CN111766468B - 电容式智能实验岛电气拓扑识别系统 - Google Patents

电容式智能实验岛电气拓扑识别系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、智能标签电容采样插座和叠插式插头，叠插式插头包括插头前部、插头导电体芯、插头后部和插头外壳；插座上设置有触发信号按钮、实验信号插座孔、电容取样涧、电容取样片、实验信号连接端子、电容取样端子和触发按钮信号端子。本发明能通过叠插式插头得到并联电容，能通过信号智能处理端子对叠插式插头上智能标签进行识别；能利用智能标签电容采样插座上的按钮触发信号标定实验电气拓扑，确定连接关系；能解决目前电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据，无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性等技术问题。

Description

电容式智能实验岛电气拓扑识别系统
技术领域
本发明涉及电气拓扑识别系统技术领域，特别涉及一种电容式智能实验岛电气拓扑识别系统。
背景技术
目前电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据；无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性；无法构建、运行实验的数字双胞胎。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，以解决现有电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据；无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性；无法构建、运行实验的数字双胞胎等技术问题。
本发明电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、智能标签电容采样插座和叠插式插头；
所述叠插式插头包括插头前部、插头导电体芯、插头后部和插头外壳；
所述的插头前部包括管状的前绝缘护套、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体和设置在直槽体中的电容连接片A，所述电容连接片A上具有突出直槽体的弹性凸起部和伸出绝缘护套后端的插接端部；
所述的插头导电体芯包括由实验信号导电体、导电弹簧套、装配固定环和连接导线；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上；
所述的插头后部包括后绝缘护套、智能标签天线线圈、电容连接片B、电路板、电容连接导线及连接耳，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的电容连接片B的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装电容连接片B的前半段的插孔；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与电容连接片B连接，所述电容连接导线的一端经安装孔与电容连接片B连接，电容连接导线的另一端与电路板上部署的电容连接；所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改；
所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上电容连接片A上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，电容连接片A的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在电容连接片B上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中；
在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的电容连接片A上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的电容连接片B上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的电容与后一个叠插式插头的电路板上部署的电容构成并联关系；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中；
所述的智能标签电容采样插座包括插座体，所述插座体的一端设置有触发信号按钮、实验信号插座孔和环槽状的电容取样涧，实验信号插座孔和电容取样涧同轴布置，实验信号插座孔和电容取样涧之间形成实验信号插头套，电容取样涧内设置有电容取样片；所述插座体的另一端设置有实验信号连接端子、与电容取样片连接的电容取样端子和与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子；
在叠插式插头插装在智能标签电容采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在电容取样涧中，电容连接片A上的弹性凸起部压在电容取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、电容取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接；
