CN210667414U - 一种实验室教学电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实验室教学电源，包括电源机箱边框，所述电源机箱边框内设置有电源翻转机箱，所述电源翻转机箱可沿电源机箱边框的底边旋转，所述电源翻转机箱通过锁具固定在电源机箱边框上，所述锁具开锁时，电源翻转机箱旋转到位后，该电源翻转机箱的控制面板正对用户设置。本实用新型增加了锁具，使其更安全、更可靠；增加了过载保护、发光指示灯，若有操作错误和设备故障电源自动切断输出电压，能有效地保护实验器材不受损坏；教学电源与若干台学生实验电源间的输出电压，采用无线数据传输，无需布设导线传输；增加防雷器，如遇雷击信号进入教学电源，防雷器能迅速将高压大电流导入地线，确保教学电源和所接设备的安全。

Description

一种实验室教学电源

技术领域

本实用新型涉及教学设备技术领域，具体涉及一种实验室教学电源。

背景技术

目前，用于学校物理、化学、生物、科学、数字化实验室的教学电源，主要采用干电池及简单的交流整流后变直流的箱式结构，其电压压降大，无法保证在额定电源下正常实验；而且，该类箱式结构的电源，没有可靠的实验性保护和过载复位功能，无精确的即时输出电流、电压显示，特别是功能上无法满足当今数字化实验的需求；同时，类箱式结构的电源的保管和操作、演示不能满足教学实验的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有的教学电源存在的问题。本实用新型的实验室教学电源，增加了锁具，使其更安全、更可靠；增加了过载保护、发光指示灯，若有操作错误和设备故障电源自动切断输出电压，能有效地保护实验器材不受损坏；教学电源与若干台学生实验电源间的输出电压，采用无线数据传输，无需布设导线传输；增加防雷器，如遇雷击信号进入教学电源，防雷器能迅速将高压大电流导入地线，确保教学电源和所接设备的安全，设计巧妙，结构新颖，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种实验室教学电源，包括电源机箱边框，所述电源机箱边框内设置有电源翻转机箱，所述电源翻转机箱可沿电源机箱边框的底边旋转，所述电源翻转机箱通过锁具固定在电源机箱边框上，所述锁具开锁时，电源翻转机箱旋转到位后，该电源翻转机箱的控制面板正对用户设置，

所述电源翻转机箱内设置有变压器、电源控制线路板和无线电压发射器，所述变压器的输入端外接市电，所述变压器的输出端与电源控制线路板的电源输入端相连接，所述电源控制线路板的电压输出端通过无线电压发射器与多组学生电源内的无线电压接收器无线连接，实现电源电压的无线传送。

前述的实验室教学电源，所述变压器的一路输入端依次通过电源总开关、防雷器与市电的火线相连接，所述变压器的另一路输入端与市电的零线相连接，所述变压器接地线分别与防雷器、市电的地线相连接。

前述的实验室教学电源，所述市电为V经过变压器降压后输出30V。

前述的实验室教学电源，所述电源控制线路板包括稳压二极管D1、双稳态电路VT1、双稳态电路V2、过载取样电路、开启按钮S1和关闭按钮S2，所述双稳态电路VT1的正输出端依次通过电阻R1与发光二极管D2的负极相连接，所述发光二极管D2的正极与电压输出端子VCC相连接，

所述双稳态电路VT1的输出端分别与稳压二极管D1的正极、晶体管VT3的集电极相连接，所述晶体管VT3的集电极分别与过载取样电路的一端、关闭按钮S2的一端相连接，所述晶体管VT3的基极分别与二极管D3的负极、电阻R3的一端、电阻R6的一端相连接，所述二极管D3的正极与过载取样电路的另一端相连接，

所述稳压二极管D1的负极依次通过电阻R4、电阻R5与电压输出端子VCC相连接，所述双稳态电路VT1的正输入端还通过电阻R2与双稳态电路V2的输出端相连接，所述双稳态电路V2的正输入端通过电阻R5与电压输出端子VCC相连接，所述双稳态电路V2的负输入端分别与电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻14的一端相连接，所述关闭按钮S2的另一端还通过开启按钮S1与与双稳态电路V2的输出端相连接，

所述电阻R6的另一端分别通过电容C1、电容C2、电容C3、电容4与编码开关K1的四路输入端相连接，

所述电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻14的另一端分别与对应的晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的基极相连接，所述晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的集电极通过对应的接插件J与编码开关K1的四路输入端相连接，所述编码开关K1的四路输入端还分别通过电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10的一端相连接，所述电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10的另一端分别与发光二极管D4、D5、D6、D7的正极相连接，所述发光二极管D4、D5、D6、D7的负极分别与地相连接，

