電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，包括輸出終端、主控制器、從控制器、電工柜及投影儀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)在輸出終端中安裝有電工實訓(xùn)仿真軟件，可以對電工實訓(xùn)進(jìn)行仿真并在投影儀中顯示，同時，輸出終端在進(jìn)行電工實訓(xùn)仿真時還會向主控制器發(fā)送仿真命令，主控制器將接收到的仿真命令進(jìn)行處理后發(fā)射出去，任意個從控制器接收并處理仿真命令后控制相應(yīng)的電工柜進(jìn)行實際的實驗操作，從而實現(xiàn)了在提供電工實驗動畫仿真效果的同時、向?qū)W生展示實際的操作過程，增強(qiáng)了學(xué)生的感官認(rèn)識，方便了學(xué)生更為深刻、透徹地理解實驗內(nèi)容，同時有效地激發(fā)了學(xué)生對實驗、實踐的興趣和設(shè)計創(chuàng)新的欲望，提高了教學(xué)效果。
【專利說明】電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電子實驗仿真系統(tǒng)，更具體地涉及一種電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]電工實訓(xùn)是高等學(xué)校里電子工程學(xué)院的一門實訓(xùn)課程，是電子類專業(yè)的一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，它在理論聯(lián)系實際、提高學(xué)生的動手能力、貼近社會實際工作環(huán)境中發(fā)揮著十分重要的作用。然而在電工實訓(xùn)的技能教學(xué)實踐當(dāng)中，我們發(fā)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)效果存在著比較大的差距，這主要是因為:在上課時，老師講解電工的理論知識和實驗時，一般是通過PPT或FLASH動畫仿真向?qū)W生展示實驗操作的具體過程，但是PPT或FLASH動畫仿真與實際操作實驗之間仍存在著很大的差距，通過觀看PPT或FLASH動畫仿真進(jìn)行教學(xué)時，學(xué)生很難深刻的理解實驗的實際操作，從而導(dǎo)致于學(xué)生做實驗時，由于無法透徹的理解老師所講的實驗內(nèi)容，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。
[0003]因此，急需一種在提供電工實驗動畫仿真效果的同時、向?qū)W生展示實際操作的系統(tǒng)，以方便學(xué)生更為深刻、透徹地理解實驗內(nèi)容，達(dá)到更好的教學(xué)效果。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，以實現(xiàn)在提供電工實驗動畫仿真效果的同時、向?qū)W生展示實際的操作過程，增強(qiáng)學(xué)生的感官認(rèn)識，以方便學(xué)生更為深刻、透徹地理解實驗內(nèi)容，同時有效地激發(fā)學(xué)生對實驗、實踐的興趣和設(shè)計創(chuàng)新的欲望，提高教學(xué)效果。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，包括:用于輸出仿真命令的輸出終端，與所述輸出終端連接、用于接收并處理所述仿真命令以及將處理后的所述仿真命令發(fā)射出去的主控制器，與所述主控制器連接、用于接收并處理所述仿真命令進(jìn)而控制相應(yīng)的電工柜進(jìn)行實際操作的至少一從控制器，與所述從控制器一一對應(yīng)、用于在所述從控制器的控制下進(jìn)行實際操作的電工柜，以及與所述輸出終端連接、用于實時顯示所述輸出終端的仿真界面的投影儀。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)在輸出終端中安裝有電工實訓(xùn)仿真軟件，可以對電工實驗進(jìn)行仿真并在投影儀中顯示，同時，輸出終端在進(jìn)行電工實訓(xùn)仿真時還會向主控制器發(fā)送仿真命令，主控制器將接收到的仿真命令進(jìn)行處理后發(fā)射出去，任意個從控制器接收并處理仿真命令后控制相應(yīng)的電工柜進(jìn)行實際的實驗操作，從而實現(xiàn)了在提供電工實驗動畫仿真效果的同時、向?qū)W生展示實際的操作過程，增強(qiáng)了學(xué)生的感官認(rèn)識，方便了學(xué)生更為深刻、透徹地理解實驗內(nèi)容，同時有效地激發(fā)了學(xué)生對實驗、實踐的興趣和設(shè)計創(chuàng)新的欲望，提高了教學(xué)效果。