所述信号智能处理端子为若干个，每个信号智能处理端子与若干个智能标签电容采样插座连接；信号智能处理端子与以太交换机连接，或者信号智能处理端子还与主机连接；信号智能处理端子用于采集电容数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据；
所述主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。
进一步，所述主机包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第一数据地址控制总线、第一SPI总线、第一电源总线、第一电源模块、标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块、第一单片机最小系统；
所述的第一电源模块与电源总线和第一数据地址控制总线连接；
标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块和第一单片机最小系统分别与第一数据地址控制总线、第一SPI总线和第一电源总线连接。
进一步，所述的第一单片机最小系统为采用MSP430F5529单片机的MSP430最小系统，所述的标签读写模块为采用TRF7960芯片的7960RFID标签读写模块；所述的第一数据与程序存储模块包括采用MX25L6436芯片的MX25L6436数据与程序存储模块和采用MX35LFGE芯片的MX35LFGE数据与程序存储模块；所述的第一以太网总线接口模块为采用CH395芯片的CH395以太网总线接口模块；所述的显示模块为采用RA8876芯片的显示模块；所述的键盘模块采用CH451芯片的键盘模块。
进一步，所述信号智能处理端子包括由数据总线、地址总线、控制总线组成的第二数据地址控制总线、第二SPI总线、第二电源总线、第二电源模块、标签识别块、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二USB接口转换模块、JATG监测接口模块、按钮触发信号接口、编码信号接口电路、按钮地址计算模块、插头电容接口、多谐振荡器和第二单片机最小系统；
第二电源模块与第二电源总线连接，
标签识别块、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二USB接口转换模块及JATG监测接口模块分别与第二SPI总线和第二电源总线连接，
插头电容接口与多谐振荡器连接，多谐振荡器与第二数据地址控制总线连接，从而构成电容采样接口电路；
按钮触发信号接口与编码信号接口电路连接，编码信号接口电路与按钮地址计算模块连接，按钮地址计算模块与第二数据地址控制总线连接，从而构成按钮触发采样接口电路。
进一步，所述的第二单片机最小系统为采用MSP430F5529单片机的MSP430最小系统，所述的标签识别块为采用TRF7960芯片的7960RFID标签识别块；所述的第二数据与程序存储模块包括采用MX25L6436芯片的MX25L6436数据与程序存储模块和采用MX35LFGE芯片的MX35LFGE数据与程序存储模块；所述的第二以太网总线接口模块为采用CH395芯片的CH395以太网总线接口模块，所述的编码信号接口电路为采用LS148D优先编码器的编码信号接口电路；所述的按钮地址计算模块为采用74AC11008芯片的74AC11008按钮地址计算模块。
本发明的有益效果：
本发明电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其能通过叠插式插头得到并联电容，电容接入信号智能处理端子，通过对电容的处理得到插头叠插数量，能通过智能标签标定电气连接拓扑和记录电气连接事件；能利用智能标签电容采样插座上的按钮触发信号标定实验电气拓扑，确定连接关系。本发明电容式智能实验岛电气拓扑识别系统能解决目前电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据，无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性，无法构建、运行实验的数字双胞胎等技术问题。
附图说明
图1为电容式智能实验岛电气拓扑识别系统示意图；
图2为电容式智能实验岛主机原理示意图；
图3为信号智能处理端子的原理示意图；
图4为叠插式插头的组装结构示意图；
图5为插头前部的示意图；
图6为插头导电体芯的示意图；
图7为插头后部的示意图；
图8为插头后部的示意图的另一视角示意图；
图9为智能标签电容采样插座的示意图；
图10为智能标签电容采样插座的另一视角示意图；
图11为信号智能处理端子NE555多谐振荡变换器接口电路原理图；
图12为信号智能处理端子智能标签信号处理接口电路原理图；
图13为信号智能处理端子触发按钮信号接口电路原理图；
图14为信号智能处理端子SPI总线原理图；
图15为电容式智能实验岛电气拓扑识别系统主机SPI总线原理图。
图16为以太网总线接口模块CH395芯片接口电路原理图；
图17为PL2303GL芯片接口电路原理图；
图18为主机的MSP430F5529单片机的接口电路原理图；
图19为信号智能处理端子的MSP430F5529单片机的接口电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
本实施例中电容式智能实验岛电气拓扑识别系统包括以太交换机1、主机2、信号智能处理端子3、智能标签电容采样插座4和叠插式插头5。
