CN115331525B - 一种自动控制理论模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动控制理论模拟实验装置，包括防护盒和实验装置本体，所述防护盒的内部设置有放置板，所述实验装置本体放置安装在放置板的上方；调节杆，设置在所述防护盒的底部；螺纹杆，设置在所述防护盒的内部，所述螺纹杆的顶部轴承连接有固定板；防尘网，安装在所述防护盒的两侧壁，且防尘网的内侧设置有固定架；密封盖，设置在所述防护盒的顶部，所述密封盖通过卡扣与防护盒密封连接。该自动控制理论模拟实验装置通过将自动控制理论的实验装置本体安装放置在防护盒内部的放置板上，从而使得防护盒来对实验装置本体进行防护，避免实验装置本体容易受到外界影响而导致的损坏，同时也避免了灰尘和杂质对实验装置本体的侵蚀。

Description

一种自动控制理论模拟实验装置

技术领域

本发明涉及模拟实验装置技术领域，具体为一种自动控制理论模拟实验装置。

背景技术

自动控制理论是自动控制科学的核心，也是一门高校的学科，其结合了电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化等，比较全面和详细地介绍自动控制理论的基本内容，在各高校相关课程教学中大都配有相应的实验以加深理解，在自动控制理论的实验中需要用到模拟实验装置；

例如公开号为CN204288625U，自动控制理论模拟实验系统，其能够模拟不同类型控制对象，并可直接在纸带上画出时域响应曲线，更直观的描述了系统的时域响应情况和PID等控制器参数对系统运动的控制效果，有利于学生的学习和理解。学生通过测量所绘制曲线的数据，可以应用控制理论知识计算出控制参数，并与设定的参数进行比较，加深对对自动控制理论中一阶系统和二阶系统的脉冲及阶跃等多种时域响应以及PID控制等算法的理解。它相比于传统的利用电子电路进行模拟的实验装置或系统，具有直观性、可操作性等多种优点，因此可以说它特别适合于在本领域中推广应用，其科研前景十分广阔，解决了目前的实验装置大都是通过运算放大器为核心的电子电路模拟为主，不够直观，不利于学生对控制理论的理解的问题；

又例如公开号为CN207380966U的一种自动控制理论模拟实验系统，其通过机电自动化控制装置将纵向传输方式转换为横向传输方式，间歇式的控制，自动化程度较高，且其通过电路控制实现自动化；

然而该自动控制理论模拟实验装置在实际的使用过程中缺乏存放和防护结构，导致该自动控制理论模拟实验装置在不使用的时候，缺乏对模拟试验装置的保护，其容易受到外部的影响，比如受到冲击力而产生碰撞，导致实验装置损坏，并且该自动控制理论模拟实验装置裸露在外，容易受到灰尘和杂质的侵蚀，存在一定的缺陷。

所以我们提出了一种自动控制理论模拟实验装置，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动控制理论模拟实验装置，以解决上述背景技术提出该自动控制理论模拟实验装置在实际的使用过程中缺乏存放和防护结构，导致该自动控制理论模拟实验装置在在不使用的时候，其容易受到外部的影响，比如受到冲击力而产生损坏，并且该自动控制理论模拟实验装置裸露在外，容易受到灰尘和杂质的侵蚀的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动控制理论模拟实验装置，包括防护盒和实验装置本体，所述防护盒的内部设置有放置板，所述实验装置本体放置安装在放置板的上方；

还包括：

调节杆，设置在所述防护盒的底部，所述调节杆的右端与防护盒的内壁轴承连接，且调节杆的左端延伸至防护盒的外侧；

螺纹杆，设置在所述防护盒的内部，所述螺纹杆的顶部轴承连接有固定板，所述固定板的外端与防护盒的内壁固定连接，且螺纹杆的底部通过锥形齿轮组与所述调节杆啮合连接，所述放置板的两端均与所述螺纹杆螺纹连接；

防尘网，安装在所述防护盒的两侧壁，且防尘网的内侧设置有固定架，所述固定架的两端均与防护盒的内壁固定连接；

密封盖，设置在所述防护盒的顶部，所述密封盖通过卡扣与防护盒密封连接。

优选的，所述螺纹杆上螺纹连接有螺纹套，所述螺纹套的外侧壁活动轴连接有连杆，且连杆的另一端活动轴连接有清洁板，所述清洁板贯穿所述固定架，且清洁板远离螺纹套的一侧壁与所述防尘网的内壁贴合。

