CN204496795U - 一种电子控制技术实验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子控制技术实验设备，涉及电气设备领域，其不受地点和电源的限制，并可以进行自主设计。本实用新型电子控制技术实验设备，由亚克力底板、主控制板、电池、面包板及元件组成，包括：电源输入自动切换电路、稳压电路、电压采样电路、电流采样电路、微控制器、输出状态指示电路和输出接口电路，其中，电源输入自动切换电路用于切换电池或电源适配器提供的供电电源；稳压电路用于给微控制器和输出状态指示电路供电，供5V和3V稳压输出，并为5V电平提供电源；电压采样电路用于电源过压保护、欠压报警；电流采样电路用于过载保护；输出状态指示电路用于显示输出状态；输出接口电路用于提供输出电压及电平的接口。

Description

一种电子控制技术实验设备

技术领域

本实用新型涉及电气设备领域，特别是指一种电子控制技术实验设备。

背景技术

目前，本科及大专院校采用实验箱作为《电子控制技术》的配套实验平台，完成课本和活动手册要求的实验，然而这种实验箱只能接线，存在受地点的限制和电源的限制较大，并且无法进行自主设计的缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电子控制技术实验设备，克服现有的实验箱只能接线，存在受地点的限制和电源的限制较大，并且无法进行自主设计的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供一种电子控制技术实验设备，由亚克力底板、主控制板、电池、面包板及元件组成，该电子控制技术实验设备包括：电源输入自动切换电路、稳压电路、电压采样电路、电流采样电路、微控制器、输出状态指示电路和输出接口电路，其中，

所述电源输入自动切换电路，用于切换电池或电源适配器提供的供电电源；

所述稳压电路连接所述电源输入自动切换电路，用于给微控制器和输出状态指示电路供电，供5V和3V稳压输出，并为5V电平提供电源；

所述电压采样电路经分压后输入至微控制器，计算输入电源的电压值，并用于电源过压保护、欠压报警；

所述电流采样电路与微控制器连接，用于过载保护；

所述输出状态指示电路与微控制器连接，用于显示输出状态；

所述输出接口电路与所述电流采样电路连接，用于提供输出电压及电平的接口。

进一步地，所述电源输入自动切换电路包括：电池输入接口和电源适配器输入接口，当电源适配器未插入电源适配器输入接口时，此时为电池供电；当将电源适配器插入电源适配器输入接口时，切断电池供电，系统由电源适配器供电。

进一步地，所述稳压电路包括：第一稳压电路、第二稳压电路和第三稳压电路，其中，第一稳压电路用于给微控制器和输入电压显示电路供电，第二稳压电路为受微控制器控制的可关断的低压差线性稳压电路，输出电压5V，为5V稳压输出和三路5V电平提供电源；第二稳压电路的5V输出后经第三稳压电路变为3V，供3V稳压输出。

进一步地，电压采样电路为电阻分压电路，经分压后，输入至微控制器的内置ADC，微控制器经ADC采样后计算输入电源的电压值，输出至显示器显示。

进一步地，电流采样电路为串联于输入地和输出地间的低阻值取样电阻。

进一步地，该电子控制技术实验设备还包括，连接于电流采样电路和微控制器之间的比较电路，若负载电流大于预设值，则由比较电路输出低电平，此信号输入至微控制器，微控制器关断第二稳压电路的输出，切断负载端的5V电源、5V电平信号和3V稳压输出。

进一步地，该电子控制技术实验设备还包括：输入电压显示电路，与微控制器连接，接收微控制器输出的数字信号，驱动三位笔段液晶显示器。

进一步地，该电子控制技术实验设备所述输出接口电路由六个2.54*2双排母座输出，与面包板的板孔相同，通过面包板专用线连接面包板。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，该电子控制技术实验设备，能够进行自主设计，在该实验设备上进行实验时，不受地点的限制，也不受电源的限制，在一般的教室里就能很好的完成，所有的元器件直接接到设备上的面包板上，该实验设备有经过稳压的3V和5V，还有过载、过压保护，不烧电源、不烧元器件，安全性极高；并且，本实验设备配有专门的元件盒，把所需要用到的元器件清晰的排列、摆放，容易识别，拿取容易，实验效率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例中电子控制技术实验设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中电子控制技术实验设备的原理结构示意图；

图3为本实用新型实施例中电源输入自动切换电路示意图；

图4为本实用新型实施例中稳压电路示意图；

图5为本实用新型实施例中电压采样和电流采样电路示意图；

图6为本实用新型实施例中微控制器电路示意图；

图7为本实用新型实施例中输入电压显示电路示意图；

图8为本实用新型实施例中输出状态指示电路示意图；

图9为本实用新型实施例中输出接口电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型针对现有的实验箱只能接线，存在受地点的限制和电源的限制较大，并且无法进行自主设计的问题，提供一种电子控制技术实验设备。

