Автоматизированный учебно-лабораторный комплекс

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.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к наглядным пособиям для изучения структуры электронных зон твердого тела. Из исследуемого металла изготавливают электроды, различающиеся объемом, превосходящим 1 мм3, приводят каждый электрод в контакт с ионной жидкостью, задают потенциал электрода, регистрируют производную поверхностного натяжения электрода по поверхностной плотности заряда электрода как функцию потенциала электрода, определяют область потенциала, соответствующую положительному заряду электрода, и в этой области у полученной функции находят последовательность ступеней, которую рассматривают как образ последовательности дискретных состояний зоны проводимости металла, на одном и том же интервале потенциала электрода сравнивают числа ступеней, найденные на электродах различного объема, совпадение найденных чисел ступеней интерпретируют как признак независимости интервалов между дискретными состояниями зоны проводимости металла от объема, занимаемого этим металлом.
Изобретение относится к медицине, а именно к регенеративной медицине, и может быть использовано для оценки функциональных свойств тканеинженерной конструкции диафрагмы в эксперименте.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, и предназначено для использования в образовательном процессе для отработки мануальных навыков по костной пластике альвеолярного отростка нижней челюсти при его атрофии.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит измеритель разности фаз, планшет, на котором установлена неподвижная катушка индуктивности, подключенная к генератору переменного тока, и подвижная катушка индуктивности, подключенная к измерителю ЭДС.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит: первый зонд; потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока; прямоугольный планшет; съемный проводник круглого сечения; два прямоугольных электрода; вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен с верхним концом первого зонда, а второй ввод - с минусовой клеммой источника постоянного тока; неподвижную линейку, закрепленную на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного планшета; направляющий шток, установленный на правой стороне прямоугольного планшета, параллельно неподвижной линейке; движок, установленный подвижно на направляющем штоке; подвижная линейка, выполняющая роль оси абсцисс системы координат прямоугольного планшета, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке; ползунок, перемещающийся по подвижной линейке, снабженный риской для отсчета положения первого зонда на подвижной линейке и вертикальным отверстием для нижнего конца первого зонда; первое съемное лекало из диэлектрика, насаженное на съемный проводник круглого сечения, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями.

Изобретение относится к области механики и может быть использовано для проведения практикумов по физике и математике в высших и средних учебных заведениях для изучения оптических и проекционных задач пространственной геометрии.

Изобретение относится к учебным моделям, в частности, к учебным моделям для демонстрации пространственных и энергетических связей элементов макро- и микросистем, систем различных информационных уровней.

Использование: для проведения лабораторных работ и демонстрационных опытов по электротехнике. Сущность изобретения заключается в том, что на монтажную плату наклеены неодимовые магниты, являющиеся контактными площадками, на которые устанавливают контакты радиоэлементов, выполненные из стальной проволоки.

Заявленное изобретение относится к области тренировочных комплексов, предназначенных для обучения теоретическим вопросам аудиологии и сурдологии, отработки навыков применительно к конкретным типам аудиологического оборудования, а также для получения навыков работы с реальным пациентом.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Съемный прямоугольный лист электропроводящей бумаги без выреза или произвольный лист из набора съемных прямоугольных листов электропроводящей бумаги с вырезами по форме поперечного сечения исследуемого тела раздельно установлены на прямоугольном планшете.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при исследовании физической природы так называемого магнитного трения. Способ обнаружения магнитного трения основан на силовом взаимодействии магнитных полей двух соосно размещенных постоянных магнитов, один из которых приводят во вращательное движение относительно этой оси.

Изобретение относится к области электроники, радиотехники и к системам мобильной связи. Технический результат – расширение функциональных возможностей в части исследования алгоритмов беспроводных информационных систем.