通过采用以上技术方案，使得螺纹杆转动带动螺纹套的上下移动，进而来通过连杆对清洁板进行挤压，使得清洁板左右移动，来对防尘网进行挤压。

优选的，所述防护盒的内部开设有活动槽，所述防尘网的上下两端均固定连接有活动块，所述活动块与活动槽对应滑动，且活动块的两侧壁均通过复位弹簧与活动槽的内壁连接。

通过采用以上技术方案，使得清洁板对防尘网挤压的时候，防尘网能够左右移动，使得防尘网产生震动，来对防尘网上粘附的灰尘进行震落，方便快捷的对防尘网进行清理。

优选的，所述密封盖的底部固定连接有固定框，所述固定框的底部中心处安装有安装框，所述安装框的底部为弧形结构，且安装框的底部开设有通孔，所述通孔均匀的分布在安装框的底部。

通过采用以上技术方案，使得均匀开设的通孔便于干粉灭火剂的洒落，同时弧形结构的设置，便于干粉掉落在实验装置本体的表面。

优选的，所述安装框的内部安装有气囊，且气囊为气球形的张紧状态设置在安装框的内部，所述气囊的内部填充有干粉灭火剂。

通过采用以上技术方案，使得张紧状态的气囊受到针头的刺破后能够直接破裂，从而便于气囊内部干粉灭火剂的排出。

优选的，所述固定框的底部设置有气管，所述气管设置在所述安装框的两侧，所述气管为“L”形结构，且气管的内部活塞式连接有滑块，所述滑块底部的气管内部填充有二氧化碳气体，所述气管的内部滑动连接有刺破块，且刺破块的外侧壁底部为倾斜的斜面设计，所述刺破块的内端安装有针头与所述气囊对应，且刺破块的另一端通过连接弹簧与气管的内壁连接。

通过采用以上技术方案，当防护盒内部因燃烧产生较高的温度时，气管内部的二氧化碳气体受热膨胀，对滑块进行挤压，此时刺破块受到滑块的挤压而移动，来刺破气囊，使得气囊内部的干粉灭火剂从通孔处排出，来对防护盒内部进行阻燃，避免火势的加大。

优选的，所述密封盖的底部中心处设置有驱动轴，所述驱动轴的底部延伸至所述安装框的内部，且驱动轴的底部固定连接有往复丝杠，所述往复丝杠上螺纹连接有活动板，且活动板的底部固定连接有搅动杆，所述搅动杆与安装框的内壁相贴合。

通过采用以上技术方案，使得驱动轴的转动能够带动往复丝杠的转动，进而来带动活动板的上下移动，同时带动搅动杆在安装框内部旋转，来对安装框内部的干粉灭火剂搅动，便于干粉灭火剂从通孔处落下。

优选的，所述固定框的底部两侧均安装有扇叶，所述扇叶的顶部通过皮带轮与所述驱动轴连接。

通过采用以上技术方案，使得驱动轴转动能够带动两侧扇叶的旋转，从而对防护盒内部进行吹动，使得干粉灭火剂能够更加均匀的分布在防护盒的内部，阻燃效果更好。

优选的，所述密封盖的内部安装有驱动电机，且驱动电机与所述驱动轴连接，所述密封盖的内部设置有电源模块，且密封盖的内部设置有中央处理器，所述密封盖的顶部安装有警报灯，所述固定框的右侧外壁安装有温度传感器，且驱动电机、电源模块、中央处理器、警报灯和温度传感器共同构成一组电气元件，且其之间均电连接。

通过采用以上技术方案，使得温度传感器检测出的温度能够实时的传输至中央处理器内部，经过中央处理器与其内部的存储的数据进行比较，当温度异常过高时，中央处理器会控制驱动电机启动，使得驱动轴旋转，同时点亮警报灯，进行提醒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该自动控制理论模拟实验装置，通过将自动控制理论的实验装置本体安装放置在防护盒内部的放置板上，从而使得防护盒来对实验装置本体进行防护，避免实验装置本体容易受到外界影响而导致的损坏，同时也避免了灰尘和杂质对实验装置本体的侵蚀，其具体内容如下：

1、该自动控制理论模拟实验装置，设置有防护盒，自动控制理论的实验装置本体安装在防护盒内部的放置板上，通过防护盒来对自动控制理论的实验装置本体进行防护，避免的实验装置本体受到外部的影响而产生磨损和损坏，并且在做实验的时候，可以转动调节杆来带动放置板的上移，使得实验装置本体露出防护盒，方便实验的进行，避免实验装置因碰撞导致损坏的同时也不影响正常的使用，更加实用；