[0007]較佳地，所述主控制器包括與所述輸出終端連接、用于接收并處理所述仿真命令的第一接收處理單元，以及與所述第一接收處理單元連接、用于將處理后的所述仿真命令發(fā)射出去的發(fā)射單元。[0008]較佳地，所述第一接收處理單元包括USB接口 Jl_l、射頻芯片Ul_l、電阻Rl_l、電容 C16_1、C17_1、C18_1、C19_1、C20_1 以及晶振 Yl_l、Y2_l，所述射頻芯片 Ul_l 的腳 1、2、
3、4分別與所述USB接口 Jl_l的腳1、2、3、4連接，所述射頻芯片Ul_l的腳10、21、24、31、39、27、28、29與電源VDD連接，所述射頻芯片Ul_l的腳30、40分別通過所述電阻Rl_l、所述電容C16_l接地，所述容C17_l、C18_l與所述晶振Yl_l構(gòu)成所述射頻芯片Ul_l的一時鐘電路并通過所述射頻芯片Ul_l的腳22、23輸入，所述電容C19_1、C20_1與所述晶振Y2_l構(gòu)成所述射頻芯片Ul_l的另一時鐘電路并通過所述射頻芯片Ul_l的腳32、33輸入。
[0009]較佳地，所述發(fā)射單元包括電感L2_l、L3_l、L4_l、電容C9_l、C10_l、Cll_l、C12_l、C13_l、C14_l、C15_l以及天線El_l，所述射頻芯片Ul_l的腳25,26分別與所述電容C9_1、C10_1的一端連接，所述電容C9_l的另一端與所述電感L2_l、L3_l及所述電容C12_l的一端連接，所述電容C10_l的另一端與所述電感L2_l的另一端及所述電感L4_l、電容Cll_l的一端連接，所述電感L3_l的另一端及所述電容Cll_l的另一端接地，所述電容C12_l的另一端、所述電感L4_l的另一端均與所述電容C13_l、C15_l的一端連接，所述電容C15_l的另一端與所述電容C14_l的一端及天線El_l連接，所述電容C13_1、C14_1的另一端接地。
[0010]較佳地，所述從控制器包括依次連接的第二接收處理單元、數(shù)字處理單元、開關(guān)單元以及接口單元，所述第二接收處理單元與所述發(fā)射單元連接，所述接口單元與所述電工柜連接。
[0011]較佳地，所述數(shù)字處理單元包括邏輯芯片U2_2，所述邏輯芯片U2_2的腳50、49、46、44、43、42、39、38、34、33、32、31、30、28、11、10、7、3、2、1 與所述第二接收處理單元連接、用于接收來自所述第二接收處理單元處理后的所述仿真命令，所述邏輯芯片U2_2的腳99、100、101、103、104、105、106、I10、I11、I12、I13、I14、I15、I19、120、121、124、125、126、127、128、129、132、133、135、136、137、138、141、142、143、144 與所述開關(guān)單元連接，用于控制所述開關(guān)單元的工作狀態(tài)。
[0012]較佳地，所述開關(guān)單元具體為繼電器開關(guān)單元，所述繼電器開關(guān)單元通過所述接口單元與所述電工柜中的元件連接。
[0013]較佳地，所述電工柜中的所述元件包括交流接觸器、時間繼電器、中間繼電器、開關(guān)以及按鈕。
[0014]較佳地，所述主控制器與所述從控制器之間通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。
[0015]通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實用新型的實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)一優(yōu)選實施例的示意圖。
[0017]圖2為圖1中電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖3為圖2中主控制器的電路圖。
[0019]圖4為圖2中從控制器中第二接收處理單元和接口單元的電路圖。
[0020]圖5為圖2中從控制器中數(shù)字處理單元的電路圖。
[0021]圖6為圖2中從控制器中開關(guān)單元的電路圖。[0022]圖7為本實用新型進(jìn)行點動控制實驗仿真時的仿真界面示意圖。
[0023]圖8為本實用新型進(jìn)行雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制實驗仿真時的仿真界面示意圖。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)在參考附圖描述本實用新型的實施例，附圖中類似的元件標(biāo)號代表類似的元件。