所述叠插式插头包括插头前部51、插头导电体芯52、插头后部53和插头外壳54。
所述的插头前部51包括管状的前绝缘护套511、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体512和设置在直槽体中的电容连接片A513，所述电容连接片A上具有突出直槽体的弹性凸起部5131和伸出绝缘护套后端的插接端部5132。
所述的插头导电体芯52包括由实验信号导电体521、导电弹簧套522、装配固定环523和连接导线524；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上。通过连接导线524可将不同的叠插式插头的插头导电体芯连接。
所述的插头后部53包括后绝缘护套531、智能标签天线线圈532、电容连接片B533、电路板534、电容连接导线535及连接耳536，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的电容连接片B的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装电容连接片B的前半段的插孔537；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与电容连接片B连接，所述电容连接导线的一端经安装孔与电容连接片B连接，电容连接导线的另一端与电路板上部署的电容连接，本实施例中电路板上部署的电容为0.1μF；所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改。
所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上电容连接片A上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，电容连接片A的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在电容连接片B上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中。
在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的电容连接片A上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的电容连接片B上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的电容与后一个叠插式插头的电路板上部署的电容构成并联关系，并联电容的大小将反映插头叠插的个数；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中。
所述的智能标签电容采样插座4包括插座体41，所述插座体的一端设置有触发信号按钮42、实验信号插座孔43和环槽状的电容取样涧44，实验信号插座孔和电容取样涧同轴布置，实验信号插座孔和电容取样涧之间形成实验信号插头套45，电容取样涧内设置有电容取样片46；所述插座体的另一端设置有实验信号连接端子47、与电容取样片连接的电容取样端子48和与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子49。
在叠插式插头插装在智能标签电容采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在电容取样涧中，电容连接片A上的弹性凸起部压在电容取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、电容取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接。
所述信号智能处理端子为若干个，每个信号智能处理端子与若干个智能标签电容采样插座连接。
各个信号智能处理端子与以太交换机连接，信号智能处理端子用于采集电容数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据。当然在不同实施例中，信号智能处理端子还可以通过现场总线与主机连接。
所述主机为若干台，各台主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子和其他网络设备的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。
本实施例中，所述主机2包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第一数据地址控制总线21、第一SPI总线22、第一电源总线23、第一电源模块24、标签读写模块25、第一数据与程序存储模块26、第一以太网总线接口模块27、第一USB接口转换模块28、显示模块29、键盘模块210、第一单片机最小系统211。所述的第一电源模块与电源总线和第一数据地址控制总线连接。标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块和第一单片机最小系统分别与第一数据地址控制总线、第一SPI总线和第一电源总线连接。
