電工電子技術實驗教學裝置的製作方法
2023-04-24 09:11:21
專利名稱：電工電子技術實驗教學裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子電路教學領域，具體為一種電工電子技術實驗教學裝置。
背景技術：
電工電子技術課程是電子信息類專業基礎課，學好電工電子技術課程，實驗環節是必不可少的。通過實驗可以培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，實驗起著培養學生形成創新思維的作用，也是培養學生創新能力的重要途徑。通常地，電工電子技術實驗內容主要包括基爾霍夫定律、疊加定理、動態電路、正弦電路、RLC串聯諧振電路等各模塊電路。國內大多數普通高校的實驗室，作為培養學生提高動手能力的重要基地，每個模塊實驗時間僅兩學時，這樣很難完成教學大綱規定的實驗教學內容，掌握知識的時間和空間都是很有限的，往往學習延續性不夠，存在著很多問題， 實驗課上沒解決的問題，課後還是照樣得不到解決。因此，電工電子技術實驗教學已不能只局限於實驗室中，將實驗環節延伸至課外， 無疑具有重要現實意義。開發基於PC的電工電子技術實驗教學裝置，讓學生課外在宿舍利用PC機自主進行電工電子技術實驗，解決實驗課時沒有完成的遺留問題，已顯得很有必要，這樣可以使學生實踐環節得以真正拓展。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、通用性強並便於攜帶的電工電子技術實驗教學裝置。為解決上述問題，本實用新型所設計的電工電子技術實驗教學裝置，主要由包含至少1個電工電子電路的實驗模塊、SOC (片上系統)微控制模塊、DDS (直接數字合成)信號源模塊、多路選擇開關模塊、自動增益控制模塊、A/D(模/數)採集模塊、DC(直流)放大電路和上位計算機構成；上述實驗模塊與多路選擇開關模塊相連接；多路選擇開關模塊的其中一路輸出端接至DC放大電路，多路選擇開關模塊的另一路輸出端接至自動增益控制模塊；DC放大電路和自動增益控制模塊的輸出端均接至A/D採集模塊；A/D採集模塊的輸出端與SOC微控制模塊相連；SOC微控制模塊與上位計算機相連接；SOC微控制模塊的控制端分別連接自動增益控制模塊、DDS信號源模塊和多路選擇開關模塊；DDS信號源模塊的輸出端與實驗模塊輸入端相連。上述方案中，所述實驗模塊最好包含有基爾霍夫驗證電路、疊加定理驗證電路、動態電路、正弦電路、和/或RLC串聯諧振電路等典型的電工電子電路。為了滿足不同的實驗需求，上述方案所述實驗模塊上最好還設有擴展插孔以供學生自行設計。上述方案所述自動增益控制模塊和A/D採集模塊之間還串接有一信號調理模塊來對待測信號進行放大、濾波等處理，以便轉換成A/D採集模塊所能夠更好識別的標準信號。[0010]為了實現實驗平臺與不同上位計算機的連接，所述上位計算機和SOC微控制模塊通過串行通訊接口相連接。本實用新型與現有技術相比，學生可利用上位計算機輔助完成多種電工電子電路的實驗調試和相關測試內容，並可通過上位計算機選擇要實驗的電路模塊，利用控制項和編程完成諸如電壓波形顯示、參數測量以及指標計算等工作。通過該實用新型，電工電子技術實驗教學環節將得到真正地課外拓展，提高了學生實驗興趣，使學生更好地掌握相關專業技術內容。
圖1為本實用新型一種電工電子技術實驗教學裝置的原理框圖。
具體實施方式
本實用新型一種電工電子技術實驗教學裝置如圖1所示，其主要由包含至少1個電工電子電路的實驗模塊、SOC微控制模塊、DDS信號源模塊、多路選擇開關模塊、自動增益控制模塊、A/D採集模塊、DC放大電路和上位計算機構成；上述實驗模塊與多路選擇開關模塊相連接；多路選擇開關模塊的其中一路輸出端接至DC放大電路，多路選擇開關模塊的另一路輸出端接至自動增益控制模塊；DC放大電路和自動增益控制模塊的輸出端均接至A/D 採集模塊；A/D採集模塊的輸出端與SOC微控制模塊相連；SOC微控制模塊與上位計算機相連接；SOC微控制模塊的控制端分別連接自動增益控制模塊、DDS信號源模塊和多路選擇開關模塊；DDS信號源模塊的輸出端與實驗模塊輸入端相連。在本實用新型優選實施例中，上述實驗模塊不僅可以包含有基爾霍夫驗證電路、 疊加定理驗證電路、動態電路、正弦電路、和/或RLC串聯諧振電路等典型電路，而且還可以在實驗模塊上設有擴展插孔來供元件插入，這樣學生便可以根據實驗指標要求，自行設計電路元件參數，以實現多種電工電子電路的實驗教學。