[0025]請參考圖1，描述了本實用新型電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)20—優(yōu)選實施例的示意圖。如圖1所示，電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)20包括輸出終端10、主控制器12、從控制器14、電工柜16以及投影儀18。其中每一電工柜16對應(yīng)與一從控制器14連接，本實用新型中可以包括任意多組由從控制器14和電工柜16構(gòu)成的組合，從而可以通過主控制器12同時控制多個電工柜16的操作，主控制器12與從控制器14之間通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。具體地，每一電工柜16中包括交流接觸器、時間繼電器、中間繼電器、開關(guān)、按鈕等多個元件以及具體的電路實物，從控制器14與對應(yīng)電工柜16中的各個元件連接、通過控制各個元件的工作狀態(tài)進(jìn)而可以控制電工柜16中的電路實物間進(jìn)行自動接線等操作，使電工柜16在輸出終端10進(jìn)行仿真實驗的同時同步進(jìn)行相應(yīng)的實際操作，使學(xué)生更加方便的理解實驗操作過程。
[0026]工作時，用戶在輸出終端10中打開電工實訓(xùn)仿真軟件，選擇對某一電工實驗進(jìn)行仿真操作后，輸出終端10中顯示的仿真界面在投影儀10中實時顯示，同時，輸出終端10會根據(jù)電工實訓(xùn)仿真軟件實時輸出一系列的仿真命令到主控制器12，主控制器12接收并處理仿真命令后將處理后的仿真命令發(fā)射出去，各個從控制器14接收由主控制器12發(fā)射的仿真命令并控制相應(yīng)的電工柜16進(jìn)行同步的仿真操作，實現(xiàn)了在提供電工實驗動畫仿真效果的同時、向?qū)W生展示實際的操作過程，方便了學(xué)生更為深刻、透徹地理解實驗內(nèi)容，增強(qiáng)了學(xué)生的感觀認(rèn)識，有效地激發(fā)了學(xué)生的實驗、實踐的興趣和設(shè)計創(chuàng)新的欲望，進(jìn)而可以提聞教學(xué)效果。
[0027]其中輸出終端10為移動終端(筆記本)或臺式電腦等終端設(shè)備，本實施例中以輸出終端10為筆記本電腦為例進(jìn)行說明。此外需注意的是，主控制器12可以同時控制所有電工柜16的操作，也可以只控制某一或某幾個電工柜16的實際操作，從而可以實現(xiàn)有針對性的對某一同學(xué)或某多個同學(xué)進(jìn)行教學(xué)。
[0028]請參考圖2，描述了本實用新型電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)20的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)20包括輸出終端10、主控制器12、從控制器14、電工柜16以及投影儀18。輸出終端10通過VGA接口連接到投影儀18、通過USB接口連接到主控制器12，主控制器12與從控制器14之間通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。具體地，主控制器12包括第一接收處理單元121及發(fā)射單元122，第一接收處理單元121用于接收輸出終端10輸出的一系列仿真命令并對仿真命令進(jìn)行處理，發(fā)射單元122用于將處理后的仿真命令發(fā)射出去；從控制器14包括第二接收處理單元141、數(shù)字處理單元142、開關(guān)單元143以及接口單元144，第二接收處理單元141用于接收來自發(fā)射單元122的仿真命令、對仿真命令進(jìn)行處理后傳遞給數(shù)字處理單元142，數(shù)字處理單元142對接收的仿真命令進(jìn)行數(shù)字處理并將進(jìn)行數(shù)字處理后的仿真命令傳遞給開關(guān)單元143以實現(xiàn)對開關(guān)單元143的控制，其中開關(guān)單元143通過接口單元144與電工柜16連接，從而控制開關(guān)單元143的過程即實現(xiàn)了控制電工柜16進(jìn)行實際操作的過程。[0029]請參考圖3，描述了圖2中主控制器12的電路圖。如圖3所示，第一接收處理單元121包括USB接口 Jl_l、射頻芯片Ul_l、電阻Rl_l、電感Ll_l、電容Cl_l、C2_l、C3_l、C4_l、C5_l、C6_l、C7_l、C8_l、C16_l、C17_l、C18_l、C19_l、C20_l 以及晶振 Yl_l、Y2_l。其中射頻芯片Ul_l具體為無線射頻芯片CC2530，由于CC2530結(jié)合了一個完全集成的、高性能的RF收發(fā)器與一個8051微處理器，故無線射頻芯片CC2530可以接收來自輸出終端10的仿真命令、對仿真命令進(jìn)行處理及發(fā)射。更具體地，射頻芯片Ul_l的腳1、2、3、4分別與USB接口 Jl_l的腳1、2、3、4連接，以實現(xiàn)射頻芯片Ul_l通過USB接口 Jl_l與輸出終端10連接、接收輸出終端10輸出的仿真命令；射頻芯片Ul_l的腳10與電容C2_1、C8_1及電感Ll_l的一端連接，射頻芯片Ul_l的腳21與電容C3_1、C8_1及電感Ll_l的一端連接，射頻芯片Ul_l的腳24與電容C4_l、C8_l及電感Ll_l的一端連接，射頻芯片Ul_l的腳31與電容C7_l、C8_l及電感Ll_l的一端連接，射頻芯片Ul_l的腳39與電容Cl_l、C8_l及電感Ll_l的一端連接，射頻芯片Ul_l的腳27、28、29連接在一起后與電容C5_l、C6_l、C8_l及電感 Ll_l 的一端連接，電容(:1_1、02_1、03_1、04_1、05_1、06_1、07_1、08_1 的另一端接地，電感Ll_l的另一端與電源VDD連接，射頻芯片Ul_l的腳30、40分別通過電阻Rl_l、電容C16_l接地，射頻芯片Ul_l的腳41接地；此外，電容C17_1、C18_1與晶振Yl_l構(gòu)成射頻芯片Ul_l的一時鐘電路并通過射頻芯片Ul_l的腳22、23輸入，電容C19_l、C20_l與晶振Y2_l構(gòu)成射頻芯片Ul_l的另一時鐘電路并通過射頻芯片Ul_l的腳32、33輸入。
