RU2661317C1 - Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс - Google Patents
Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661317C1 RU2661317C1 RU2017128113A RU2017128113A RU2661317C1 RU 2661317 C1 RU2661317 C1 RU 2661317C1 RU 2017128113 A RU2017128113 A RU 2017128113A RU 2017128113 A RU2017128113 A RU 2017128113A RU 2661317 C1 RU2661317 C1 RU 2661317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- personal computer
- link
- laboratory
- generator
- Prior art date
Links
- 238000012549 training Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
- G09B23/18—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for electricity or magnetism
- G09B23/181—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for electricity or magnetism for electric and magnetic fields; for voltages; for currents
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
- G09B23/18—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for electricity or magnetism
- G09B23/188—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for electricity or magnetism for motors; for generators; for power supplies; for power distribution
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроники и электротехники и может быть использовано при проведении лабораторных работ и самостоятельной проектной деятельности учебных заведений по дисциплине «Теория автоматического управления». Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс содержит генератор произвольных и функциональных сигналов, снабженный частотомером, и соединен со сменными блоками типовых звеньев, персональным компьютером и двухканальным цифровым осциллографом, который соединен в свою очередь со сменными блоками типовых звеньев и персональным компьютером, подключенным к однофазному источнику питания, подключенным к сети переменного тока напряжением 220 В. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности комплекса, автоматизировать процесс фиксации и обработки результатов измерений и повысить эффективность проведения занятий. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электроники и электротехники и может быть использовано при проведении лабораторных работ и самостоятельной проектной деятельности учебных заведений по дисциплине «Теория автоматического управления».
Известен универсальный лабораторный стенд, предназначенный для изучения электроники, электротехники, физики и включающий основание, источник электрического питания, функциональный генератор сигналов, снабженный частотомером, мультиметр, физическую схему с необходимыми элементами и соединительные кабели (RU 2418317, МПК G09B 23/18, опубл. 10.05.2011).
Известен учебно-лабораторный комплекс, содержащий функциональный генератор, снабженный частотомером, измерительные приборы, панель индикации и управления, источник питания, выполненный в виде двух регулируемых источников, гальванически не связанных друг с другом, смонтированных на съемной панели элементами исследуемых электрических и электронных схем. Съемная панель снабжена специализированным разъемом для подключения к цепям учебно-лабораторного комплекса. Комплекс выполнен по модульной схеме из двух или более корпусов, крепящихся друг к другу легкоразъемными механическими соединениями, обеспечивающими в том числе электрическое соединение сопрягаемых корпусов, причем один из корпусов является самостоятельным устройством - лабораторным источником питания, в состав которого дополнительно входят два нерегулируемых источника постоянного напряжения, оснащенных световой индикацией наличия аварийного режима работы, остальные корпусы представляют собой самостоятельные модули с согласованным набором элементов исследуемых электрических и электронных схем, а также измерительных устройств. Каждый из корпусов оснащен встроенной, убираемой в корпус ручкой для транспортировки (RU 140456, МПК G09B 23/18, опубл. 10.05.2014).
Известен учебно-лабораторный комплекс, содержащий функциональный генератор, снабженный частотомером, источник питания, выполненный в виде двух регулируемых, гальванически не связанных друг с другом источников, мультиметры, нерегулируемые стабилизированные источники питания, съемные картриджи (блоки типовых звеньев) с необходимыми для опытов элементами, панель индикации и управления, источник трехфазного симметричного напряжения, регулируемый по частоте и амплитуде выходного сигнала, имеющий цветовую светосигнальную индикацию наличия напряжения по каждой из фаз и оснащенный встроенным частотомером с цифровой индикацией (RU 144712, МПК G09B 23/18, опубл. 27.08.2014).
Недостатком известных технических решений является невозможность автоматизации процесса фиксации и последующей обработки результатов экспериментов.