如图1和图2所示，本实用新型实施例的电子控制技术实验设备，由亚克力底板、主控制板、电池、面包板及元件组成，该电子控制技术实验设备包括：电源输入自动切换电路、稳压电路、电压采样电路、电流采样电路、微控制器、输出状态指示电路和输出接口电路，其中，

所述电源输入自动切换电路，用于切换电池或电源适配器提供的供电电源；

所述稳压电路连接所述电源输入自动切换电路，用于给微控制器和输出状态指示电路供电，供5V和3V稳压输出，并为5V电平提供电源；所述电压采样电路经分压后输入至微控制器，计算输入电源的电压值，并用于电源过压保护、欠压报警；

所述电流采样电路通过比较电路与微控制器连接，用于过载保护；

所述输出状态指示电路与微控制器连接，用于显示输出状态；

所述输出接口电路与所述电流采样电路连接，用于提供输出电压及电平的接口。

进一步地，所述电源输入自动切换电路包括：电池输入接口和电源适配器输入接口，当电源适配器未插入电源适配器输入接口时，此时为电池供电；当将电源适配器插入电源适配器输入接口时，切断电池供电，系统由电源适配器供电。

进一步地，所述稳压电路包括：第一稳压电路、第二稳压电路和第三稳压电路，其中，第一稳压电路用于给微控制器和显示器供电，第二稳压电路为受微控制器控制的可关断的低压差线性稳压电路，输出电压5V，为5V稳压输出和三路5V电平提供电源；第二稳压电路的5V输出后经第三稳压电路变为3V，供3V稳压输出。

进一步地，电压采样电路为电阻分压电路，经分压后，输入至微控制器的内置ADC，微控制器经ADC采样后计算输入电源的电压值，输出至显示器显示。

进一步地，电流采样电路为串联于输入地和输出地间的低阻值取样电阻。

进一步地，该电子控制技术实验设备还包括，连接于电流采样电路和微控制器之间的比较电路，若负载电流大于预设值，则由比较电路输出低电平，此信号输入至微控制器，微控制器关断第二稳压电路的输出，切断负载端的5V电源、5V电平信号和3V稳压输出。

进一步地，该电子控制技术实验设备还包括：输入电压显示电路，与微控制器连接，接收微控制器输出的数字信号，驱动三位笔段液晶显示器。

进一步地，该电子控制技术实验设备所述输出接口电路由六个2.54*2双排母座输出，与面包板的板孔相同，通过面包板专用线连接面包板。

以下以具体的实例说明本实用新型的技术方案，如图3所示，为本实用新型实施例的电源输入自动切换电路示意图，其中，J1为电池输入接口，J2为电源适配器输入接口，电源适配器为供电电源变换设备，可外接电源进行供电。当电源适配器未插入电源适配器输入接口时，J2电源适配器输入接口的2-3脚接通，电池负极与系统地接通，此时为电池供电；当将电源适配器的插头插入J2电源适配器输入接口时，J2电源适配器输入接口的2-3脚断开，切断电池供电，系统由电源适配器供电。

如图4所示，为本实用新型实施例的稳压电路示意图，经电源输入自动切换电路的电源输入后，分为三路稳压电路，包括：第一稳压电路（U3)、第二稳压电路（U1)和第三稳压电路（U2)，其中，第一稳压电路（U3)用于给微控制器和输入电压显示电路供电，输入电压显示电路与微控制器连接，接收微控制器输出的数字信号，驱动三位笔段液晶显示器，第二稳压电路（U1)为受微控制器控制的可关断的低压差线性稳压电路，输出电压5V，为第二稳压电路的5V稳压输出和三路5V电平提供电源；5V输出后经第三稳压电路（U2）变为3V，供3V稳压输出。

如图5所示，为本实用新型实施例的电压采样和电流采样电路示意图，其中， 电压采样电路为电阻分压电路，经分压后，输入至微控制器的内置ADC，微控制器经ADC采样后计算输入电源的电压值，输出至输入电压显示电路的显示器显示；电压采样电路同时也用于电源过压保护、欠压报警。通过与程序设置的过压保护值（7V）和欠压报警值（5.2V）比较：如果输入电压大于7V ，微控制器关断第二稳压电路的输出端，同时过欠压指示报警；如果输入电压小于5.2V，过欠压指示报警。

电流采样电路为串联于输入地和输出地间的低阻值取样电阻(R7)，若负载电流大于550mA，则由U4组成的比较器输出低电平，此信号输入至微控制器，微控制器关断第二稳压电路的输出，此时负载端的5V电源、5V电平信号和3V稳压输出均切断，从而保护负载和电源，同时过载保护指示灯闪烁报警。