[0030]如圖3 所示，發(fā)射單元 122包括電感1^2_1、1^3_1、1^4_1、電容09_1、(:10_1、(:11_1、C12_1、C13_1、C14_1、C15_1以及天線El_l，發(fā)射單元122用于接收經(jīng)射頻芯片Ul_l處理后的仿真命令并通過天線El_l發(fā)射出去。更具體地，射頻芯片Ul_l的腳25與電容C9_l的一端連接，電容C9_l的另一端與電感L2_1、L3_1及電容C12_l的一端連接，射頻芯片Ul_l的腳26與電容C10_l的一端連接，電容C10_l的另一端與電感L2_l的另一端及電感L4_l、電容Cll_l的一端連接，電感L3_l的另一端接地，電容Cll_l的另一端接地，電容C12_l的另一端、電感L4_l的另一端均與電容C13_l、C15_l的一端連接，電容C15_l的另一端與電容C14_l的一端及天線El_l連接，電容C13_l、C14_l的另一端接地。
[0031]其中上述電阻Rl_l 為 56K,電感 L1_1、L3_1、L4_1 為 2u，L2_l 為 2.2u,電容 Cl_l 為lu, C2_1、C3_1、C4_1、C5_1、C7_1 為 0.lu, C6_l 為 220p, C8_l 為 2.2u, C9_1、C10_1 為 18p,Cll_l、C12_l 為 lp, C13_l、C14_l、C15_l 為 2.2p,電容 C16_l 為 lu,電容 C17_l、C18_l 為27p,電容 C19_1、C20_1 為 15p，晶振 Yl_l 為 32MHz，Y2_l 為 32.768KHz，天線 El_l 為 50oh。其中，電阻的單位為歐(Ω )，電容的單位為法(F)，電感的單位為享(L)。
[0032]請參考圖4，描述了圖2中從控制器14中第二接收處理單元141和接口單元144的電路圖。如圖4所示，第二接收處理單元141包括射頻芯片U8_2、電源接口 J3_2、電阻R10_2、電感 L1_2、L2_2、L3_2、L4_2，電容 C17_2、C18_2、C19_2、C20_2、C21_2、C22_2、C23_2、C24_2、C25_2、C26_2、C27_2、C28_2、C29_2、C30_2、C31_2、C32_2、C33_2、C34_2、C35_2、C36_2、晶振Y2_2、Y2_2以及天線El_2。其中射頻芯片U8_2為無線射頻芯片CC2530，需注意的是，無線射頻芯片CC2530既可以作為發(fā)射芯片、也可以作為接收芯片，在從控制器14的電路中，無線射頻芯片CC2530作為接收芯片，而在主控制器12的電路中則作為發(fā)射芯片。更具體地，第二接收處理單元141的電路連接關(guān)系與主控制器12的電路連接關(guān)系相似，如圖3所示，此處不再詳細(xì)說明。此外，第二接收處理單元141通過射頻芯片U8_2的腳20、12、13、14、15、16、17、18、19、37、38、、5、6、7、8、9、11、34、35、36 與數(shù)字處理單元 142 連接，用于將處理后的仿真命令傳遞給數(shù)字處理單元142，電源接口 J3_2提供+5V電源。
[0033]請參考圖5，描述了數(shù)字處理單元142的電路圖。如圖5所示，數(shù)字處理單元142包括邏輯芯片 U2_2、FPGA 下載接 口 Jl_2、晶振 Ul_2、集成芯片 Ul_2、U3_2、U4_2、U5_2、U6_2、U7_2、電阻 Rl_2、R2_2、R3_2、R4_2、R5_2、R6_2、R7_2、R8_2、R9_2、電容 Cl_2、C2_2、C3_2、C4_2、C5_2、C6_2、C7_2、C8_2、C9_2、C10_2、Cll_2、C12_2、C13_2、C14_2、C15_2、C16_2 以及發(fā)光二極管0101。邏輯芯片似_2的腳50、49、46、44、43、42、39、38、34、33、32、31、30、28、11、
10、7、3、2、1分別與射頻芯片 U8_2 的腳 20、12、13、14、15、16、17、18、19、37、38、、5、6、7、8、9、