2、该自动控制理论模拟实验装置，设置有防尘网，防尘网的设置使得防护盒内部能够通风散热的同时，避免灰尘进入防护盒内部而对实验装置本体造成侵蚀，并且在控制螺纹杆转动带动放置板移动的同时，还能够带动清洁板的左右移动，来对防尘网进行挤压，配合复位弹簧的作用，使得防尘网产生震动，从而能够将防尘网表面粘附的灰尘清理下来，操作简单，便于防尘网的清洁；

3、因自动控制理论的实验装置也与电气工程相关，然而与电气工程相关的实验在后续结束后，实验装置本体会处于较高的温度，特别在炎热的夏季，高温的实验装置本体遇到易燃物容易产生自燃的现象，安全性较差，而该自动控制理论模拟实验装置，通过气囊内部的干粉灭火剂的设置，使得防护盒内部因燃烧产生较高的温度时，气管内部的二氧化碳气体膨胀，对滑块进行挤压，此时刺破块受到滑块的挤压而移动，从而对气囊进行刺破，使得气囊内部的干粉灭火剂从安装框底部的通孔处排出，来对防护盒内部进行阻燃，避免火势的加大，更加安全。

附图说明

图1为本发明防护盒主剖结构示意图；

图2为本发明图1中A处放大结构示意图；

图3为本发明固定框主剖结构示意图；

图4为本发明安装框主剖结构示意图；

图5为本发明图3中B处放大结构示意图；

图6为本发明密封盖主剖结构示意图；

图7为本发明电气元件工作流程结构示意图。

图中：1、防护盒；2、密封盖；3、卡扣；4、固定框；5、放置板；6、实验装置本体；7、调节杆；8、锥形齿轮组；9、螺纹杆；10、固定板；11、螺纹套；12、清洁板；13、固定架；14、防尘网；15、活动块；16、活动槽；17、复位弹簧；18、驱动轴；19、安装框；20、通孔；21、气管；22、活动板；23、搅动杆；24、气囊；25、扇叶；26、往复丝杠；27、滑块；28、刺破块；29、连杆。

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。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种自动控制理论模拟实验装置，包括防护盒1和实验装置本体6，防护盒1的内部设置有放置板5，实验装置本体6放置安装在放置板5的上方，通过将实验装置本体6放置在防护盒1的内部来对其进行防护，避免的实验装置本体6受到外部的影响而产生磨损和损坏；

如图1，还包括：调节杆7，设置在防护盒1的底部，调节杆7的右端与防护盒1的内壁轴承连接，且调节杆7的左端延伸至防护盒1的外侧；螺纹杆9，设置在防护盒1的内部，螺纹杆9的顶部轴承连接有固定板10，固定板10的外端与防护盒1的内壁固定连接，且螺纹杆9的底部通过锥形齿轮组8与调节杆7啮合连接，放置板5的两端均与螺纹杆9螺纹连接，使得转动调节杆7的时候能够使得螺纹杆9旋转，进而来带动放置板5的上移，在时间属性实验的时候，将密封盖2取下，从而使得防护盒1内部的实验装置本体6能够露出防护盒1，从而方便实验的进行，避免实验装置本体6因碰撞导致损坏的同时也不影响正常的使用，更加实用；

防尘网14，安装在防护盒1的两侧壁，且防尘网14的内侧设置有固定架13，固定架13的两端均与防护盒1的内壁固定连接，防尘网14用于阻挡外部的灰尘和杂质，避免灰尘对实验装置本体6的侵蚀；密封盖2，设置在防护盒1的顶部，密封盖2通过卡扣3与防护盒1密封连接，方便密封盖2的安装和取下。

如图1和2，螺纹杆9上螺纹连接有螺纹套11，螺纹套11的外侧壁活动轴连接有连杆29，且连杆29的另一端活动轴连接有清洁板12，清洁板12贯穿固定架13，清洁板12远离螺纹套11的一侧壁与防尘网14的内壁贴合。防护盒1的内部开设有活动槽16，防尘网14的上下两端均固定连接有活动块15，活动块15与活动槽16对应滑动，且活动块15的两侧壁均通过复位弹簧17与活动槽16的内壁连接，实验过程中，转动调节杆7带动螺纹杆9转动的同时，还能够带动螺纹杆9上螺纹连接的螺纹套11的上下移动，进而来使得连杆29的活动，此时，连杆29会对清洁板12进行挤压，使得清洁板12在固定架13的外侧左右移动，来对防尘网14进行挤压，使得防尘网14左右移动，配合活动块15在活动槽16内部的移动，通过复位弹簧17的作用，使得防尘网14左右移动产生震动，来对防尘网14上粘附的灰尘进行震落，从而能够方便快捷的对防尘网14进行清理，清理操作方便快捷。

