CN213691127U - 一种基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱 - Google Patents
一种基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱，包括实验箱本体；实验箱本体包括：主机、示波器、数控电源、箱体、直流电源和天线；主机为工控主机板卡；示波器为虚拟示波器板卡；数控电源包括数控电源主板、串口通信模块、蓝牙通信模块、电压输出插座；箱体包括前面板、后面板、箱体上盖、箱体下底和中隔板；直流电源包括两组直流电源和电源插座。本实用新型能够搭配多种传感器和执行器模块开展电子实验，在同一台设备上实现信号测量、数据记录、编程控制等多种实验功能；且一体化程度高，能够有效降低电子实验操作难度，提高实验效率与课程效果，并且减小了设备体积，降低了成本，更适合在中小学课堂中推广使用。
Description
技术领域
本实用新型属于电子实验设备技术领域，具体涉及一种基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱。
背景技术
随着创客教育和通用技术教育的发展，当前许多中小学和校外培训机构都开设了电子技术课程。电子技术课程具有实践性强的特点，注重在动手实验中培养学习者的直接经验和过程性知识，因此学习者需要反复操作电子实验设备。但是现有的电子实验设备由于主要是面向专业人士与高等教育学习者设计，存在操作复杂、体积较大等问题，不利于在中小学和课外机构中广泛推广使用。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱，通过将中小学电子实验课程所需的设备通过工控主机和虚拟仪器软件集成在一起，能够有效地满足课堂实验需求，其一体化的设计能够有效减少空间占用，并降低实验操作难度，提高实验效率与教学质量。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案得以实现：
一种基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱，包括实验箱本体；
所述实验箱本体包括：主机、示波器、数控电源、箱体、直流电源和天线；
所述主机为工控主机板卡，包括固定在主板上的CPU和GPU模块、固态硬盘、内存、WiF i通信模块、4G通信模块和输入输出接口；
所述示波器为虚拟示波器板卡；
所述数控电源包括数控电源主板、串口通信模块、蓝牙通信模块、电压输出插座；
所述箱体包括前面板、后面板、箱体上盖、箱体下底和中隔板；所述前面板设置有主机接口、开关、智能电源输出接口、示波器接口，所述后面板设置有电源插座接口、天线接口，所述前面板和后面板都设置有散热孔；
所述直流电源包括两组直流电源和电源插座；
所述主机固定安装于箱体上盖，示波器固定安装于中隔板上；
所述天线包括天线端子和天线杆，所述天线端子固定在后面板上并通过连接线与主机连接，所述天线杆旋转拧紧在天线端子上；
所述示波器和数控电源通过USB或串口与主机电连接。
优选地，所述主机输入输出接口包括：音频接口、网口、DP接口、HDM I接口、USB2.0接口、USB3.0接口；所述USB3.0接口由机箱内部通过转接线接到机箱前面板上；所述主机DP接口和HDM I接口通过连接线将主机视频信号接入显示器；所述主机开关由机箱内部通过导线连接到机箱前面板。
优选地，所述实验箱本体还包括金属散热块。
优选地，所述金属散热块固定箱体上盖内壁；
所述主机安装在箱体上盖后，其CPU和GPU模块贴紧金属散热块。
优选地，所述箱体上盖的内壁设置有螺柱，用于固定主机；
所述箱体下盖内壁设置有螺柱用于固定直流电源，所述中隔板设置于箱体上盖和箱体下底之间，用于固定示波器和数控电源。
优选地，所述箱体上盖的上表面设置有金属散热棱片。
优选地，所述数控电源的输入电压范围为6-50V直流电压，输出电压范围为0-50V；所述数控电源通过导线连接到直流电源和前面板电压输出接口上，实现电压的输入与输出。
优选地，所述直流电源包括的两组直流电源分别为12V电源和24V电源；
其中，12V电源用于给主机和示波器供电，24V电源用于给数控电源供电。
优选地，所述示波器包括A通道接口、B通道接口和拓展接口；所述A通道接口、B通道接口和拓展接口穿过前面板，通过示波器探头和拓展电路模块将信号接出到箱体外。
优选地，所述箱体整体呈长方体；
箱体上盖和箱体下底通过间隙配合的燕尾槽滑动安装对齐；
中隔板为矩形板，安装于箱体下底的凹槽内；
箱体下底为U形结构，在其上表面左右两侧各设置有燕尾槽，其内壁设置有螺柱，箱体上盖为倒U形结构，在其下表面左右两侧各设置有燕尾凸台，其内壁设置有螺柱；箱体上盖与箱体下底通过燕尾槽滑动安装实现间隙配合。
相较于现有技术，本实用新型取得以下有益效果：
一是多功能。本实用新型电子实验箱内置工控主机，主机通过虚拟仪器软件控制示波器与数控电源，并通过拓展接口外接电路实现信号发生、协议分析、逻辑运算、频谱分析功能，并能配合各种传感器模块和执行器模块在同一设备上实现信号测量、数据记录、编程控制等多种实验功能。
二是一体化。本实用新型电子实验箱将多种电子实验设备集成在一个实验箱中，集成度高，能够有效降低电子实验操作难度，提高实验效率与课程效果，并且减小了设备体积，降低设备成本，使其更适合在中小学课堂中推广使用。
附图说明
图1为本实用新型实施例中基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱的正视图；
图2为本实用新型实施例中基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱的俯视图；