11、34、35、36連接，用于接收射頻芯片U8_2輸出的仿真命令；邏輯芯片U2_2的腳99、100、101、103、104、105、106、I10、I11、I12、113、114、115、119、120、121、124、125、126、127、128、129、132、133、135、136、137、138、141、142、143、144 與開關(guān)單元 143 連接，用于控制開關(guān)單元143的工作狀態(tài)。此外，邏輯芯片U2_2的外圍電路具體為:邏輯芯片U2_2的腳91與電阻Rl_2的一端連接，電阻Rl_2的另一端與集成芯片Ul_2的輸出腳3連接，集成芯片Ul_2的腳4與電源+3.3V及電容Cl_2的一端連接，電容Cl_2的另一端與FPGA下載接口 Jl_2的腳I及集成芯片Ul_2的腳2連接后接地GND ；FPGA下載接口 Jl_2的腳2與電源+3.3V連接，F(xiàn)PGA下載接口 Jl_2的腳3與電阻R2_2的一端及邏輯芯片U2_2的腳15連接，F(xiàn)PGA下載接口 Jl_2的腳4與電阻R7_2的一端及邏輯芯片U2_2的腳16連接，F(xiàn)PGA下載接口 Jl_2的腳5與電阻R3_2的一端及邏輯芯片U2_2的腳18連接，F(xiàn)PGA下載接口 Jl_2的腳6與邏輯芯片U2_2的腳20連接，邏輯芯片U2_2的腳9、14、92分別與電阻R4_2、R5_2、R6_2的一端連接，電阻R2_2、R3_2、R4_2、R5_2、R6_2的另一端與邏輯芯片U2_2的腳96及電源+3.3V連接，電阻R7_2的另一端與邏輯芯片U2_2的腳21、94、97連接后接地GND ;邏輯芯片U2_2的腳 17、26、40、47、56、62、81、93、117、122、130、139 連接在一起后與集成芯片 U3_2 的腳 3、7、8及電容C2_2的一端連接，電容C2_2的另一端接地，集成芯片U3_2的腳4接地，集成芯片U3_2的腳6、1、5分別與邏輯芯片U2_2的腳12、8、6連接，集成芯片U3_2的腳2通過電阻R8_2與邏輯芯片U2_2的腳13連接；邏輯芯片U2_2的腳17、26、40、47、56、62、81、93、117、122、130、139連接在一起后還與集成芯片U4_2的腳2、集成芯片U5_2的腳3、集成芯片U6_2的腳3連接，集成芯片U4_2的腳與電源+3.3V及電容C4_2的一端連接，電容C4_2的另一端與集成芯片U4_2、U5_2、U6_2的腳I連接，集成芯片U4_2的腳I通過電容C3_2與集成芯片U4_2的腳3連接，集成芯片U4_2的腳3與電源+5V連接，電容C5_2與電容C6_2并聯(lián)后的一端與集成芯片U6_2的腳I連接、另一端與集成芯片U6_2的腳2以及邏輯芯片U2_2的腳35連接，集成芯片U6_2的腳I接地，集成芯片U5_2的腳1、2之間通過電容C7_2連接，集成芯片U5_2的腳2與邏輯芯片U2_2的腳5、29、45、61、78、102、116、134、37、109及電源+1.2V以及電容C8_2、C9_2的一端連接，電容C8_2、C9_2的另一端接地，邏輯芯片U2_2的35、107連接在一起后與電容C10_2的一端連接，電容C10_2的另一端接地，邏輯芯片U2_2的 36、108、4、19、22、27、41、48、57、63、79、82、95、118、123、131、140連接在一起后接地且與發(fā)光二極管DlOl的陰極以及電容C12_2、C13_2、C14_2、C15_2、C16_2的一端連接，發(fā)光二極管DlOl的陽極通過電阻R9_2與電源+3.3V連接，電容C12_2、C13_2、C14_2、C15_2的另一端與電源+3.3V連接，電容C16_2的另一端與電源+1.2V連接，邏輯芯片U2_2的腳59、60、64、65分別與集成芯片U7_2的腳1、2、5、6連接，邏輯芯片U2_2的腳3與電源+3.3V連接，邏輯芯片U2_2的腳7、8與電源+3.3V及電容Cll_2的一端連接，電容Cll_2的另一端接地，邏輯芯片U2_2的腳4接地。
[0034]請參考圖6，描述了開關(guān)單元143的電路圖。如圖6所示，本實施例中開關(guān)單元143具體為繼電器開關(guān)單元，包括繼電器Κ1_2、Κ2_2、Κ3_2、Κ4_2、Κ5_2、Κ6_2、Κ7_2、Κ8_2、Κ9_2、Κ10_2、Κ11_2、Κ12_2、Κ13_2、Κ14_2、Κ15_2、Κ16_2、Κ17_2、Κ18_2、Κ19_2、Κ20_2、Κ21_2、Κ22_2、Κ23_2、Κ24_2、Κ25_2、Κ26_2、Κ27_2、Κ28_2、Κ29_2、Κ30_2、Κ31_2、Κ32_2，且各個繼電器的的型號為BRS-1A05。繼電器Kl_2至Κ32_2的腳3分別與邏輯芯片U2_2的腳99、100、101、103、104、105、106、110、111、112、113、114、115、119、120、121、124、125、126、127、128、129、132、133、135、136、137、138、141、142、143、144 連接，繼電器 Kl_2 至 K32_2 的腳 5 接地，繼電器Kl_2至Κ32_2的腳1、腳7與接口單元144連接，實現(xiàn)了邏輯芯片U2_2通過控制開關(guān)單元143中各個繼電器的開關(guān)狀態(tài)、進(jìn)而控制電工柜16中各部分元件的工作狀態(tài)，進(jìn)行實際操作仿真。
