專利名稱：電子自動(dòng)控制技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子自動(dòng)控制技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示儀器。
技術(shù)背景現(xiàn)有技術(shù)中有多種電子自動(dòng)控制裝置，包括電燈可以聲控、光控、觸摸 延時(shí)控制；報(bào)警器可以磁控、人體遠(yuǎn)紅外感應(yīng)控制；電飯煲、空調(diào)可以溫控； 電視機(jī)可以遙控等。由于它們功能的單一性，其控制電路都是針對(duì)某一種自然 信息和某一種控制對(duì)象專門設(shè)計(jì)的，使得自然信息、控制裝置及控制對(duì)象之間 不能通用。隨著我國青少年科技創(chuàng)新活動(dòng)的普及和教師課堂教學(xué)的需要，人們 迫切希望有一種能采集多種信息，并能控制多種對(duì)象的教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示儀器問世。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服以上現(xiàn)有技術(shù)在教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示方 面的不足和缺陷，滿足人們的愿望，提供一種電子自動(dòng)控制技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)演 示儀器。該儀器能同時(shí)使用多種不同的自然信息采集裝置，并用采集獲得的電 信號(hào)控制多種不同的對(duì)象，使多個(gè)自然信息與多個(gè)控制對(duì)象可以隨意進(jìn)行組合， 從而能對(duì)多達(dá)百余種的電子自動(dòng)控制方式進(jìn)行演示。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是 一種電子自動(dòng)控制技術(shù)的 教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示儀器，包括多種信息采集裝置、動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝 置和多種待控制的電子裝置，其特征是動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置以 一塊四2輸入與非門的數(shù)字集成電路CD4011為核心、構(gòu)成有輸入端和輸出端的 動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制電路，其輸入端能連接多種信息采集裝置，輸出
端的交流繼電器的常開或常閉開關(guān)與多種待控制的電子裝置連在一起。在多種 信息采集裝置中有各類開關(guān)(微動(dòng)開關(guān)、投幣開關(guān)、磁控開關(guān)、聲控開關(guān)、 光控開關(guān)、遙控開關(guān)、溫度傳感器、壓控開關(guān)、自制的風(fēng)控開關(guān)、人體遠(yuǎn)紅外 開關(guān))、裝有水的容器、觸摸片和信號(hào)探頭；動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置由數(shù)字集成電路CD4011、時(shí)間多檔可調(diào)的RC電路、單向可控硅及交流繼電器 組成；多種待控制的電子裝置由電鈴、訊響器、音樂片、電動(dòng)機(jī)、水泵、電磁 閥組成。整套裝置按信息釆集裝置、動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置、待控 制的電子裝置的順序用導(dǎo)線連接在一起。本實(shí)用新型的有益效果是能對(duì)自然界的多種對(duì)象的信息進(jìn)行采集，采集 的電信號(hào)通過動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置去控制多種需要控制的電器， 并且采集的對(duì)象與待控制的電器可隨意地進(jìn)行組合，從而使多達(dá)百余種的電子 自動(dòng)控制方式的演示，在本裝置中得以實(shí)現(xiàn)。全套裝置攜帶方便，使用簡單， 成本較低。

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的使用結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中的動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的原理流程方框圖。圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置的電路 原理圖。圖5為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的工作流程圖方框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的原理和結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說明。
在圖1中，本實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)信息采集裝置I、動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的 邏輯控制裝置II和一個(gè)或多個(gè)待控制的電子裝置III。信息采集裝置I中的部 件，可以從各類開關(guān)(微動(dòng)開關(guān)、投幣開關(guān)、磁控開關(guān)、聲控開關(guān)、光控開關(guān)、 遙控開關(guān)、溫度傳感器、壓控開關(guān)、自制的風(fēng)控開關(guān)、人體遠(yuǎn)紅外開關(guān)等)、 投幣器、裝有水的容器、觸摸片和探頭中任意挑選一個(gè)或多個(gè)，當(dāng)選用多個(gè)開 關(guān)時(shí)，多個(gè)開關(guān)可選用串聯(lián)或并聯(lián)的形式接入動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝 置II的信號(hào)輸入端；在動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置II中，設(shè)計(jì)有以一塊四2輸入與非門的數(shù)字集成電路CD4001為核心、動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的控制裝置；待控制的電子裝置III是從燈泡、電鈴、訊響器、音樂片、電動(dòng)機(jī)、水泵、 電磁閥等部件中選擇出來的一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)。