图3为本实用新型实施例中基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱的侧视图；
图4为本实用新型实施例中基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱的后视图；
图5为本实用新型实施例中基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱的内部各器件展示图；
附图标记说明：
100-实验箱本体；200-主机；300-示波器；400-数控电源；500-箱体；600-直流电源；700-天线；800-金属散热块；
201-CPU和GPU模块；202-NVMe M.2固态硬盘；203-笔记本内存；204-Wi F i通信模块；205-4G通信模块；206-音频接口；207-网口；208-DP接口；209-HDM I接口；210-USB2.0接口；211-USB3.0接口；212-开关；
301-A通道接口；302-B通道接口；303-拓展接口；
401-数控电源主板；402-串口通信模块；403-蓝牙通信模块；404-电压输出插座；
501-前面板；502-后面板；503-箱体上盖；504-箱体下底；505-中隔板；
601-12V直流电源；602-24V直流电源；603-电源插座。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参考图1至图5，本实施例提供一种基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱，其包括实验箱本体100，所述实验箱本体100包括：主机200、示波器300、数控电源400、箱体500、直流电源600、天线700、金属散热块800、以及设置于实验箱本体内部的各种电子器件、设备和连接线，各种电子器件和设备被集成于同一实验箱内，空间利用率高，便于课堂教学使用，并且整个电子实验箱功能丰富，能够满足多种实验需要，提高电子实验效率和教学效果。
在本实施例中，箱体500整体呈长方体，其包括使用螺钉固定在机箱前后表面的前面板501和后面板502，箱体上盖503和箱体下底504通过间隙配合的燕尾槽滑动安装对齐，中隔板505通过沉头螺钉安装箱体下底504的凹槽内，使其与箱体下底504的上表面平齐，金属散热块800固定在箱体上盖503内壁上。
具体地，中隔板505为矩形板，能够通过沉头螺钉固定安装到箱体下底504上表面左右两侧的台阶面上，并与箱体下底504上表面平齐或略低于箱体下底504上表面，箱体下底504为U形结构，在其上表面左右两侧各设置有燕尾槽，其内壁设置有螺柱，箱体上盖503为倒U形结构，在其下表面左右两侧各设置有燕尾凸台，其内壁设置有螺柱，其上表面设置有金属散热棱片，箱体上盖503与箱体下底504通过燕尾槽滑动安装实现间隙配合，对齐箱体上盖503和箱体下底504的前后表面，前面板501为矩形板，其正面设置有输入输出接口和散热孔，前面板501通过螺钉固定在机箱500前表面，后面板502为矩形板，其正面设置有天线接口、电源接口和散热孔，后面板502通过螺钉固定在机箱500后表面，金属散热块800通过沉头螺钉固定在箱体上盖503内壁上。
在本实施例中，主机200整体为矩形电路板，其包括主板中心位置的CPU和GPU模块201、安装在主机200上的NVMe M.2固态硬盘202、笔记本内存203、Wi F i通信模块204、设置在主板前表面的音频接口206、网口207、DP接口208、HDM I接口209、USB2.0接口210、USB3.0接口211、通过连接线与主机200连接的4G通信模块205和开关212，天线700通过连接线与主机200电连接并固定到后面板502上，主机200固定在机箱上盖503上，主机200各接口通过前面板501接出到箱体500外。
具体地，CPU和GPU模块201为矩形芯片，焊接在主机200下表面，NVMe M.2固态硬盘202、笔记本内存203和Wi F i通信模块204通过插槽固定在主机200上表面，音频接口206、网口207、DP接口208、HDM I接口209、USB2.0接口210、USB3.0接口211固定在主机200前表面，4G通信模块205通过连接线与主机200电连接，并固定在机箱上盖503，开关212通过连接线与主机200电连接，并固定在机箱前面板501，天线700通过I PX转SMS连接线(图未示)与Wi F i通信模块204和4G通信模块205电连接并安装在后面板502上，主机200通过螺钉固定在箱体上盖503上，其CPU和GPU模块201表面刚好贴紧金属散热块800，上述主机200的各接口通过前面板501接出到箱体500外。
在本实施例中，示波器300整体为矩形电路板，其包括固定在示波器前表面的A通道接口301、B通道接口302和拓展接口303，示波器300固定在中隔板505上，所述A通道接口301、B通道接口302和拓展接口303穿过前面板501，使用示波器探头(图未示)和拓展电路(图未示)模块将信号接出到箱体500外，示波器300通过USB连接线(图未示)与主机200电连接。
在本实施例中，数控电源400整体为矩形电路板，其包括数控电源主板401、串口通信模块402、蓝牙通信模块403、电压输出插座404，数控电源主板401、串口通信模块402、蓝牙通信模块固定在中隔板上，电压输出插座404固定在前面板501上，并通过连接线与数控电源主板401相连，数控电源主板401通过连接线与24V数控电源602电连接，并通过连接线(图未示)与串口通信模块402相连，串口通信模块402通过连接线与主机200相连。