Известен комплект лабораторного оборудования «Теория автоматического управления», выполненный в стендовом исполнении в виде вертикальной стойки. В состав стенда входят: однофазный источник питания, блок измерителя-регулятора, блок электрической печи сопротивления, преобразователь интерфейсов USB/RS-485, лабораторный стол с контейнером для проводников и одноуровневой рамой, переносной персональный компьютер, набор аксессуаров для комплекта НПИД1-С-К (Теория автоматического управления. Исполнение стендовое компьютерное ТАУ1-С-К. Режим доступа: http://www.galsen.ru/catalog/set/35/273/1183/. - Загл. с экрана).
К недостаткам известного комплекта лабораторного оборудования можно отнести ограниченное число тем (12 базовых экспериментов по двум темам: исследование автоматических систем управления и настройка натурного ПИД-регулятора автоматической системы управлении), по которым возможно проведение лабораторных работ, а также невозможность исследования отдельных типовых звеньев цепей управления.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является комплект лабораторного оборудования «Теория автоматического управления», выполненный в стендовом исполнении. В состав стенда входят: модуль питания стенда, модуль функционального генератора, модуль типовых динамических звеньев (блок типовых звеньев), модуль регуляторов, модуль системы ШИП-ДПТ, модуль измерителя АХЧ (частотомер и осциллограф), электромашинный агрегат, персональный компьютер, комплект силовых кабелей и соединительных проводов, лабораторный стол (Теория автоматического управления. Исполнение стендовое компьютерное ТАУ-СК. Режим доступа: http://www.uralstend.ru/shop/purple/teorija_avtomaticheskogo_upravlenija/teorija_avtomaticheskogo_upravlenija_ispolnenie_stendovoe_kompjuternoe_tau-sk/. - Загл. с экрана).
Недостатком известного технического решения является невозможность составления и исследования сложных типовых динамических звеньев.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей учебно-лабораторного комплекса, автоматизации процесса фиксации и обработки результатов измерений и повышении эффективности проведения занятий за счет введения в состав комплекса блоков сменных типовых звеньев с возможностью их последовательного и параллельного соединения.
Сущность изобретения заключается в том, что автоматизированный учебно-лабораторный комплекс содержит генератор произвольных и функциональных сигналов, снабженный частотомером, и соединен со сменными блоками типовых звеньев, персональным компьютером и двухканальным цифровым осциллографом, который соединен в свою очередь со сменными блоками типовых звеньев и персональным компьютером, подключенным к однофазному источнику питания, подключенным к сети переменного тока напряжением 220 В.
На чертеже представлена структурная схема автоматизированного учебно-лабораторного комплекса.
Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс содержит генератор произвольных и функциональных сигналов 1, снабженный частотомером 2. Генератор 1 через выходные клеммы при помощи соединительных проводов соединен с блоками сменных типовых звеньев 3 и двухканальным цифровым осциллографом 4, а через присоединительный разъем подключен к персональному компьютеру 5. Двухканальный цифровой осциллограф 4 через присоединительный разъем подключен к персональному компьютеру 5, который в свою очередь соединен с однофазным источником питания 6, подключенным к сети переменного тока напряжением 220 В.
Все элементы устройства, соединенные между собой соединительными проводами, расположены в отдельных корпусах и установлены на металлической стойке, позволяющей производить установку и снятие отдельных блоков типовых звеньев 3 без применения специальных инструментов.
Генератор произвольных и функциональных сигналов 1 предназначен для получения сигналов вида меандр и синус, а также сигналов специальной и произвольной формы частотой от 0,1 до 5 МГц с разрешением 0,01 Гц. Амплитуда сигналов до 20 В. Выходной ток 50 мА (пик 100 мА). Фильтр низких частот генератора имеет возможность настройки на частоты 5 МГц, 1 МГц, 10 КГц, 1 КГц.
Частотомер 2 имеет два канала. Первый канал позволяет производить измерения в диапазоне 0-25 МГц. Амплитуда входного сигнала от 400 мВ до 25 В. Второй канал позволяет производить измерения в диапазоне от 25 МГц до 2,7 ГГц. Входная мощность ±20 dbm.
В зависимости от поставленной задачи сменные блоки типовых звеньев 3 (блок усилительного (безынерционного) звена, блок инерционного (апериодического) звена, блок дифференцирующего звена, блок интегрирующего звена, блок запаздывающего звена, блок колебательного звена, блок суммирующего звена) могут подключаться с помощью соединительных проводов как последовательно, так и параллельно между собой.