本实施例中，所述的第一单片机最小系统为采用MSP430F5529单片机的MSP430最小系统，所述的标签读写模块为采用TRF7960芯片的7960RFID标签读写模块；所述的第一数据与程序存储模块包括采用MX25L6436芯片的MX25L6436数据与程序存储模块261和采用MX35LFGE芯片的MX35LFGE数据与程序存储模块262；所述的第一以太网总线接口模块为采用CH395芯片的CH395以太网总线接口模块；所述的显示模块为采用RA8876芯片的显示模块；所述的键盘模块采用CH451芯片的键盘模块。当然，主机的具体组成结构还可采用现有技术中的其它形式。
具体的，7960RFID标签读写模块由TRF7960芯片和天线匹配电路构成，中心频率13.58MHz。TRF7960的SPI接口U7-SOSI、U7-SISO、U7-SCLK、分别与MSP430最小系统的SPI总线接口U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；通过U7-SS到U20连接选通SPI总线通讯。7960RFID标签读写模块在MSP430最小系统1C的控制下用于智能标签读写。
具体的，RA8876显示模块的SPI总线U21-SOSI、U21-SISO、U21-SCLK分别与MSP430最小系统的SPI总线U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；U21-SS到U20的连接用于选通SPI。显示模块用于显示智能卡、设备存储数据、设备工作状态、设备工作方式设定等信息。
具体的，键盘模块采用CH451芯片和4*4键盘模块，通过CH451芯片的SPI总线U22-SOSI、U22-SISO、U22-SCLK分别与MSP430最小系统的SPI总线U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；U22-SS到U20的连接用于选通SPI。键盘用于输入智能标签信息、设定主机工作方式参数、调用主机存储信息及诊断主机故障等。
具体的，第一CH395以太网总线接口模块由CH395Q芯片和外围电路组成；通过跳线选择使用SPI总线或串口；其SPI总线接口U10-SOSI、U10-SISO、U10-SCLK分别与MSP430最小系统1C的SPI总线U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；U10-SS到U20的连接用于选通SPI；CH395以太网总线接口模块用于接收信号智能处理端子20的数据及向网络设备发送信息和计算结果。
具体的，第一USB接口转换模块包括MSP430F5529单片机自带的USB接口和由PL2303GL芯片构造的一个USB接口。通过PL2303GL芯片转换成串口与MSP430F5529连接成USB接口，其中PL2303GL芯片的U8-TXD、U8-RXD分别与MSP430F5529的U20-UCA1RXD、U20-UCA1TXD相连接。UBS接口用于连接本地操作与调试终端，通过终端可以对电气智能实验岛系统主机进行功能设定、数据读写等操作。
具体的，MX25L6436数据与程序存储模块通过其SPI总线U11-SOSI、U11-SISO、U11-SCLK分别与MSP430最小系统1C的SPI总线U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；U11-SS到U20的连接用于SPI选通。U11-WSP#与U20、U11-HOLD与U20连接用于控制。MX35LFGE数据与程序存储模块通过其SPI总线U12-SOSI、U12-SISO、U12-SCLK分别与MSP430最小系统1C的SPI总线U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；U12-SS到U20的连接用于SPI选通；U11-WSP#与U20、U11-HOLD与U20的连接用于控制。
本实施例中，所述信号智能处理端子3包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第二数据地址控制总线31、第二SPI总线32、第二电源总线33、第二电源模块34、标签识别块35、第二数据与程序存储模块36、第二以太网总线接口模块37、第二USB接口转换模块38、JATG监测接口模块39、按钮触发信号接口310、编码信号接口电路311、按钮地址计算模块312、插头电容接口313、多谐振荡器314和第二单片机最小系统315。第二电源模块与第二电源总线连接，标签识别块、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二USB接口转换模块及JATG监测接口模块分别与第二SPI总线和第二电源总线连接，插头电容接口与多谐振荡器连接，多谐振荡器与第二数据地址控制总线连接，从而构成电容采样接口电路；按钮触发信号接口与编码信号接口电路连接，编码信号接口电路与按钮地址计算模块连接，按钮地址计算模块与第二数据地址控制总线连接，从而构成按钮触发采样接口电路。
本实施例中，所述的第二单片机最小系统为采用MSP430F5529单片机的MSP430最小系统，所述的标签识别块为采用TRF7960芯片的7960RFID标签识别块；所述的第二数据与程序存储模块包括采用MX25L6436芯片的MX25L6436数据与程序存储模块361和采用MX35LFGE芯片的MX35LFGE数据与程序存储模块362；所述的第二以太网总线接口模块为采用CH395芯片的CH395以太网总线接口模块；所述的编码信号接口电路为采用LS148D优先编码器的编码信号接口电路；所述的按钮地址计算模块为采用74AC11008芯片的74AC11008按钮地址计算模块。当然，信号智能处理端子的具体组成结构还可采用现有技术中的其它形式。
