CN2821746Y - 一种计算机控制技术综合实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及计算机应用技术领域，具体涉及一种计算机控制技术综合实验台。本实用新型要克服现有技术存在的实验内容单一、占地面积大，而且操作使用不便，不能让学生全面系统的了解工控机的控制手段和结构的缺点。其技术方案是：包括设备柜、工控机和设置于设备柜上的控制台，所述控制台面板上设置有通道实验模块的接口组件、数字滤波实验模块的接口组件、模拟对象控制实验模块的接口组件、电机控制实验模块的接口组件、温度控制实验模块的接口组件，还设置有电源控制模块的控制组件、信号源模块的控制组件，所述电源控制模块和信号源模块设置于设备柜内，电源控制模块分别与所有实验模块相接，所述信号源模块与对应实验模块相接。

Description

一种计算机控制技术综合实验台

所属技术领域：

本实用新型涉及计算机应用技术领域，具体涉及一种计算机控制技术综合实验台。

背景技术：

《计算机控制技术》是高等院校自动化控制专业的必修课程，该课程需要通过大量的实验进行辅助学习。实验时因实验内容的不同需要采用不同的实验设备，例如通道实验、数字滤波实验、模拟对象实验、电机控制实验、温度控制实验等等。现在实验中是采用将供电电源、信号源、各种开关、组合式实验模板、电流表、电压表及示波器等按测试要求临时搭建，或采用分单元实验箱，现有实验方式的不足之处是实验内容单一、占地面积大，而且操作使用不便，更重要的是不能让学生全面系统的了解工控机的控制手段和结构。

发明内容：

本实用新型提供一种计算机控制技术综合实验台，以克服现有技术存在的实验内容单一、占地面积大，而且操作使用不便，不能让学生全面系统的了解工控机的控制手段和结构的缺点。

为克服现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：包括设备柜9和工控机，其特殊之处在于：还包括设置于设备柜9上的控制台，所述控制台面板1上设置有通道实验模块的接口组件11、数字滤波实验模块的接口组件3、模拟对象控制实验模块的接口组件4、电机控制实验模块的接口组件5、温度控制实验模块的接口组件6，还设置有电源控制模块的控制组件2、信号源模块的控制组件10，所述电源控制模块和信号源模块设置于设备柜9内，电源控制模块分别与所有实验模块相接，所述信号源模块与对应实验模块相接。

上述工控机主机设置于设备柜9内，工控机的操作键盘8和显示屏7设置于设备柜9上和控制台面板1上。

上述电源控制模块的控制组件2包括交流和直流两部分，交流电源控制模块的控制组件中包括两个按钮、指示灯和交流表，对应的交流电源模块由空气开关、漏电保护器、保险管和交流继电器组成，直流电源控制模块的控制组件中包括数个不同的电压按钮和对应的指示灯。

上述交流电源控制模块的控制组件2中的两个按钮与设备柜9内的交流继电器组成互锁控制。当按绿钮时电源接通，同时绿钮上的指示灯亮；当按红钮时电源关断；当实验台外部供电电源从断到开时，实验台不会自动接通电源。

上述信号源模块的控制组件10包括噪声源、阶跃信号源和混合电路控制组件三部分。

上述噪声源控制组件包括按钮，该按钮与设备柜9内的数个噪声发生器通过拨码开关相接。各信号源通过拨码开关S1切换。

上述阶跃信号源控制组件包括调节旋钮、直流表和乒乓开关。通过调节旋钮手动调节提供-10～10V的直流输出，通过乒乓开关控制直流电源的通和断并通过直流表头指示调节的电压值。

上述混合电路信号源控制组件包括两组输入通道按钮和输出按钮。混合电路信号源是两路同相相加电路，其输出电压范围为-10～10V。

上述多组的控制组件、接口组件及显示屏7可以组合为若干挂件单元，若干挂件单元通过插头与工控机主机相接。只要拔下插头即可方便地拆下，便于运输和维修。

本实用新型具有如下优点：

1、直观、便于操作：因控制面板上“电源控制”、“信号源”、“通道实验”等排列有序，各单元功能结构清晰，控制、显示及对应的操作按钮、接口等的排布都便于实验时的各项操作，可全面系统的进行各种实验。

