[发明专利]一种用于自动控制原理教学的温度控制演示系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学演示系统，尤其是涉及一种用于自动控制原理教学的温度控制演示系统。

背景技术

在自动控制的教育过程中学生在学习自动控制原理的前期碰到概念多，概念抽象等一系列问题，从而使其很难对自动控制的一些概念、框架能深入理解，这导致了部分学生失去了进一步认真学习自动控制原理的积极性。

目前，通常的自动控制用的温度自动控制教学实验装置大多以真实被控对象或按比例缩小的真实被控对象组成，即采用过程控制中常用如电炉、加热炉等，或者将电炉、加热炉等按比例缩小作为被控实验对象，该控制装置安装在控制柜中，与工业现场所使用的实际装置一样该类装置与生产现场真正的工业过程温度自动控制装置非常接近，控温范围宽，控制柜内线路排布整齐规范，但该类装置价格高，并且体积较大，不易携带，同时不能有效避免学生出现触电、烫伤等异常情况。因此，在完成教学任务的基础上，研发一种结构简单、易于安装调试，并且成本低的温度自动控制教学装置，对于教学过程的方便性及成本的控制有着重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种原理简单、易于安装调试、功能多样的用于自动控制原理教学的温度控制演示系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于自动控制原理教学的温度控制演示系统，包括箱体、温度传感器、USB数据采集卡、计算机、可变压电源和发热片，所述的温度传感器和发热片设置在箱体内，所述的USB数据采集卡分别连接温度传感器、计算机和可变压电源，所述的可变压电源与发热片连接；

USB数据采集卡接收温度传感器采集的箱体实时温度，并发送给计算机，计算机根据箱体实时温度和设定温度向USB数据采集卡发送输入信号，USB数据采集卡对输入信号进行D/A转换后发送给可变压电源，改变发热片两端的电压，实现箱体温度的闭环控制。

所述的箱体的制作材料为透明的有机玻璃。

所述的USB数据采集卡通过USB接口与计算机连接。

所述的USB数据采集卡包括D/A转换通道、第一A/D转换通道和第二A/D转换通道，所述的D/A转换通道与可变压电源连接，所述的第一A/D转换通道与温度传感器连接，所述的第二A/D转换通道与D/A转换通道连接，所述的D/A转换通道、第一A/D转换通道和第二A/D转换通道均连接计算机。

所述的计算机包括相连接的MATLAB/SIMULINK控制模块和FIFO缓冲区，所述的FIFO缓冲区分别与第一A/D转换通道、第二A/D转换通道连接。

所述的MATLAB/SIMULINK控制模块中设有可实现实时控制的RTBLOCK实时性单元。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明系统原理简单，易于安装调试，成本低，适合所有工科类专业学生的学习，该系统可以实现剖析反馈控制系统的基本原理，频率特性测试以及绘制；

2、本发明功能多样，可以实现控制器的综合校正和性能评价；

3、本发明可以让学生针对该对象提高自动控制原理的一些理性和感性的认知并激发其求知欲。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为系统控制原理图。

图中：1-箱体，2-温度传感器，3-USB数据采集卡，4-计算机，5-可变压电源，6-发热片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种用于自动控制原理教学的温度控制演示系统，包括箱体1、温度传感器2、USB数据采集卡3、计算机4、可变压电源5和发热片6，所述的温度传感器2设置在箱体1内，采集箱体实时温度，发热片6设置在箱体1底部，所述的USB数据采集卡3分别连接温度传感器2、计算机4和可变压电源5，所述的可变压电源5连接在发热片6两端。

所述的箱体1的制作材料为透明的有机玻璃，便于观察和演示。