所述电压输出端子VCC分别与编码开关K1的电压输出端相连接，所述电压输出端子VCC通过做为电源控制线路板的电压输出端通过无线电压发射器与多组学生电源内的无线电压接收器无线连接，

所述双稳态电路VT1的负输入端；晶体管VT3、晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的发射极；电阻R3的另一端分别与地连接。

前述的实验室教学电源，所述编码开关K1采用采用315M无线频段进行编码。

前述的实验室教学电源，所述无线电压发射器为基于315m的PT2262无线模块。

前述的实验室教学电源，所述学生电源内的无线电压接收器为基于315m的PT2272无线模块。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的实验室教学电源，开锁使用时可向下翻转电源翻转机箱0-45°，在任意一点能停止翻转，使其操作键达到最佳视角位置，并具有以下优点：

（1）增加了锁具，配有高灵敏度的63A防触电（漏电保护）的空气开关作为电源总开关，并装有一个组合开关控制学生实验桌的市电交流220V电源，使其更安全、更可靠；

（2）实验室教学电源的电源交流、直流输出均可以从0-24V 5A无间断的调节，绝对满足现代教学实验和数字化实验的需求；

（3）增加了过载保护、发光指示灯，若有操作错误和设备故障电源自动切断输出电压，能有效地保护实验器材不受损坏；

（4）电源即时的输出电压和电流由数字式电压表显示；

（5）电源操作区装置有两组USB和一组VGA接口（可与电脑主机连接）让师生插入U盘（课件）和数字实验器材，采集实验数据；

（6）教学电源与若干台学生实验电源间的输出电压，采用无线数据传输，无需布设导线传输；

（7）增加防雷器，如遇雷击信号进入教学电源，防雷器能迅速将高压大电流导入地线，确保教学电源和所接设备的安全。

附图说明

图1是本实用新型的实验室教学电源的结构示意图；

图2是本实用新型的实验室教学电源的锁闭时示意图；

图3是本实用新型的实验室教学电源开启后的示意图；

图4是本实用新型的电源翻转机箱的系统框图；

图5是本实用新型的电源控制线路板的电路图；

图6是本实用新型的无线电压接收器的电路图。

附图中标记的含义如下：

1：电源机箱边框；2：电源翻转机箱；201：变压器；202：电源控制线路板；203：无线电压发射器；3：锁具；4：控制面板；5：无线电压接收器；6：电源总开关；7：防雷器。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图3所示，本实用新型的实验室教学电源，包括电源机箱边框1，所述电源机箱边框1内设置有电源翻转机箱2，所述电源翻转机箱2可沿电源机箱边框1的底边旋转，所述电源翻转机箱2通过锁具3固定在电源机箱边框1上，所述锁具3开锁时，电源翻转机箱2旋转到位后，该电源翻转机箱2的控制面板4正对用户设置，其中，开锁使用时可向下翻转电源翻转机箱0-45°，在任意一点能停止翻转，使其操作键达到最佳视角位置，

如图4所示，所述电源翻转机箱2内设置有变压器201、电源控制线路板202和无线电压发射器203，所述变压器201的输入端外接市电，所述变压器201的输出端与电源控制线路板202的电源输入端相连接，所述电源控制线路板202的电压输出端通过无线电压发射器203与多组学生电源内的无线电压接收器5无线连接，实现电源电压的无线传送，实现一台教学电源与若干台学生实验电源间的输出电压，采用无线数据传输，无需布设导线传输，方便使用。

优选的，所述变压器201的一路输入端依次通过电源总开关6、防雷器7与市电的火线相连接，所述变压器201的另一路输入端与市电的零线相连接，所述变压器201接地线分别与防雷器7、市电的地线相连接，该所述市电为220V经过变压器201降压后输出30V，通过电源控制线路板202教学电源的电源交流、直流输出均可以从0-24V 5A无间断的调节，绝对满足现代教学实验和数字化实验的需求。

如图5所示，所述电源控制线路板202包括稳压二极管D1、双稳态电路VT1、双稳态电路V2、过载取样电路、开启按钮S1和关闭按钮S2，所述双稳态电路VT1的正输出端依次通过电阻R1与发光二极管D2的负极相连接，所述发光二极管D2的正极与电压输出端子VCC相连接，

所述双稳态电路VT1的输出端分别与稳压二极管D1的正极、晶体管VT3的集电极相连接，所述晶体管VT3的集电极分别与过载取样电路的一端、关闭按钮S2的一端相连接，所述晶体管VT3的基极分别与二极管D3的负极、电阻R3的一端、电阻R6的一端相连接，所述二极管D3的正极与过载取样电路的另一端相连接，