具体的，信号智能处理端子的7960RFID标签识别模块由TRF7960芯片和天线匹配电路构成，中心频率13.58MHz。TRF7960的SPI接口U7-SOSI、U7-SISO、U7-SCLK、分别与MSP430最小系统2J的SPI总线接口U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；由U7-SS到U20连接用于选通，接收指令、传递数据。
具体的，信号智能处理端子的按钮触发信号处理由按钮触发信号接口输入16路开关信号U4148D-0至U4148D-7和U5148D-0至U5148D-7到两片LS148D构成的16位编码电路进行编码处理；再将处理结果经74AC11008按钮地址计算模块计算后，通过U6-YA、U6-YB、U6-YC、U6-GS传送给MSP430F5529；这一过程通过数据地址控制总线协同工作完成。最后通过MSP430最小系统计算识别动作按钮。
具体的，信号智能处理端子的插头电容接口为6针接插件，其将叠插电容值引入处理电路。多个NE555多谐振荡变换器对应不同的智能标签电容采样插座，根据不同的电容值输出不同频率的方波，NE555多谐振荡变换器通过第二数据地址控制总线分别连接到信号智能处理端子的MSP430最小系统从而构成频率采样接口电路。频率采样接口电路用于反映叠插总电容值，进而求解插头叠插数。MSP430最小系统能通过对叠插电容变换频率值的采集计算出插头叠插数量。
具体的，信号智能处理端子的第二CH395以太网总线接口模块由CH395Q芯片和外围电路组成；通过跳线选择使用SPI总线或串口；SPI其总线接口U10-SOSI、U10-SISO、U10-SCLK分别与信号智能处理端子的MSP430最小系统的SPI总线U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；U10-SS到U20的连接用于选通SPI总线。第二CH395以太网总线接口模块用于收发端子数据、向网络设备发送信息和计算结果。
具体的，信号智能处理端子的第二USB接口转换模块通过PL2303GL芯片转换成串口与MSP430F5529连接成USB接口，其中PL2303GL芯片的U8-TXD、U8-RXD分别与MSP430F5529的U20-UCA1RXD、U20-UCA1TXD相连接。第二USB接口转换模块用于连接本地操作与调试终端，通过终端可以对信号智能处理端子进行功能设定、数据读写等操作。
具体的，信号智能处理端子的MX25L6436数据与程序存储模块25通过其SPI总线U11-SOSI、U11-SISO、U11-SCLK分别与MSP430最小系统的SPI总线U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；U11-SS到U20的连接用于SPI选通。U11-WSP#与U20、U11-HOLD与U20连接用于控制。信号智能处理端子的MX35LFGE数据与程序存储模块26通过其SPI总线U12-SOSI、U12-SISO、U12-SCLK分别与MSP430最小系统的SPI总线U20-MOMI、U20-MINO、U20-MSCK连接；U12-SS到U20的连接用于SPI选通；U11-WSP#与U20、U11-HOLD与U20的连接用于控制。
本实施例电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其能通过叠插式插头得到并联电容，电容接入信号智能处理端子，通过对电容的处理得到插头叠插数量，通过信号智能处理端子对叠插式插头上智能标签进行识别；能利用智能标签电容采样插座上的按钮触发信号标定实验电气拓扑，确定连接关系。本发明电容式智能实验岛电气拓扑识别系统能解决目前电类实验无法远程监控、记录电气拓扑连接的操作过程及相关数据，无法根据电气原理图自动计算、校验连接拓扑的正确性，无法构建、运行实验的数字双胞胎等技术问题。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：包括以太交换机、主机、信号智能处理端子、智能标签电容采样插座和叠插式插头；
所述叠插式插头包括插头前部、插头导电体芯、插头后部和插头外壳；
所述的插头前部包括管状的前绝缘护套、设置在前绝缘护套外侧面上的直槽体和设置在直槽体中的电容连接片A，所述电容连接片A上具有突出直槽体的弹性凸起部和伸出绝缘护套后端的插接端部；
所述的插头导电体芯包括由实验信号导电体、导电弹簧套、装配固定环和连接导线；实验信号导电体为前端封闭的管状结构，装配固定环设置在实验信号导电体的中部，导电弹簧套固定在实验信号导电体的前半段外表面上，连接导线的一端焊接在实验信号导电体的后半段外表面上；
所述的插头后部包括后绝缘护套、智能标签天线线圈、电容连接片B、设置有智能标签和电容的电路板、电容连接导线及连接耳，所述的智能标签天线线圈设置在后绝缘护套的外表面上，后绝缘护套的后半段的内孔面上设置有与前绝缘护套的外侧面上直槽体插接配合的直凹槽，所述的电容连接片B的后半段设置在直凹槽中，后绝缘护套的前半段上设置有安装电容连接片B的前半段的插孔；绝缘护套的外侧面上设置有固定电路板的连接板，绝缘护套的外侧面上还设置有固定连接耳的安装孔，所述连接耳与电容连接片B连接，所述电容连接导线的一端经安装孔与电容连接片B连接，电容连接导线的另一端与电路板上部署的电容连接；所述的智能标签天线线圈与电路板上部署的智能标签连接，在标签靠近信号智能处理端子时智能标签信息被读取；智能标签用于标定电气连接拓扑和记录电气连接事件，智能标签内的信息通过主机修改；