[0035]請參考圖4，接口單元144包括接線端子接口 J2_2，通過接線端子接口 J2_2實現(xiàn)了開關(guān)單元143與電工柜16中各部分元件的連接。具體地，繼電器Kl_2至K32_2的腳I分別與接線端子接口 J2_2的接口 Kl_l至K32_l連接、繼電器Kl_2至Κ32_2的腳7分別與接線端子接口 J2_2的接口 Kl_2至Κ32_2連接，接線端子接口 J2_2上對應(yīng)每一接口的插口與電工柜16中的各元件(如交流接觸器、時間繼電器、中間繼電器、按鈕或開關(guān)等)連接，接口單元144根據(jù)開關(guān)單元143的中各個繼電器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)而控制電工柜16中各元件的工作狀態(tài)，使電工柜16中的實物進(jìn)行相應(yīng)的自動連線等操作，從而實現(xiàn)了電工柜16根據(jù)仿真實驗進(jìn)行同步的實際操作，如:當(dāng)輸出終端10中仿真軟件上的某一按扭按下去時，投影儀18上的FLASH動畫便實時運轉(zhuǎn)起來，同時，電工柜16中的器件也和動畫一樣運轉(zhuǎn)起來，從而實現(xiàn)同步演示教學(xué)。
[0036]上述晶振Ul_2 為 100MHz，Yl_2 為 32MHz, Υ2_2 為 32.768ΚΗζ,邏輯芯片 U2_2、的型號為 EP4CE6E22C8N，集成芯片 U3_2、U4_2、U5_2、U6_2、U7_2 的型號分別為 EPCS4、LM1117_3.3、LM1117_1.2、LM1117_2.5、FM25V01-G，射頻芯片 U8_2 的型號為 CC2530,電阻Rl_2、R8_2 為 22，R2_2、R3_2、R4_2、R5_2、R6_2、R7_2 為 IK, R9_2 為 330，R10_2 為 56K,電容 Cl_2、C2_2、C6_2、C8_2、C9_2、C10_2、Cll_2、C12_2、C13_2、C14_2、C15_2、C16_2、C18_2、C19_2、C20_2、C21_2、C23_2 為 0.lu, C3_2、C4_2、C5_2、C7_2 為 IOu, C17_2 為 lu, C22_2 為220p, C24_2、C28_2、C29_2、C30_2 為 2.2u, C25_2、C26_2 為 18p, C27_2、C36_2 為 lp, C31_2為 lu, C32_2、C33_2 為 27p, C34_2、C35_2 為 15p，天線 El_2 為 50oh,電感 Ll_2、L3_2、L4_2為 2u, L2_2 為 2.211，繼電器1(1_2、1(2_2、1(3_2、1(4_2、1(5_2、1(6_2、1(7_2、1(8_2、1(9_2、1(10_2、Kll_2、K12_2、Κ13_2、Κ14_2、Κ15_2、Κ16_2、Κ17_2、Κ18_2、Κ19_2、Κ20_2、Κ21_2、Κ22_2、Κ23_2、Κ24_2、Κ25_2、Κ26_2、Κ27_2、Κ28_2、Κ29_2、Κ30_2、Κ31_2、Κ32_2 的型號為 BRS-1A05。其中，電阻的單位為歐(Ω )，電容的單位為法(F)，電感的單位為享(L)。
[0037]請參考圖7，描述了本實用新型電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)20進(jìn)行點動控制實驗仿真時仿真界面的示意圖。如圖7所示，當(dāng)在輸出終端10的電工實訓(xùn)仿真軟件中點擊選擇點動控制實驗后，則在輸出終端10以及投影儀18中會顯示如圖7所示的界面，該界面包括三個部分:原理圖區(qū)、接線圖區(qū)以及操作提示區(qū)。其中操作提示區(qū)中指示用戶進(jìn)行點動控制實驗時需要執(zhí)行的操作，如圖7所示，需要用戶執(zhí)行的操作為:“按QS接通電源”以及“按SB啟動電機(jī)”;在原理圖區(qū)顯示的是電路動態(tài)原理圖，當(dāng)前原理圖區(qū)所示為某一狀態(tài)下的電路原理圖，根據(jù)用戶在操作區(qū)中的操作，原理圖區(qū)顯示的電路圖會發(fā)生相應(yīng)變化，接線圖區(qū)也稱為操作區(qū)，為用戶根據(jù)操作提示區(qū)中的提示進(jìn)行操作的區(qū)域，如:當(dāng)用鼠標(biāo)點擊并按住接線圖區(qū)中的按扭SB時，原理圖區(qū)中的按鈕SB會合上，交流接觸器的主觸頭KM也會合上，同時原理圖區(qū)的電動機(jī)會轉(zhuǎn)動起來，松開鼠標(biāo)點擊的按扭SB時，原理圖區(qū)的SB斷開，交流接觸器失電，交流接觸器主觸頭KM斷開，原理圖區(qū)的電動機(jī)停止運轉(zhuǎn)。