Двухканальный цифровой осциллограф 4 предназначен для измерения параметров сигналов вида меандр и синус, а также сигналов специальной и произвольной формы. Полоса пропускания составляет 60 МГц. Скорость развертки от 5 нс/дел до 100 с/дел. Усиление по вертикали от 5 мВ/дел до 5 В/дел.
Персональный компьютер 5 предназначен для фиксации и последующей обработки результатов экспериментов.
Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс работает следующим образом.
Генератор произвольных и функциональных сигналов 1 вырабатывает сигналы вида меандр, синус или сигналы специальной и произвольной формы частотой от 0,1 до 5 МГц, которые поступают на сменные блоки типовых звеньев 3. Настроенные и соединенные между собой сменные блоки типовых звеньев 3 преобразуют поступающие сигналы вида меандр, синус или сигналы специальной и произвольной формы в соответствии с передаточной функцией блоков. На передней панели блоков 3 расположены рукоятки переключателей, при помощи которых производится настройка сменных блоков типовых звеньев 3. Далее преобразованный блоком 3 сигнал подается на входные клеммы первого канала двухканального цифрового осциллографа 4 вида меандр, синус или сигналы специальной и произвольной формы в первоначальном (не преобразованном) виде. На входные клеммы второго канала двухканального цифрового осциллографа 4 поступают сигналы вида меандр, синус или сигналы специальной и произвольной формы в преобразованном виде. Затем результаты измерений сигналов вида меандр, синус или сигналов специальной и произвольной формы передаются на персональный компьютер 5, где производится фиксация и последующая обработка результатов измерений.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет расширить функциональные возможности комплекса, автоматизировать процесс фиксации и обработки результатов измерений и повысить эффективность работы за счет введения в состав автоматизированного учебно-лабораторного комплекса сменных блоков типовых звеньев с возможностью их последовательного и параллельного соединения.
Claims (1)
- Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс, содержащий функциональный генератор, снабженный частотомером, блок типовых звеньев, цифровой осциллограф, персональный компьютер и источник питания, подключенный к сети переменного тока напряжением 220 В, отличающийся тем, что генератор функциональных и дополнительно произвольных сигналов соединен с блоками типовых звеньев, а именно блоком усилительного звена, блоком инерционного звена, блоком дифференцирующего звена, блоком интегрирующего звена, блоком запаздывающего звена, блоком колебательного звена и блоком суммирующего звена, которые являются сменными и могут подключаться как последовательно, так и параллельно между собой, причем генератор также соединен с персональным компьютером и цифровым осциллографом, который является двухканальным, при этом осциллограф соединен со сменными блоками типовых звеньев и персональным компьютером, который подключен к источнику питания, являющимся однофазным.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128113A RU2661317C1 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128113A RU2661317C1 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661317C1 true RU2661317C1 (ru) | 2018-07-13 |
Family
ID=62917285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017128113A RU2661317C1 (ru) | 2017-08-07 | 2017-08-07 | Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661317C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109147518A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-04 | 南京农业大学 | 一种三相变频调速智能测控实训系统和应用方法 |
| RU2814802C1 (ru) * | 2023-12-08 | 2024-03-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5562454A (en) * | 1993-09-06 | 1996-10-08 | Kanazawa Institute Of Technology | Educational mechatronics apparatus |
| UA19415C2 (ru) * | 1992-06-10 | 1997-12-25 | Мале Державне Підприємство "Харківський Політехнічний Інститут-Системи Управління І Автоматичного Регулювання" | Учебный стенд по электронике |