2、适用实验内容全面：从结构形式上看，本实验台系统可以完成六个实验，分别为通道实验、数字滤波实验、模拟对象控制实验、电机控制实验、温度控制实验和集散控制系统实验。其中多个实验台与上位机配合可完成集散控制系统实验。

3、便于运输、安装。由于可以采用可拆卸结构，将各单元进行组装后使用，因此便于运输、安装。

4、简捷、快速、安全，可有效提高实验效率：只要根据需要进行接线并按下相应按钮，即可完成实验，在实验过程中，接线简单、方便、可靠，可以有效提高实验效率。

5、适用范围广：可用于目前国内与计算机相关的各类高等院校的实验室中，多台设备通过网络连接，便于实验过程管理。本实用新型还可方便地扩充实验内容。

附图说明：

附图是本实用新型的结构示意图。

附图标记说明：

1——控制台面板，2——电源控制模块的控制组件，3——数字滤波实验模块的接口组件，4——模拟对象控制实验模块的接口组件，5——电机控制实验模块的接口组件，6——温度控制实验模块的接口组件，7——显示屏，8——操作键盘，9——设备柜，10——信号源模块的控制组件，11——通道实验模块的接口组件。

具体实施方式：

参见图1，本实用新型包括设备柜9、倾斜设置于设备柜9上方的控制台和工控机。所述控制台面板1上设置有通道实验模块的接口组件11、数字滤波实验模块的接口组件3、模拟对象控制实验模块的接口组件4、电机控制实验模块的接口组件5、温度控制实验模块的接口组件6，还设置有电源控制模块的控制组件2、信号源模块的控制组件10，所述电源控制模块和信号源模块设置于设备柜9内，电源控制模块分别与设备柜9内所有实验模块相接，所述信号源模块根据不同的实验内容与设备柜9内对应实验模块相接。所说的工控机主机设置于设备柜9内，工控机的操作键盘8和显示屏7设置于设备柜9上和控制台面板1上。

本实用新型计算机控制技术实验台，从功能结构上可分为五个主要的挂件单元：工控机、UNIT1、UNIT2、UNIT3和UNIT4。下面将进行详细的描述。

(一)工控机：主机设置于设备柜9内，工控机的操作键盘8和显示屏7设置于设备柜9上和控制台面板1上。多台实验台与上位机配合可完成集散控制系统实验。

(二)UNIT1：包括电源控制模块、信号源模块和通道实验模块，控制台面板1上对应包括电源控制模块的控制组件2、信号源模块的控制组件10通道实验模块的接口组件11，主要功能是实现电源控制、信号源控制和通道实验。

(1)电源控制模块的控制组件2包括交流和直流两部分：

交流电源控制模块的控制组件中包括两个按钮、指示灯和交流表，对应的交流电源模块由空气开关、保险管和交流继电器组成，直流电源控制模块的控制组件中包括数个不同的电压按钮和对应的指示灯。其中的空气开关、保险管和交流继电器组成控保排控制，交流继电器和面板上的两个按钮开关组成互锁控制：当按绿钮时电源接通，同时绿钮上的指示灯亮；当按红钮时电源关断；当实验台外部供电电源从断到开时，实验台不会自动接通电源。面板上的交流表头指示电源接通后实验台的交流电压。

直流电源部分提供四种直流电压：5V、12V、-12V和24V。对应的指示灯亮表示该路供电电源正常。

(2)信号源模块的控制组件10包括噪声源、阶跃信号源和混合电路控制组件三部分。

所说的噪声源控制组件包括按钮，该按钮与设备柜9内的数个噪声发生器通过拨码开关相接。噪声源可以提供四种信号：频率为244Hz幅度为±5V的正弦波、频率为15.3Hz宽度为200us幅度为±3V的脉冲噪声、频率为600～5000Hz幅度为±5V的均匀噪声和频率为1000～5000Hz幅度为±5V的均匀噪声。各信号源可以通过拨码开关S1切换。

所说阶跃信号源控制组件包括调节旋钮、直流表和乒乓开关。通过调节旋钮手动调节提供-10~10V的直流输出，并可通过乒乓开关控制直流电源的通和断。直流表用来指示调节的电压值。