在這軟件動畫運行的同時，當(dāng)用鼠標(biāo)點擊并按住接線圖區(qū)的按扭SB時，輸出終端10通過USB接口向第一接收處理單元121輸出對應(yīng)的仿真命令，第一接收處理單元121進(jìn)行接收、處理并將處理后的仿真命令發(fā)射出去，第二接收處理單元141通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)接收到仿真命令并進(jìn)行處理后經(jīng)由數(shù)字處理單元142控制開關(guān)單元143中相應(yīng)繼電器的狀態(tài)，在本實施電路中，只需用到一個繼電器開關(guān)，繼電器開關(guān)與按扭SB并聯(lián)，通過數(shù)字處理單元142控制繼電器的狀態(tài)，進(jìn)而實現(xiàn)對按鈕SB的控制，使得老師在操作動畫進(jìn)行仿真時，電工柜16中的實際電路也進(jìn)行相應(yīng)的實際操作(如連線操作等)，這時，電工柜16中的的電機(jī)也會如仿真軟件中的的電機(jī)一樣運轉(zhuǎn)起來，松開鼠標(biāo)點擊的按扭SB時，電工柜16中的的電機(jī)也會像如仿真軟件中的電機(jī)一樣停止運轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)動畫和實際操作的同步。
[0038]請參考圖8，描述了本實用新型電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)20進(jìn)行雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制實驗時的仿真界面示意圖。如圖8所示，當(dāng)在輸出終端10的電工實訓(xùn)仿真軟件中點擊選擇雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制實驗后，則在輸出終端10以及投影儀18中會顯示如圖8所示的界面，該界面包括三個部分:原理圖區(qū)、接線圖區(qū)以及操作提示區(qū)。本實施例中，有兩個按鈕SB2和兩個SB3，他們是復(fù)合按扭，在電工柜16的實際接線中，用到四個繼電器開關(guān)來代替按鈕SB2和SB3，當(dāng)鼠標(biāo)按下按扭SB2并松開時，KMl控制端線圈得電，這時KMl輔助觸點由常開變常閉，常閉變常開，形成自鎖和互鎖，這時，KMl主觸點合上，KM2主觸點KM2打開，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)鼠標(biāo)按下按鈕SB3并松開時，SB3復(fù)合按扭一個合上，一個打開，使KMl控制線圈失電，KMl輔助觸點常開變常閉，常閉變常開，KMl主觸點斷開，電機(jī)停止正轉(zhuǎn)，同時，因為SB3合上，KM2控制線圈得電，KM2輔助觸點由常開變常閉，常閉變常開，形成自鎖和互鎖，KM2主觸頭合上，電機(jī)反轉(zhuǎn)，按一下按鈕SB1，控制電路失電，電機(jī)停止。與進(jìn)行點動控制實驗類似，進(jìn)行雙重聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制實驗時，在老師操作仿真軟件的同時，會通過USB接口向主控制器12發(fā)送仿真命令，主控制器12對仿真命令進(jìn)行處理后發(fā)射出去，從控制器14通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)接收仿真命令并處理，之后通過數(shù)字處理單元142控制開關(guān)單元143 (繼電器)、進(jìn)而控制電工柜16中的各元件，在本實施例中，當(dāng)按下仿真軟件中的按鈕SB2時，電工柜16的電機(jī)也會正轉(zhuǎn)，當(dāng)按下仿真軟件中的按鈕SB3時，電工柜16中的電機(jī)也會反轉(zhuǎn)，當(dāng)按下按鈕SBl時，電工柜16中的電機(jī)也會停止，從而實現(xiàn)了在提供電工實驗動畫仿真效果的同時、向?qū)W生展示實際的操作過程，方便了學(xué)生更為深刻、透徹地理解實驗內(nèi)容，增強(qiáng)了學(xué)生的感觀認(rèn)識，有效地激發(fā)了學(xué)生的實驗、實踐的興趣和設(shè)計創(chuàng)新的欲望，進(jìn)而可以提高教學(xué)效果。
[0039]以上結(jié)合最佳實施例對本實用新型進(jìn)行了描述，但本實用新型并不局限于以上揭示的實施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本實用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
【權(quán)利要求】
1.一種電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括:用于輸出仿真命令的輸出終端，與所述輸出終端連接、用于接收并處理所述仿真命令以及將處理后的所述仿真命令發(fā)射出去的主控制器，與所述主控制器連接、用于接收并處理所述仿真命令進(jìn)而控制相應(yīng)的電工柜進(jìn)行實際操作的至少一從控制器，與所述從控制器一一對應(yīng)、用于在所述從控制器的控制下進(jìn)行實際操作的電工柜，以及與所述輸出終端連接、用于實時顯示所述輸出終端的仿真界面的投影儀。