如图6和7，密封盖2的内部安装有驱动电机，且驱动电机与驱动轴18连接，密封盖2的内部设置有电源模块，且密封盖2的内部设置有中央处理器，密封盖2的顶部安装有警报灯，固定框4的右侧外壁安装有温度传感器，且驱动电机、电源模块、中央处理器、警报灯和温度传感器共同构成一组电气元件，且其之间均电连接，固定框4外侧壁上的温度传感器能够实时的底防护盒1内部的温度进行检测，且温度传感器能够将检测到的温度信号实时的传输至中央处理器内部，经过中央处理器与其内部的存储的数据进行比较，当温度异常过高时，中央处理器此时会控制驱动电机启动，来使得驱动轴18的转动，同时点亮警报灯，进行提醒。

如图1、3、4和5，密封盖2的底部固定连接有固定框4，固定框4的底部中心处安装有安装框19，安装框19的底部为弧形结构，且安装框19的底部开设有通孔20，通孔20均匀的分布在安装框19的底部。安装框19的内部安装有气囊24，且气囊24为气球形的张紧状态设置在安装框19的内部，气囊24的内部填充有干粉灭火剂。固定框4的底部设置有气管21，气管21设置在安装框19的两侧，气管21为“L”形结构，且气管21的内部活塞式连接有滑块27，滑块27底部的气管21内部填充有二氧化碳气体，气管21的内部滑动连接有刺破块28，且刺破块28的外侧壁底面为倾斜的斜面设计，刺破块28的内端安装有针头与气囊24对应，且刺破块28的另一端通过连接弹簧与气管21的内壁连接，防护盒1内部的温度异常升高时，同一时间，较高的温度使得气管21加热，进而使得气管21内部的二氧化碳气体产生膨胀，二氧化碳气体的膨胀能够对气管21内部的滑块27进行挤压，使得滑块27上升，此时，滑块27会对刺破块28外侧壁的斜面贴合，进而来对刺破块28进行挤压，使得刺破块28向水平方向的内侧移动，从而使得刺破块28内侧的针头与安装框19内部的气囊24贴合，进而使得针头将气囊24刺破，使得气囊24内部的干粉灭火剂排出，进一步的从安装框19底部均匀分布的通孔20落在放置板5上方的实验装置本体6的表面，来对火势进行阻燃，起到了防火的效果。

密封盖2的底部中心处设置有驱动轴18，驱动轴18的底部延伸至安装框19的内部，且驱动轴18的底部固定连接有往复丝杠26，往复丝杠26上螺纹连接有活动板22，且活动板22的底部固定连接有搅动杆23，搅动杆23与安装框19的内壁相贴合，因温度升高，此时驱动电机也会带动驱动轴18的旋转，从而使得往复丝杠26进行转动，往复丝杠26的转动能够使得活动板22在转动的同时上下移动，来对安装框19内部进行挤压，进而对安装框19内部的干粉灭火剂进行挤压，同时搅动杆23在安装框19的内部旋转，来对干粉灭火剂进行搅动，将干粉灭火剂打散，随着空气的流动，有利于安装框19内部的干粉灭火剂快速的从通孔20处洒落在实验装置本体6上，进行阻燃灭火。

固定框4的底部两侧均安装有扇叶25，扇叶25的顶部通过皮带轮与驱动轴18连接，驱动轴18在旋转的过程中通过皮带轮的作用，还能够带动两个扇叶25的同步旋转，扇叶25的吹动，能够对防护盒1内部进行吹动，不仅能够起到降温的效果，还能够使得干粉灭火剂更加均匀的分布在防护盒1的内部，阻燃效果更好。

本实施例的工作原理：在使用该自动控制理论模拟实验装置时，首先在需要进行实验的时候，将密封盖2拆卸取下，此时可以转动调节杆7，来带动放置板5的上升，从而使得放置板5上的实验装置本体6伸出防护盒1，便于实验的进行；

并且放置板5在升降移动的过程中可以带动清洁板12的左右移动，来对防尘网14进行震动，使得防尘网14上的灰尘通过震动脱落，方便快捷的对防尘网14进行清理；

实验完成后，盖上密封盖2，实验装置本体6可能会处于较高的温度，容易发生产生火苗烧毁，当防护盒1内部易燃物燃烧导致温度升高时，会使得气管21内部的二氧化碳气体膨胀，从而使得刺破块28将气囊24刺破，使得气囊24内部的干粉灭火剂排出，来对火势进行阻燃，起到了防火的效果；