| RU53055U1 (ru) * | 2005-11-14 | 2006-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российское научно-производственное объединение "Росучприбор" | Комплект лабораторного оборудования по электронной технике |
| RU2418317C1 (ru) * | 2010-04-30 | 2011-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Универсальный лабораторный стенд |
| CN202473035U (zh) * | 2011-12-26 | 2012-10-03 | 刘启龙 | 大学物理电学实验台 |
| RU144712U1 (ru) * | 2013-11-19 | 2014-08-27 | Андрей Викторович Исаев | Учебно-лабораторный комплекс |
| CN104680902A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-06-03 | 苏州工业园区职业技术学院 | 交互式模电实验系统 |
| WO2016058012A1 (en) * | 2014-10-09 | 2016-04-14 | Kok Johann Pierre | A portable electronic test device and a method of using same |
-
2017
- 2017-08-07 RU RU2017128113A patent/RU2661317C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA19415C2 (ru) * | 1992-06-10 | 1997-12-25 | Мале Державне Підприємство "Харківський Політехнічний Інститут-Системи Управління І Автоматичного Регулювання" | Учебный стенд по электронике |
| US5562454A (en) * | 1993-09-06 | 1996-10-08 | Kanazawa Institute Of Technology | Educational mechatronics apparatus |
| RU53055U1 (ru) * | 2005-11-14 | 2006-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российское научно-производственное объединение "Росучприбор" | Комплект лабораторного оборудования по электронной технике |
| RU2418317C1 (ru) * | 2010-04-30 | 2011-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Универсальный лабораторный стенд |
| CN202473035U (zh) * | 2011-12-26 | 2012-10-03 | 刘启龙 | 大学物理电学实验台 |
| RU144712U1 (ru) * | 2013-11-19 | 2014-08-27 | Андрей Викторович Исаев | Учебно-лабораторный комплекс |
| WO2016058012A1 (en) * | 2014-10-09 | 2016-04-14 | Kok Johann Pierre | A portable electronic test device and a method of using same |
| CN104680902A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-06-03 | 苏州工业园区职业技术学院 | 交互式模电实验系统 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109147518A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-01-04 | 南京农业大学 | 一种三相变频调速智能测控实训系统和应用方法 |
| RU2814802C1 (ru) * | 2023-12-08 | 2024-03-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс автоматического ввода резерва с дизель-генератором |
| RU2814801C1 (ru) * | 2023-12-08 | 2024-03-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс микропроцессорной релейной защиты |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EE200200677A (et) | Meetod ja seade elektrilise bioimpedantsi mõõtmiseks | |
| Betta et al. | Cost-effective FPGA instrument for harmonic and interharmonic monitoring | |
| RU2661317C1 (ru) | Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс | |
| CN106154034A (zh) | 一种功率模块的谐波测量装置和方法 | |
| CN202860593U (zh) | 电子实验台 | |
| CN108089091B (zh) | 一种电流互感器二次接线极性测量装置及测量仪 | |
| Valenzuela et al. | Real-time interharmonics detection and measurement based on FFT algorithm | |
| CN205176182U (zh) | 装备电气参数检定装置 | |
| Germer | High-precision ac measurements using the Monte Carlo method | |
| EP3064955A3 (en) | Apparatus and methods for field testing an electrical panel meter system | |
| CN102866378A (zh) | 一种电压或电流互感器在线测试装置及方法 | |
| RU144712U1 (ru) | Учебно-лабораторный комплекс | |
| RU162209U1 (ru) | Измерительный преобразователь трехфазного переменного напряжения в постоянное | |
| CN203376440U (zh) | 一种三相配电感应耐压测试仪 | |
| RU53056U1 (ru) | Лабораторный стенд по электротехнике | |
| CN212060549U (zh) | 三相电压互感器回路综合测试仪 | |
| RU140456U1 (ru) | Учебно-лабораторный комплекс | |
| CN202854238U (zh) | 一种便携式变压器直流电阻测试仪 | |
| RU2236708C2 (ru) | Стенд для изучения основ электротехники | |
| CN102930765A (zh) | 电子实验台 | |
| CN103063928A (zh) | 用于测量大地接地电阻的测试系统和数字相干检波方法 | |
| CN107525965B (zh) | 一种功率分析方法和装置 | |
| Katona et al. | Texas instruments MSP430 microcontroller based portable multi-purpose instrument for android platforms | |
| Dimitrijevic et al. | Non-Linear Load Characterisation Using Orthogonal Apparent Power Decompositions | |
| CN216526006U (zh) | 一种基于电能芯片和恒温晶振的无线相量测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190808 |