所述稳压二极管D1的负极依次通过电阻R4、电阻R5与电压输出端子VCC相连接，所述双稳态电路VT1的正输入端还通过电阻R2与双稳态电路V2的输出端相连接，所述双稳态电路V2的正输入端通过电阻R5与电压输出端子VCC相连接，所述双稳态电路V2的负输入端分别与电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻14的一端相连接，所述关闭按钮S2的另一端还通过开启按钮S1与与双稳态电路V2的输出端相连接，

所述电阻R6的另一端分别通过电容C1、电容C2、电容C3、电容4与编码开关K1的四路输入端相连接，

所述电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻14的另一端分别与对应的晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的基极相连接，所述晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的集电极通过对应的接插件J与编码开关K1的四路输入端相连接，所述编码开关K1的四路输入端还分别通过电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10的一端相连接，所述电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10的另一端分别与发光二极管D4、D5、D6、D7的正极相连接，所述发光二极管D4、D5、D6、D7的负极分别与地相连接，

所述电压输出端子VCC分别与编码开关K1的电压输出端相连接，所述电压输出端子VCC通过做为电源控制线路板202的电压输出端通过无线电压发射器203与多组学生电源内的无线电压接收器5无线连接，

所述双稳态电路VT1的负输入端；晶体管VT3、晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的发射极；电阻R3的另一端分别与地连接。

本实用新型的实验室教学电源的工作原理如下：

①接通市电的交流电压为220V-50HZ；②打开电源总开关；③交流220V电压通过变压器降压成30V；④通过整流、滤波、稳压，使交流低压转变成直流稳压；⑤通过电源控制线路板内编码开关设置确定后输出实验所需的标准电压；⑥如遇误操作或线路故障（短路、断路、过压、过温、过热）等情况则过载复位装置快键工作，切断输出电压，保证教学电源和所接器材设备不受损坏；⑦通过无线电压发射器203将低压发送至学生电源，学生电源接收器按接收后供学生实验所用；⑧无线电压发射器203采用315M无线频段，编码、译码简单，可加密输出。

其中，电源控制线路板202的具体工作原理如下：

电源接通时，由于稳压二极管D1的作用，双稳态电路VT1截止，双稳态电路VT2导通，这时晶体管VT4、VT5、VT6、VT7无导通条件，当按下开启按钮S1时，VT1导通，发光二极管亮，这时VT2截止，电压输出端子VCC通过电阻R5加到晶体管VT4、VT5、VT6、VT7，这时晶体管VT4、VT5、VT6、VT7建立了导通条件，此时进入编码开关K1的状态，即电源输出状态，当编码开关K1由低压向高调节，电路中的C1、C2、C3、C4通过电阻R16使VT3导通，这时发生连锁反应使VT1截止，VT2导通，这时晶体管VT4、VT5、VT6、VT7无导通条件，电源关闭，当选择好输出电压（编码开关K1设置的电压值），按下启动即可开启电源，当过载时取样电路将干簧管吸合，这时电源立即关闭。

所述无线电压发射器203与无线电压接收器5相配设置，该无线电压发射器203现有可无线发送电压的模块，为基于315m的PT2262无线模块，学生电源内的无线电压接收器5为基于315m的PT2272无线模块，如图6所示，具体电路图，该PT2272译码芯片连接有接收器、译码指示灯、译码器，通过交直流电源转化为学生电源用电压。基于315m无线模块的PT2262/PT2272，数据发射模块的工作频率为315m，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在－25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体，而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。

本实用新型的实验室教学电源，控制面板4上还设置有数字式电压表显示，用于教学电源的即时输出电压和电流显示，该控制面板4的电源操作区装置有两组USB和一组VGA接口（可与电脑主机连接）让师生插入U盘（课件）和数字实验器材，采集实验数据。