如图6所示，为本实用新型实施例的微控制器电路示意图，在本实施例中，   微控制器是本装置的核心部分，采用STM8S105芯片，本微处理器内置ADC，采样从电源电压采样电路来的模拟量电压，计算输入电压，并在显示器显示，控制第二稳压电路的输出与关断，接收过载短路保护电路输出的信号，驱动三个LED指示灯。

如图7所示，为本实用新型实施例的输入电压显示电路示意图， U6为笔端液晶显示驱动集成块，接收微控制器输出的数字信号，驱动三位笔段液晶显示器。

如图8所示，为本实用新型实施例的输出状态指示电路示意图，输出状态指示电路由三个发光二极管组成。当输入电压在5.2V至7V之间，输出电流小于550mA时，绿灯（LED1）亮，其余灯灭；当输入电压低于5.2V时，黄灯（LED2）闪烁，表示欠压，提示需更换电池；当输出电流超过550mA时，过载保护电路输出数字信号至微控制器，此时微控制器关断第二稳压电路，使输出关断，同时红灯（LED3)闪烁，表示过载或短路；如果电源适配器输入电压大于7V时，微控制器关断第二稳压电路，使输出关断，同时三个指示灯同时闪烁，表示过压。

如图9所示，为本实用新型实施例的输出接口电路示意图，输出接口电路由六个2.54*2双排母座输出，与面包板的板孔相同，可通过面包板专用线连接面包板。J5 至J7为+5V、+3V、GND输出端口，J8至J10为三路5V电平信号输出端口，S2至S4为5V电平控制开关。每个输出端均接有LED指示灯，高电平亮。

需要说明的是，面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。

本实用新型实施例提供的电子控制技术实验设备，能够进行自主设计，在该实验设备上进行实验时，不受地点的限制，也不受电源的限制，在一般的教室里就能很好的完成，所有的元器件直接接到设备上的面包板上，该实验设备有经过稳压的3V和5V，还有过载、过压保护，不烧电源、不烧元器件，安全性极高；并且，本实验设备配有专门的元件盒，把所需要用到的元器件清晰的排列、摆放，容易识别，拿取容易，实验效率高。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电子控制技术实验设备，由亚克力底板、主控制板、电池、面包板及元件组成，其特征在于，包括：电源输入自动切换电路、稳压电路、电压采样电路、电流采样电路、微控制器、输出状态指示电路和输出接口电路，其中，

所述电源输入自动切换电路，用于切换电池或电源适配器提供的供电电源；

所述稳压电路连接所述电源输入自动切换电路，用于给微控制器和输出状态指示电路供电，供5V和3V稳压输出，并为5V电平提供电源；

所述电压采样电路经分压后输入至微控制器，计算输入电源的电压值，并用于电源过压保护、欠压报警；

所述电流采样电路与微控制器连接，用于过载保护；

所述输出状态指示电路与微控制器连接，用于显示输出状态；

所述输出接口电路与所述电流采样电路连接，用于提供输出电压及电平的接口。

2.根据权利要求1所述的电子控制技术实验设备，其特征在于，所述电源输入自动切换电路包括：电池输入接口和电源适配器输入接口，当电源适配器未插入电源适配器输入接口时，此时为电池供电；当将电源适配器插入电源适配器输入接口时，切断电池供电，系统由电源适配器供电。

3.根据权利要求1或2所述的电子控制技术实验设备，其特征在于，所述稳压电路包括：第一稳压电路、第二稳压电路和第三稳压电路，其中，第一稳压电路用于给微控制器和输入电压显示电路供电，第二稳压电路为受微控制器控制的可关断的低压差线性稳压电路，输出电压5V，为5V稳压输出和三路5V电平提供电源；第二稳压电路的5V输出后经第三稳压电路变为3V，供3V稳压输出。

4.根据权利要求3所述的电子控制技术实验设备，其特征在于，电压采样电路为电阻分压电路，经分压后，输入至微控制器的内置ADC，微控制器经ADC采样后计算输入电源的电压值，输出至显示器显示。

5.根据权利要求4所述的电子控制技术实验设备，其特征在于，电流采样电路为串联于输入地和输出地间的低阻值取样电阻。

6.根据权利要求5所述的电子控制技术实验设备，其特征在于，还包括，连接于电流采样电路和微控制器之间的比较电路，若负载电流大于预设值，则由比较电路输出低电平，此信号输入至微控制器，微控制器关断第二稳压电路的输出，切断负载端的5V电源、5V电平信号和3V稳压输出。

7.根据权利要求6所述的电子控制技术实验设备，其特征在于，还包括：输入电压显示电路，与微控制器连接，接收微控制器输出的数字信号，驱动三位笔段液晶显示器。

8.根据权利要求7所述的电子控制技术实验设备，其特征在于，所述输出接口电路由六个2.54*2双排母座输出，与面包板的板孔相同，通过面包板专用线连接面包板。