2、电阻R1、三极管V1的集电极和光耦U2的脚3，电阻R1的另一端连接二极管D2的阴极和差分放大器U1的输入端+，二极管D2的阳极连接电容C2的另一端和电感L2，电容C1的另一端连接整流器T的端口4和电感L2的另一端，差分放大器U1的输入端-连接电阻R3和电阻R4，差分放大器U1的输出端连接二极管D1的阳极和电阻R2，电阻R2的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接三极管V2的集电极、继电器J的触点J-1、电阻R3的另一端、电容C2、电压表V和电位器RP1，三极管V2的基极连接二极管D1的阴极，三极管V2的发射极连接继电器K的线圈和继电器J的触点J-1的另一端，继电器K的线圈的另一端连接电阻R4的另一端、继电器J的线圈、电容C2的另一端、电压表V的另一端和光耦U2的脚2，继电器J的线圈的另一端连接光耦U2的脚4，电位器RP1的另一端连接电阻R5和输出电压VCC，电阻R5的另一端连接光耦U2的脚1。
220V市电电压经过继电器K的触点K-1、变压器W降压、整流器T整流后输入到滤波模块中，滤波模块为典型的π型滤波器，能够滤除谐波干扰，增加电路稳定性，电阻R3和电阻R4组成电压采集模块，其采集到的电压加在差分放大器U1的输入端-，电阻R1和二极管D2组成基准电压电路，由于二极管D2的稳压特性，因此差分放大器U1的输入端+电压恒定，从而使得差分放大器U1的输出端电压随着输入端-的电压而改变，此电压加在三极管V1的基极，根据三极管的基本特性可知，三极管的导通角随着此电压改变，进而达到反馈调节稳压的目的，确保输出电压的稳定性，电位器RP1可以方便的调节输出电压VCC的数值，具体数值可以通过电压表V读出。当差分放大器U1的输出端电压过高时，其能够满足三极管V2的导通条件，此时三极管V2导通，判断为过压状态，使得继电器K导通，其触点K-1（即为电子断路器）断开，从而达到过压保护的目的。
电阻R5和光耦U2组成短路保护模块，其保护原理如下，当输出电压VCC之间加载的电路正常时，根据电流分流原理，加在电阻R5和光耦U2上的电流能够使得光耦U2内部导通，因此继电器J导通，其触点J-1断开，不影响继电器K的动作，当输出电压VCC之间加载的电路出现短路时，加在电阻R5和光耦U2上的电流将会瞬间降低，此时光耦U2内部断开，继电器J断开，其触点J-1导通，继电器K随之接通，其触点K-1（即为电子断路器）断开，从而达到短路保护的目的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种中学教学用实验供电保护系统，包括电子断路器、降压整流模块、滤波模块、稳压模块、直流调压模块和直流输出端，其特征在于，所述电子断路器的输入端连接交流市电，电子断路器的输出端连接降压整流模块的输入端，降压整流模块的输出端连接滤波模块的输入端，滤波模块的输出端连接稳压模块的输入端，稳压模块的输出端分别连接直流调压模块的输入端和过压保护模块的输入端，直流调压模块的输出端分别连接直流输出端和短路保护模块的输入端，过压保护模块的输出端和短路保护模块的输出端均连接继电器开关电路，继电器开关电路还连接电子断路器。
2.根据权利要求1所述的一种中学教学用实验供电保护系统，其特征在于，所述降压整流模块包括变压器W和整流器T，滤波模块包括电容C1、电容C1、电感L1和电感L2，稳压模块包括差分放大器U1、三极管V1和二极管D2，直流调压模块包括电压表V和电位器RP1，过压保护模块包括电阻R3和电阻R4，短路保护模块包括电阻R5和光耦U2，继电器开关电路包括三极管V2和继电器K的线圈，电子断路器包括三极管V2和继电器K，变压器W的初级绕组通过继电器K的触点K-1连接220V交流电，变压器W的次级绕组连接整流器T的端口1和端口3，整流器T的端口2分别连接电容C1和电感L1，电感L1的另一端连接电容C2、电阻R1、三极管V1的集电极和光耦U2的脚3，电阻R1的另一端连接二极管D2的阴极和差分放大器U1的输入端+，二极管D2的阳极连接电容C2的另一端和电感L2，电容C1的另一端连接整流器T的端口4和电感L2的另一端，差分放大器U1的输入端-连接电阻R3和电阻R4，差分放大器U1的输出端连接二极管D1的阳极和电阻R2，电阻R2的另一端连接三极管V1的基极，三极管V1的发射极连接三极管V2的集电极、继电器J的触点J-1、电阻R3的另一端、电容C2、电压表V和电位器RP1，三极管V2的基极连接二极管D1的阴极，三极管V2的发射极连接继电器K的线圈和继电器J的触点J-1的另一端，继电器K的线圈的另一端连接电阻R4的另一端、继电器J的线圈、电容C2的另一端、电压表V的另一端和光耦U2的脚2，继电器J的线圈的另一端连接光耦U2的脚4，电位器RP1的另一端连接电阻R5和输出电压VCC，电阻R5的另一端连接光耦U2的脚1。
3.根据权利要求2所述的一种中学教学用实验供电保护系统，其特征在于，所述二极管D1为整流二极管。
4.根据权利要求3所述的一种中学教学用实验供电保护系统，其特征在于，所述二极管D2为稳压二极管。
5.根据权利要求4所述的一种中学教学用实验供电保护系统，其特征在于，所述光耦U2的型号为4N25。
6.根据权利要求5所述的一种中学教学用实验供电保护系统，其特征在于，所述差分放大器U1的型号为AD8476。
7.根据权利要求2-6任一所述的一种中学教学用实验供电保护系统，其特征在于，所述三极管V1和三极管V2均为NPN三极管。
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