同一时间，中央处理器检测到异常升高的温度，来启动驱动电机使得驱动轴18旋转，同步点亮警报灯进行提醒，驱动轴18转动来加快安装框19内部的干粉灭火剂洒落在实验装置本体6的表面，同时还能够带动扇叶25的转动，使得干粉灭火剂更加均匀的分布在防护盒1的内部，阻燃效果更好，完成一系列工作。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动控制理论模拟实验装置，包括防护盒（1）和实验装置本体（6），所述防护盒（1）的内部设置有放置板（5），所述实验装置本体（6）放置安装在放置板（5）的上方；

其特征在于，还包括：

调节杆（7），设置在所述防护盒（1）的底部，所述调节杆（7）的右端与防护盒（1）的内壁轴承连接，且调节杆（7）的左端延伸至防护盒（1）的外侧；

螺纹杆（9），设置在所述防护盒（1）的内部，所述螺纹杆（9）的顶部轴承连接有固定板（10），所述固定板（10）的外端与防护盒（1）的内壁固定连接，且螺纹杆（9）的底部通过锥形齿轮组（8）与所述调节杆（7）啮合连接，所述放置板（5）的两端均与所述螺纹杆（9）螺纹连接；

防尘网（14），安装在所述防护盒（1）的两侧壁，且防尘网（14）的内侧设置有固定架（13），所述固定架（13）的两端均与防护盒（1）的内壁固定连接；

密封盖（2），设置在所述防护盒（1）的顶部，所述密封盖（2）通过卡扣（3）与防护盒（1）密封连接；

所述密封盖（2）的底部固定连接有固定框（4），所述固定框（4）的底部中心处安装有安装框（19），所述安装框（19）的底部为弧形结构，且安装框（19）的底部开设有通孔（20），所述通孔（20）均匀的分布在安装框（19）的底部；

所述安装框（19）的内部安装有气囊（24），且气囊（24）为气球形的张紧状态设置在安装框（19）的内部，所述气囊（24）的内部填充有干粉灭火剂；

所述固定框（4）的底部设置有气管（21），所述气管（21）设置在所述安装框（19）的两侧，所述气管（21）为“L”形结构，且气管（21）的内部活塞式连接有滑块（27），所述滑块（27）底部的气管（21）内部填充有二氧化碳气体，所述气管（21）的内部滑动连接有刺破块（28），且刺破块（28）的外侧壁底面为倾斜的斜面设计，所述刺破块（28）的内端安装有针头与所述气囊（24）对应，且刺破块（28）的另一端通过连接弹簧与气管（21）的内壁连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制理论模拟实验装置，其特征在于：所述螺纹杆（9）上螺纹连接有螺纹套（11），所述螺纹套（11）的外侧壁活动轴连接有连杆（29），且连杆（29）的另一端活动轴连接有清洁板（12），所述清洁板（12）贯穿所述固定架（13），且清洁板（12）远离螺纹套（11）的一侧壁与所述防尘网（14）的内壁贴合。

3.根据权利要求1所述的一种自动控制理论模拟实验装置，其特征在于：所述防护盒（1）的内部开设有活动槽（16），所述防尘网（14）的上下两端均固定连接有活动块（15），所述活动块（15）与活动槽（16）对应滑动，且活动块（15）的两侧壁均通过复位弹簧（17）与活动槽（16）的内壁连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动控制理论模拟实验装置，其特征在于：所述密封盖（2）的底部中心处设置有驱动轴（18），所述驱动轴（18）的底部延伸至所述安装框（19）的内部，且驱动轴（18）的底部固定连接有往复丝杠（26），所述往复丝杠（26）上螺纹连接有活动板（22），且活动板（22）的底部固定连接有搅动杆（23），所述搅动杆（23）与安装框（19）的内壁相贴合。

5.根据权利要求4所述的一种自动控制理论模拟实验装置，其特征在于：所述固定框（4）的底部两侧均安装有扇叶（25），所述扇叶（25）的顶部通过皮带轮与所述驱动轴（18）连接。

6.根据权利要求5所述的一种自动控制理论模拟实验装置，其特征在于：所述密封盖（2）的内部安装有驱动电机，且驱动电机与所述驱动轴（18）连接，所述密封盖（2）的内部设置有电源模块，且密封盖（2）的内部设置有中央处理器，所述密封盖（2）的顶部安装有警报灯，所述固定框（4）的右侧外壁安装有温度传感器，且驱动电机、电源模块、中央处理器、警报灯和温度传感器共同构成一组电气元件，且其之间均电连接。