Изобретение относится к наглядным пособиям для изучения структуры электронных зон твердого тела. Из исследуемого металла изготавливают электроды, различающиеся объемом, превосходящим 1 мм3, приводят каждый электрод в контакт с ионной жидкостью, задают потенциал электрода, регистрируют производную поверхностного натяжения электрода по поверхностной плотности заряда электрода как функцию потенциала электрода, определяют область потенциала, соответствующую положительному заряду электрода, и в этой области у полученной функции находят последовательность ступеней, которую рассматривают как образ последовательности дискретных состояний зоны проводимости металла, на одном и том же интервале потенциала электрода сравнивают числа ступеней, найденные на электродах различного объема, совпадение найденных чисел ступеней интерпретируют как признак независимости интервалов между дискретными состояниями зоны проводимости металла от объема, занимаемого этим металлом.

Изобретение относится к наглядным пособиям для изучения структуры электронных зон твердого тела. Из исследуемого металла изготавливают электроды, различающиеся объемом, превосходящим 1 мм3, приводят каждый электрод в контакт с ионной жидкостью, задают потенциал электрода, регистрируют производную поверхностного натяжения электрода по поверхностной плотности заряда электрода как функцию потенциала электрода, определяют область потенциала, соответствующую положительному заряду электрода, и в этой области у полученной функции находят последовательность ступеней, которую рассматривают как образ последовательности дискретных состояний зоны проводимости металла, на одном и том же интервале потенциала электрода сравнивают числа ступеней, найденные на электродах различного объема, совпадение найденных чисел ступеней интерпретируют как признак независимости интервалов между дискретными состояниями зоны проводимости металла от объема, занимаемого этим металлом.

Устройство относится к моделированию системы электроснабжения переменного тока электрических железных дорог, а именно к модели электровоза переменного тока. Технический результат - повышение точности воспроизведения кривой тока электровоза в модели системы тягового электроснабжения.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит измеритель разности фаз, планшет, на котором установлена неподвижная катушка индуктивности, подключенная к генератору переменного тока, и подвижная катушка индуктивности, подключенная к измерителю ЭДС.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит измеритель разности фаз, планшет, на котором установлена неподвижная катушка индуктивности, подключенная к генератору переменного тока, и подвижная катушка индуктивности, подключенная к измерителю ЭДС.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит: первый зонд; потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока; прямоугольный планшет; съемный проводник круглого сечения; два прямоугольных электрода; вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен с верхним концом первого зонда, а второй ввод - с минусовой клеммой источника постоянного тока; неподвижную линейку, закрепленную на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного планшета; направляющий шток, установленный на правой стороне прямоугольного планшета, параллельно неподвижной линейке; движок, установленный подвижно на направляющем штоке; подвижная линейка, выполняющая роль оси абсцисс системы координат прямоугольного планшета, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке; ползунок, перемещающийся по подвижной линейке, снабженный риской для отсчета положения первого зонда на подвижной линейке и вертикальным отверстием для нижнего конца первого зонда; первое съемное лекало из диэлектрика, насаженное на съемный проводник круглого сечения, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит: первый зонд; потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока; прямоугольный планшет; съемный проводник круглого сечения; два прямоугольных электрода; вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен с верхним концом первого зонда, а второй ввод - с минусовой клеммой источника постоянного тока; неподвижную линейку, закрепленную на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного планшета; направляющий шток, установленный на правой стороне прямоугольного планшета, параллельно неподвижной линейке; движок, установленный подвижно на направляющем штоке; подвижная линейка, выполняющая роль оси абсцисс системы координат прямоугольного планшета, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке; ползунок, перемещающийся по подвижной линейке, снабженный риской для отсчета положения первого зонда на подвижной линейке и вертикальным отверстием для нижнего конца первого зонда; первое съемное лекало из диэлектрика, насаженное на съемный проводник круглого сечения, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при исследовании закономерности возникновения вихревого электрического поля относительно траектории движения постоянного магнита, а также в измерительной технике и приборостроении в качестве датчика.

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.

Наверх