[發明專利]一種用于自動控制原理教學的溫度控制演示系統

無效

• 申請號: 201310190144.3
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103295460A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 陳鳳祥;肖凱旋;孫澤昌;章桐
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種教學演示系統，尤其是涉及一種用于自動控制原理教學的溫度控制演示系統。

背景技術

在自動控制的教育過程中學生在學習自動控制原理的前期碰到概念多，概念抽象等一系列問題，從而使其很難對自動控制的一些概念、框架能深入理解，這導致了部分學生失去了進一步認真學習自動控制原理的積極性。

目前，通常的自動控制用的溫度自動控制教學實驗裝置大多以真實被控對象或按比例縮小的真實被控對象組成，即采用過程控制中常用如電爐、加熱爐等，或者將電爐、加熱爐等按比例縮小作為被控實驗對象，該控制裝置安裝在控制柜中，與工業現場所使用的實際裝置一樣該類裝置與生產現場真正的工業過程溫度自動控制裝置非常接近，控溫范圍寬，控制柜內線路排布整齊規范，但該類裝置價格高，并且體積較大，不易攜帶，同時不能有效避免學生出現觸電、燙傷等異常情況。因此，在完成教學任務的基礎上，研發一種結構簡單、易于安裝調試，并且成本低的溫度自動控制教學裝置，對于教學過程的方便性及成本的控制有著重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種原理簡單、易于安裝調試、功能多樣的用于自動控制原理教學的溫度控制演示系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于自動控制原理教學的溫度控制演示系統，包括箱體、溫度傳感器、USB數據采集卡、計算機、可變壓電源和發熱片，所述的溫度傳感器和發熱片設置在箱體內，所述的USB數據采集卡分別連接溫度傳感器、計算機和可變壓電源，所述的可變壓電源與發熱片連接；

USB數據采集卡接收溫度傳感器采集的箱體實時溫度，并發送給計算機，計算機根據箱體實時溫度和設定溫度向USB數據采集卡發送輸入信號，USB數據采集卡對輸入信號進行D/A轉換后發送給可變壓電源，改變發熱片兩端的電壓，實現箱體溫度的閉環控制。

所述的箱體的制作材料為透明的有機玻璃。

所述的USB數據采集卡通過USB接口與計算機連接。

所述的USB數據采集卡包括D/A轉換通道、第一A/D轉換通道和第二A/D轉換通道，所述的D/A轉換通道與可變壓電源連接，所述的第一A/D轉換通道與溫度傳感器連接，所述的第二A/D轉換通道與D/A轉換通道連接，所述的D/A轉換通道、第一A/D轉換通道和第二A/D轉換通道均連接計算機。

所述的計算機包括相連接的MATLAB/SIMULINK控制模塊和FIFO緩沖區，所述的FIFO緩沖區分別與第一A/D轉換通道、第二A/D轉換通道連接。

所述的MATLAB/SIMULINK控制模塊中設有可實現實時控制的RTBLOCK實時性單元。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明系統原理簡單，易于安裝調試，成本低，適合所有工科類專業學生的學習，該系統可以實現剖析反饋控制系統的基本原理，頻率特性測試以及繪制；

2、本發明功能多樣，可以實現控制器的綜合校正和性能評價；

3、本發明可以讓學生針對該對象提高自動控制原理的一些理性和感性的認知并激發其求知欲。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為系統控制原理圖。

圖中：1-箱體，2-溫度傳感器，3-USB數據采集卡，4-計算機，5-可變壓電源，6-發熱片。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1所示，一種用于自動控制原理教學的溫度控制演示系統，包括箱體1、溫度傳感器2、USB數據采集卡3、計算機4、可變壓電源5和發熱片6，所述的溫度傳感器2設置在箱體1內，采集箱體實時溫度，發熱片6設置在箱體1底部，所述的USB數據采集卡3分別連接溫度傳感器2、計算機4和可變壓電源5，所述的可變壓電源5連接在發熱片6兩端。

所述的箱體1的制作材料為透明的有機玻璃，便于觀察和演示。