所说混合电路信号源控制组件包括两组输入通道按钮和输出按钮。混合电路信号源是混合电路是两路同相相加电路，其输出电压范围为-10～10V。

(三)UNIT2：包括滤波电路模块和模拟对象控制实验模块，滤波电路模块又包括模拟滤波电路和数字滤波电路模块，控制台面板1上对应包括模拟滤波电路、数字滤波电路和模拟对象控制实验模块的接口组件4三部分。主要功能是完成滤波实验和模拟对象控制实验。

为了进一步说明本实用新型的作用，以滤波实验为例进行说明：下面将比较数字滤波和模拟滤波的效果

模拟滤波器为无源的三阶RC滤波器。三个电阻的值均为10KΩ，三个电容的值均为0.01uF。一种参考的接线方法是：把噪声源的输出信号和阶跃信号源的输出分别接到混合电路的两个输入端，再把混合后的信号接至模拟滤波器的输入端。用示波器分别观测一阶、二阶和三阶滤波器滤波效果和相移的不同。

数字滤波时，把混合后的信号接至UNIT1的第1路模拟量输入插孔。然后用示波器分别观测数字滤波前(第1路模拟量输入孔)后(第1路模拟量输出孔)的波形变化，体会滤波效果。

(四)UNIT3：包括电机控制实验模块，控制台面板1上对应包括电机控制实验的接口组件，主要用于完成电机控制实验。根据控制电机的种类，提供了直流驱动与交流驱动两种方式。

(五)UNIT4：包括温度控制实验模块，控制台面板1上对应包括温度控制实验接口组件主要用于完成温度控制实验及实验台的显示任务。

Claims (9)

1、一种计算机控制技术综合实验台，包括设备柜(9)和工控机，其特征在于：还包括设置于设备柜(9)上的控制台，所述控制台面板(1)上设置有通道实验模块的接口组件(11)、数字滤波实验模块的接口组件(3)、模拟对象控制实验模块的接口组件(4)、电机控制实验模块的接口组件(5)、温度控制实验模块的接口组件(6)，还设置有电源控制模块的控制组件(2)、信号源模块的控制组件(10)，所述电源控制模块和信号源模块设置于设备柜(9)内，电源控制模块分别与所有实验模块相接，所述信号源模块与对应实验模块相接。

2、如权利要求1所述的一种计算机控制技术综合实验台，其特征在于：所述工控机主机设置于设备柜(9)内，工控机的操作键盘(8)和显示屏(7)设置于设备柜(9)上和控制台面板(1)上。

3、如权利要求1或2所述的一种计算机控制技术综合实验台，其特征在于：所述电源控制模块的控制组件(2)包括交流和直流两部分，交流电源控制模块的控制组件中包括两个按钮、指示灯和交流表，对应的交流电源模块由空气开关、漏电保护器、保险管和交流继电器组成，直流电源控制模块的控制组件中包括数个不同的电压按钮和对应的指示灯。

4、如权利要求3所述的一种计算机控制技术综合实验台，其特征在于：所述交流电源控制模块的控制组件中的两个按钮与设备柜(9)内的交流继电器组成互锁控制。

5、如权利要求4所述的一种计算机控制技术综合实验台，其特征在于：所述信号源模块的控制组件(10)包括噪声源、阶跃信号源和混合电路控制组件三部分。

6、如权利要求5所述的一种计算机控制技术综合实验台，其特征在于：所述噪声源控制组件包括按钮，该按钮与设备柜(9)内的数个噪声发生器通过拨码开关相接。

7、如权利要求6所述的一种计算机控制技术综合实验台，其特征在于：所述阶跃信号源控制组件包括调节旋钮、直流表和乒乓开关。

8、如权利要求7所述的一种计算机控制技术综合实验台，其特征在于：所述混合电路信号源控制组件包括两组输入通道按钮和输出按钮。

9、如权利要求8所述的一种计算机控制技术综合实验台，其特征在于：所述多组的控制组件、接口组件及显示屏(7)组合为若干挂件单元，若干挂件单元通过插头与工控机主机相接。

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