在本实施例中，直流电源600为矩形电源，其包括12V直流电源601、24V直流电源602、电源插座603，12V直流电源601固定在箱体下底504上，并通过连接线为数控电源602供电，24V直流电源602固定在箱体下底504上，并通过连接线为主机200供电，电源插座603为圆头三针航空公插座，通过螺钉固定在后面板502上，并通过连接线(图未示)为12V直流电源601和24V直流电源602供电，电源插头(图未示)为圆头三孔航空母插头，插入电源插座603的同时通过旋紧卡扣锁紧。
综上所述，本实用新型提供的基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱包括了实验箱本体，所述实验箱本体包括主机、示波器、数控电源、箱体、直流电源、天线，所述示波器和数控电源通过USB连接线或串口连接线与主机实现电连接，所述主机、示波器、数控电源设置在箱体前表面，所述直流电源设置在箱体内部，所述主机、示波器、数控电源、直流电源均固定在箱体内壁或隔板上；其突出特点在于：所述主机通过虚拟仪器软件控制示波器与数控电源，能够搭配多种传感器和执行器模块开展电子实验，在同一台设备上实现信号测量、数据记录、编程控制等多种实验功能；所述电子实验箱将多种电子实验设备集成在一个实验箱中，一体化程度较高，能够有效降低电子实验操作难度，提高实验效率与课程效果，并且减小了设备体积，降低了设备成本，使其更适合在中小学课堂中推广使用。
本实用新型未尽事宜为公知技术。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于虚拟仪器技术的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
包括实验箱本体；
所述实验箱本体包括：主机、示波器、数控电源、箱体、直流电源和天线；
所述主机为工控主机板卡，包括固定在主板上的CPU和GPU模块、固态硬盘、内存、WiFi通信模块、4G通信模块和输入输出接口；
所述示波器为虚拟示波器板卡；
所述数控电源包括数控电源主板、串口通信模块、蓝牙通信模块、电压输出插座；
所述箱体包括前面板、后面板、箱体上盖、箱体下底和中隔板；所述前面板设置有主机接口、开关、智能电源输出接口、示波器接口，所述后面板设置有电源插座接口、天线接口，所述前面板和后面板都设置有散热孔；
所述直流电源包括两组直流电源和电源插座；
所述主机固定安装于箱体上盖，示波器固定安装于中隔板上；
所述天线包括天线端子和天线杆，所述天线端子固定在后面板上并通过连接线与主机连接，所述天线杆旋转拧紧在天线端子上；
所述示波器和数控电源通过USB或串口与主机电连接。
2.根据权利要求1所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述主机输入输出接口包括：音频接口、网口、DP接口、HDMI接口、USB2.0接口、USB3.0接口；所述USB3.0接口由机箱内部通过转接线接到机箱前面板上；所述主机DP接口和HDMI接口通过连接线将主机视频信号接入显示器；所述主机开关由机箱内部通过导线连接到机箱前面板。
3.根据权利要求1所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述实验箱本体还包括金属散热块。
4.根据权利要求3所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述金属散热块固定箱体上盖内壁；
所述主机安装在箱体上盖后，其CPU和GPU模块贴紧金属散热块。
5.根据权利要求1所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述箱体上盖的内壁设置有螺柱，用于固定主机；
所述箱体下盖内壁设置有螺柱用于固定直流电源，所述中隔板设置于箱体上盖和箱体下底之间，用于固定示波器和数控电源。
6.根据权利要求1所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述箱体上盖的上表面设置有金属散热棱片。
7.根据权利要求1所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述数控电源的输入电压范围为6-50V直流电压，输出电压范围为0-50V；所述数控电源通过导线连接到直流电源和前面板电压输出接口上，实现电压的输入与输出。
8.根据权利要求1所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述直流电源包括的两组直流电源分别为12V电源和24V电源；
其中，12V电源用于给主机和示波器供电，24V电源用于给数控电源供电。
9.根据权利要求1所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述示波器包括A通道接口、B通道接口和拓展接口；所述A通道接口、B通道接口和拓展接口穿过前面板，通过示波器探头和拓展电路模块将信号接出到箱体外。
10.根据权利要求1所述的多功能一体化电子实验箱，其特征在于：
所述箱体整体呈长方体；
箱体上盖和箱体下底通过间隙配合的燕尾槽滑动安装对齐；
中隔板为矩形板，安装于箱体下底的凹槽内；
箱体下底为U形结构，在其上表面左右两侧各设置有燕尾槽，其内壁设置有螺柱，箱体上盖为倒U形结构，在其下表面左右两侧各设置有燕尾凸台，其内壁设置有螺柱；箱体上盖与箱体下底通过燕尾槽滑动安装实现间隙配合。
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