2.如權(quán)利要求1所述的電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器包括與所述輸出終端連接、用于接收并處理所述仿真命令的第一接收處理單元以及與所述第一接收處理單元連接、用于將處理后的所述仿真命令發(fā)射出去的發(fā)射單元。
3.如權(quán)利要求2所述的電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述第一接收處理單元包括USB 接口 Jl_l、射頻芯片 Ul_l、電阻 Rl_l、電容 C16_l、C17_l、C18_l、C19_l、C20_l 以及晶振Yl_l、Y2_l，所述射頻芯片Ul_l的腳1、2、3、4分別與所述USB接口 Jl_l的腳1、2、3、4連接，所述射頻芯片Ul_l的腳10、21、24、31、39、27、28、29與電源VDD連接，所述射頻芯片Ul_l的腳30、40分別通過所述電阻Rl_l、所述電容C16_l接地，所述容C17_l、C18_l與所述晶振Yl_l構(gòu)成所述射頻芯片Ul_l的一時鐘電路并通過所述射頻芯片Ul_l的腳22、23輸入，所述電容C19_l、C20_l與所述晶振Y2_l構(gòu)成所述射頻芯片Ul_l的另一時鐘電路并通過所述射頻芯片Ul_l的腳32、33輸入。
4.如權(quán)利要求3所述的電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射單元包括電感L2_l、L3_l、L4_l、電容 C9_l、C10_l、Cl 1_1、C12_l、C13_l、C14_l、C15_l 以及天線 El_l，所述射頻芯片Ul_l的腳25、26分別與所述電容C9_1、C10_1的一端連接，所述電容C9_l的另一端與所述電感L2_l、L3_l及所述電容C12_l的一端連接，所述電容C10_l的另一端與所述電感L2_l的另一端及所述電感L4_l、電容Cll_l的一端連接，所述電感L3_l的另一端及所述電容Cll_l的另一端接地，所述電容C12_l的另一端、所述電感L4_l的另一端均與所述電容C13_l、C15_l的一端連接`，所述電容C15_l的另一端與所述電容C14_l的一端及天線El_l連接，所述電容C13_1、C14_1的另一端接地。
5.如權(quán)利要求2所述的電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述從控制器包括依次連接的第二接收處理單元、數(shù)字處理單元、開關(guān)單元以及接口單元，所述第二接收處理單元與所述發(fā)射單元連接，所述接口單元與所述電工柜連接。
6.如權(quán)利要求5所述的電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字處理單元包括邏輯芯片 U2_2,所述邏輯芯片 U2_2 的腳 50、49、46、44、43、42、39、38、34、33、32、31、30、28、11、10、7、3、2、1與所述第二接收處理單元連接、用于接收來自所述第二接收處理單元處理后的所述仿真命令，所述邏輯芯片 U2_2 的腳 99、100、101、103、104、105、106、110、111、112、113、114、115、119、120、121、124、125、126、127、128、129、132、133、135、136、137、138、141、142、143、144與所述開關(guān)單元連接、用于控制所述開關(guān)單元的工作狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求6所述的電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)單元具體為繼電器開關(guān)單元，所述繼電器開關(guān)單元通過所述接口單元與所述電工柜中的元件連接。
8.如權(quán)利要求7所述的電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述電工柜中的所述元件包括交流接觸器、時間繼電器、中間繼電器、開關(guān)以及按鈕。
9.如權(quán)利要求1所述的電工實訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器與所述從控制器之間通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接。
【文檔編號】G09B23/18GK203422882SQ201320529482
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】賴樹明, 韓清濤, 任斌, 李艷霞, 楊杰 申請人:東莞理工學(xué)院