上述A/D採集模塊可以獨立於SOC微控制模塊的外部，也可以集成在SOC微控制模塊內，這取決與所選用的SOC微控制模塊的型號。而由於本實用新型優選實施例所選用的SOC微控制器的型號為C8051F310晶片，該晶片自身集成有A/D採集模塊，因此本實用新型優選實施例無需獨立的A/D採集模塊即可完成上述功能。由於上述本實用新型優選實施例所選用的A/D轉換器只能輸入一定要求範圍內的信號，而自動增益控制模塊可以將要採集的交流電壓進行幅度的自動調整，調到適合A/D採集的幅度範圍內。因此為了讓A/D採集模塊能夠更好的對所測信號進行採集，上述自動增益控制模塊和A/D採集模塊之間還串接有一信號調理模塊，該信號調理模塊需要對自動增益控制模塊輸出的信號進行位移、濾波、 線性補償、隔離、保護等措施後，才能送A/D轉換器中。為了實現實驗平臺與上位計算機的互聯，本實用採用串行通訊接口來連接上位計算機和SOC微控制模塊。在本實用新型優選實施例中，所選用的串行通訊接口為RS232串口。上述上位計算機內部裝有輔助測試軟體。當學生在進行實驗時，先要根據需要選擇實驗模塊上已有電工電子電路或進行自行設計接入擴展插孔中，並通過切換多路選擇開關模塊選通實驗模塊輸入輸出埠。此時通過上位計算機選擇所進行的實驗項目，並發送信號至SOC微控制模塊去控制DDS信號源模塊，設定DDS信號源模塊的參數大小，產生所需激勵信號。上述激勵信號經過實驗模塊內所選定的電工電子電路後，輸出待測信號至自動增益控制模塊。經過自動增益控制後的信號經過信號調理模塊的調理，轉換成滿足A/D轉換器極性要求的信號後送入A/D轉換器。A/D轉換器將信號轉換後經SOC微控制模塊返回至上位計算機。上位計算機端用控制項顯示輸入、輸出波形，並用控制項標尺測量電壓大小及其它參數，最後將上述實驗參數進行計算後，顯示出最終實驗結果。該裝置並可藉助上位機進行理論計算和誤差分析。
權利要求1.電工電子技術實驗教學裝置，其特徵在於主要由包含至少1個電工電子電路的實驗模塊、SOC微控制模塊、DDS信號源模塊、多路選擇開關模塊、自動增益控制模塊、A/D採集模塊、DC放大電路和上位計算機構成；上述實驗模塊與多路選擇開關模塊相連接；多路選擇開關模塊的其中一路輸出端接至DC放大電路，多路選擇開關模塊的另一路輸出端接至自動增益控制模塊；DC放大電路和自動增益控制模塊的輸出端均接至A/D採集模塊；A/D 採集模塊的輸出端與SOC微控制模塊相連；SOC微控制模塊與上位計算機相連接；SOC微控制模塊的控制端分別連接自動增益控制模塊、DDS信號源模塊和多路選擇開關模塊；DDS信號源模塊的輸出端與實驗模塊輸入端相連。
2.根據權利要求1所述的電工電子技術實驗教學裝置，其特徵在於所述實驗模塊包含有基爾霍夫驗證電路、疊加定理驗證電路、動態電路、正弦電路、和/或RLC串聯諧振電路。
3.根據權利要求1或2所述的電工電子技術實驗教學裝置，其特徵在於所述實驗模塊上還設有擴展插孔。
4.根據權利要求1或2所述的電工電子技術實驗教學裝置，其特徵在於所述自動增益控制模塊和A/D採集模塊之間還串接有一信號調理模塊。
5.根據權利要求1或2所述的電工電子技術實驗教學裝置，其特徵在於所述上位計算機和SOC微控制模塊通過串行通訊接口相連接。
專利摘要本實用新型公開一種電工電子技術實驗教學裝置，其包含至少1個電工電子電路的實驗模塊與多路選擇開關模塊相連接；多路選擇開關模塊的其中一路輸出端接至DC放大電路，多路選擇開關模塊的另一路輸出端接至自動增益控制模塊；DC放大電路和自動增益控制模塊的輸出端均接至A/D採集模塊；A/D採集模塊的輸出端與SOC微控制模塊相連；SOC微控制模塊與上位計算機相連接；SOC微控制模塊的控制端分別連接自動增益控制模塊、DDS信號源模塊和多路選擇開關模塊；DDS信號源模塊的輸出端與實驗模塊輸入端相連。本實用新型具有結構簡單、通用性強並便於攜帶的特點。
文檔編號G09B23/18GK202003567SQ20112008282
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月24日 優先權日2011年3月24日
發明者王守華, 趙響, 鄧豔容 申請人:桂林電子科技大學