所述插头前部插装在插头外壳中，且前绝缘护套的前半部伸出插头外壳，前绝缘护套上电容连接片A上的弹性凸起部位于插头外壳的外部；所述插头导电体芯的前半段插装在前绝缘护套的内孔中，且插头导电体芯通过装配固定环固定在前绝缘护套中；所述插头后部插装在插头外壳中，电容连接片A的插接端部插在后绝缘护套上的插孔中并压在电容连接片B上；插头导电体芯的后半段插装在后绝缘护套的内孔中；
在后一个叠插式插头插装在前一个叠插式插头上时，后一个叠插式插头的前绝缘护套上的直槽体插装在前一个叠插式插头的后绝缘护套上的直凹槽中，后一个叠插式插头的电容连接片A上的弹性凸起部压在前一个叠插式插头的电容连接片B上，从而使前一个叠插式插头的电路板上部署的电容与后一个叠插式插头的电路板上部署的电容构成并联关系；后一个叠插式插头的实验信号导电体的前半段插装在前一个叠插式插头的实验信号导电体的后半段中；
所述的智能标签电容采样插座包括插座体，所述插座体的一端设置有触发信号按钮、实验信号插座孔和环槽状的电容取样涧，实验信号插座孔和电容取样涧同轴布置，实验信号插座孔和电容取样涧之间形成实验信号插头套，电容取样涧内设置有电容取样片；所述插座体的另一端设置有实验信号连接端子、与电容取样片连接的电容取样端子和与触发信号按钮连接的触发按钮信号端子；
在叠插式插头插装在智能标签电容采样插座上时，叠插式插头的前绝缘护套插在电容取样涧中，电容连接片A上的弹性凸起部压在电容取样片上，插头导电体芯的前半段插在实验信号插座孔中，插头导电体芯的前端与实验信号连接端子的后端连接，实验信号连接端子、电容取样端子和触发按钮信号端子分别通过导线与信号智能处理端子连接；
所述信号智能处理端子为若干个，每个信号智能处理端子与若干个智能标签电容采样插座连接；信号智能处理端子与以太交换机连接，或者信号智能处理端子还与主机连接；信号智能处理端子用于采集电容数据、采集处理按钮触发信号、采集智能标签信息、存储相应的数据和收发网络通讯数据；
所述主机与以太交换机连接，所述主机用于收发信号智能处理端子的信息、计算连接后的实验电气拓扑、比对原理拓扑、智能标签信息写入、信息显示和网络通讯服务。
2.根据权利要求1所述的电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述主机包括由数据总线、地址总线和控制总线组成的第一数据地址控制总线、第一SPI总线、第一电源总线、第一电源模块、标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块、第一单片机最小系统；
所述的第一电源模块与电源总线和第一数据地址控制总线连接；
标签读写模块、第一数据与程序存储模块、第一以太网总线接口模块、第一USB接口转换模块、显示模块、键盘模块和第一单片机最小系统分别与第一数据地址控制总线、第一SPI总线和第一电源总线连接。
3.根据权利要求2所述的电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述的第一单片机最小系统为采用MSP430F5529单片机的MSP430最小系统，所述的标签读写模块为采用TRF7960芯片的7960RFID标签读写模块；所述的第一数据与程序存储模块包括采用MX25L6436芯片的MX25L6436数据与程序存储模块和采用MX35LFGE芯片的MX35LFGE数据与程序存储模块；所述的第一以太网总线接口模块为采用CH395芯片的CH395以太网总线接口模块；所述的显示模块为采用RA8876芯片的显示模块；所述的键盘模块采用CH451芯片的键盘模块。
4.根据权利要求1所述的电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述信号智能处理端子包括由数据总线、地址总线、控制总线组成的第二数据地址控制总线、第二SPI总线、第二电源总线、第二电源模块、标签识别块、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二USB接口转换模块、JATG监测接口模块、按钮触发信号接口、编码信号接口电路、按钮地址计算模块、插头电容接口、多谐振荡器和第二单片机最小系统；
第二电源模块与第二电源总线连接，
标签识别块、第二数据与程序存储模块、第二以太网总线接口模块、第二USB接口转换模块及JATG监测接口模块分别与第二SPI总线和第二电源总线连接，
插头电容接口与多谐振荡器连接，多谐振荡器与第二数据地址控制总线连接，从而构成电容采样接口电路；
按钮触发信号接口与编码信号接口电路连接，编码信号接口电路与按钮地址计算模块连接，按钮地址计算模块与第二数据地址控制总线连接，从而构成按钮触发采样接口电路。
5.根据权利要求4所述的电容式智能实验岛电气拓扑识别系统，其特征在于：所述的第二单片机最小系统为采用MSP430F5529单片机的MSP430最小系统，所述的标签识别块为采用TRF7960芯片的7960RFID标签识别块；所述的第二数据与程序存储模块包括采用MX25L6436芯片的MX25L6436数据与程序存储模块和采用MX35LFGE芯片的MX35LFGE数据与程序存储模块；所述的第二以太网总线接口模块为采用CH395芯片的CH395以太网总线接口模块；所述的编码信号接口电路为采用LS148D优先编码器的编码信号接口电路；所述的按钮地址计算模块为采用74AC11008芯片的74AC11008按钮地址计算模块。
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