所述电源总开关为配有高灵敏度的63A防触电（漏电保护）的空气开关，可靠并具备漏电保护功能，提高安全性能。

综上所述，本实用新型的实验室教学电源，开锁使用时可向下翻转电源翻转机箱0-45°，在任意一点能停止翻转，使其操作键达到最佳视角位置，并具有以下优点：

（1）增加了锁具，配有高灵敏度的63A防触电（漏电保护）的空气开关作为电源总开关，并装有一个组合开关控制学生实验桌的市电交流220V电源，使其更安全、更可靠；

（2）实验室教学电源的电源交流、直流输出均可以从0-24V 5A无间断的调节，绝对满足现代教学实验和数字化实验的需求；

（3）增加了过载保护、发光指示灯，若有操作错误和设备故障电源自动切断输出电压，能有效地保护实验器材不受损坏；

（4）电源即时的输出电压和电流由数字式电压表显示；

（5）电源操作区装置有两组USB和一组VGA接口（可与电脑主机连接）让师生插入U盘（课件）和数字实验器材，采集实验数据；

（6）教学电源与若干台学生实验电源间的输出电压，采用无线数据传输，无需布设导线传输；

（7）增加防雷器，如遇雷击信号进入教学电源，防雷器能迅速将高压大电流导入地线，确保教学电源和所接设备的安全。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种实验室教学电源，其特征在于：包括电源机箱边框（1），所述电源机箱边框（1）内设置有电源翻转机箱（2），所述电源翻转机箱（2）可沿电源机箱边框（1）的底边旋转，所述电源翻转机箱（2）通过锁具（3）固定在电源机箱边框（1）上，所述锁具（3）开锁时，电源翻转机箱（2）旋转到位后，该电源翻转机箱（2）的控制面板（4）正对用户设置，

所述电源翻转机箱（2）内设置有变压器（201）、电源控制线路板（202）和无线电压发射器（203），所述变压器（201）的输入端外接市电，所述变压器（201）的输出端与电源控制线路板（202）的电源输入端相连接，所述电源控制线路板（202）的电压输出端通过无线电压发射器（203）与多组学生电源内的无线电压接收器（5）无线连接，实现电源电压的无线传送。

2.根据权利要求1所述的实验室教学电源，其特征在于：所述变压器（201）的一路输入端依次通过电源总开关（6）、防雷器（7）与市电的火线相连接，所述变压器（201）的另一路输入端与市电的零线相连接，所述变压器（201）接地线分别与防雷器（7）、市电的地线相连接。

3.根据权利要求2所述的实验室教学电源，其特征在于：所述市电为220V经过变压器（201）降压后输出30V。

4.根据权利要求1所述的实验室教学电源，其特征在于：所述电源控制线路板（202）包括稳压二极管D1、双稳态电路VT1、双稳态电路V2、过载取样电路、开启按钮S1、关闭按钮S2和编码开关K1，所述双稳态电路VT1的正输出端依次通过电阻R1与发光二极管D2的负极相连接，所述发光二极管D2的正极与电压输出端子VCC相连接，

所述双稳态电路VT1的输出端分别与稳压二极管D1的正极、晶体管VT3的集电极相连接，所述晶体管VT3的集电极分别与过载取样电路的一端、关闭按钮S2的一端相连接，所述晶体管VT3的基极分别与二极管D3的负极、电阻R3的一端、电阻R6的一端相连接，所述二极管D3的正极与过载取样电路的另一端相连接，

所述稳压二极管D1的负极依次通过电阻R4、电阻R5与电压输出端子VCC相连接，所述双稳态电路VT1的正输入端还通过电阻R2与双稳态电路V2的输出端相连接，所述双稳态电路V2的正输入端通过电阻R5与电压输出端子VCC相连接，所述双稳态电路V2的负输入端分别与电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻14的一端相连接，所述关闭按钮S2的另一端还通过开启按钮S1与双稳态电路V2的输出端相连接，

所述电阻R6的另一端分别通过电容C1、电容C2、电容C3、电容4与编码开关K1的四路输入端相连接，

所述电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻14的另一端分别与对应的晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的基极相连接，所述晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的集电极通过对应的接插件J与编码开关K1的四路输入端相连接，所述编码开关K1的四路输入端还分别通过电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10的一端相连接，所述电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10的另一端分别与发光二极管D4、D5、D6、D7的正极相连接，所述发光二极管D4、D5、D6、D7的负极分别与地相连接，

所述电压输出端子VCC分别与编码开关K1的电压输出端相连接，所述电压输出端子VCC通过做为电源控制线路板（202）的电压输出端通过无线电压发射器（203）与多组学生电源内的无线电压接收器（5）无线连接，

所述双稳态电路VT1的负输入端；晶体管VT3、晶体管VT4、晶体管VT5、晶体管VT6、晶体管VT7的发射极；电阻R3的另一端分别与地连接。

5.根据权利要求4所述的实验室教学电源，其特征在于：所述无线电压发射器（203）为基于315m的PT2262无线模块。

6.根据权利要求5所述的实验室教学电源，其特征在于：所述学生电源内的无线电压接收器（5）为基于315m的PT2272无线模块。

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