自然信息通過信息采集裝置I產(chǎn)生的電信號(hào)，從動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置n中的輸入端輸入，通過 信號(hào)處理和多檔可調(diào)的延時(shí)電路使交流繼電器動(dòng)作，從而控制需要控制的一個(gè) 或多個(gè)電器，完成多達(dá)百余種的電子自動(dòng)控制方式的演示。在圖2中，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J是10個(gè) 接線柱，Kl、 K2、 K4是3個(gè)開關(guān)，P是工作指示燈，K3是單刀多擲開關(guān)，L是 220伏的交流輸出插座。其中A為信號(hào)輸入端口， A、 C兩端口分別提供高電位 l和低電位O; D、 E、 F在K1的控制下，D、 E端提供5伏及D、 F端提供12伏 穩(wěn)定的直流電壓；G、 H、 I、 J是交流繼電器中的一個(gè)常開和另一個(gè)常閉的2組 開關(guān)；K2為是否延時(shí)的選擇開關(guān)；K4、 P分別是動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制 裝置的工作開關(guān)和工作指示燈；L是由交流繼電器控制的可輸出220伏的交流電 壓的插座。在圖3中，對(duì)于自然界諸多事物的量的變化，通過不同的信號(hào)采集裝置將
其變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置的輸入端輸入，經(jīng) 信號(hào)處理、可調(diào)延時(shí)之后驅(qū)動(dòng)交流繼電器動(dòng)作，從而使受控電器進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng) 作。在圖4中，220V交流電經(jīng)交流繼電器J的線圈限流、二極管D2 — D5整流， 電阻R10與R9分壓，電容C2濾波，獲得約10V的直流電壓，供CD4011集成塊 工作使用。將CD4011內(nèi)部的四個(gè)2輸入的與非門的輸入端都兩兩相連起來，既 成為四個(gè)非門電路，這里分別用F1 F4表示。由于平時(shí)的F1的輸入端經(jīng)電阻 R2與地相接，F(xiàn)l便輸出高電平l，于是F2就輸出低電平0;同時(shí)F3的輸入也 經(jīng)電阻R4接地而輸出高電平1， F4則輸出低電平0，單向可控硅SCR因此而截 止，交流繼電器J中的線圈因流過的電流則很小，交流繼電器不足以動(dòng)作。當(dāng) 我們通過多種觸發(fā)方式中的某一種方式，使得Fl輸入變成高電平1，從而Fl輸 出低電平0， F2隨之輸出高電平l，并經(jīng)隔離二極管D1給電容C1充電，當(dāng)電壓 上升到一定程度后，F(xiàn)3翻轉(zhuǎn)使輸出變?yōu)榈碗娖?， F4輸出高電平l， SCR導(dǎo)通， 交流繼電器J的線圈中流過的電流急劇增大，開始動(dòng)作。當(dāng)觸發(fā)方式停止后， F2輸出又恢復(fù)為低電平0，電容C1將通過電阻R4 (或R3、或R5、或R6、或R7) 緩慢放電，電壓逐漸降低，低到一定程度時(shí)，F(xiàn)3翻轉(zhuǎn)輸出高電平l， F4則輸出 低電平O，導(dǎo)致單向可控硅SCR在交流電壓過零時(shí)再次截止，交流繼電器J的線 圈因流過的電流減小而使交流繼電器J復(fù)位。圖4的自動(dòng)延時(shí)功能，是通過開 關(guān)K2接通RC電路并利用RC電路的放電延時(shí)功能實(shí)現(xiàn)的，其延時(shí)的時(shí)間的長短， 可通過單刀多擲開關(guān)K3切換不同阻值的電阻，獲得不同的延時(shí)時(shí)間，圖中的R3 至R7的阻值可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，電阻越大，延時(shí)的時(shí)間就越長。在圖5中，本實(shí)施例的工作流程是①針對(duì)不同的客觀對(duì)象，選擇一種(或
多種)適當(dāng)?shù)男盘?hào)采集裝置，并將信號(hào)輸入到邏輯延時(shí)控制部分的輸入端(選 擇多個(gè)信號(hào)采集裝置時(shí)，開關(guān)可采用串聯(lián)或并聯(lián)的方式接入)。②將待控制的電器接入動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置的交流繼電器。③通過圖2中的開關(guān) K2選擇是否延時(shí)，并通過單刀多擲開關(guān)K3進(jìn)行延時(shí)選擇。④打開圖2中的開關(guān) K4，此時(shí)圖2中的工作指示燈發(fā)光，電子自動(dòng)控制技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示儀器開 始演示。以下是四個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示實(shí)例① 多種信號(hào)采集裝置取水和探頭，圖2中的開關(guān)K2取關(guān)閉，多種待控制 的電子裝置取水泵。其組合便構(gòu)成水控水泵裝置，既可成為水位自動(dòng)控制裝置。② 多種信號(hào)采集裝置采用觸摸片、探頭，圖2中的開關(guān)K2取打開，多種 待控制的電子裝置取訊響器。其組合便構(gòu)成觸摸式電子報(bào)警器。③ 多種信號(hào)采集裝置取用風(fēng)控開關(guān)，圖2中的開關(guān)K2取打開，多種待控 制的電子裝置取電動(dòng)機(jī)。其組合便構(gòu)成風(fēng)控延時(shí)電動(dòng)機(jī)裝置，若用于高層建筑 的房間，便可構(gòu)成大風(fēng)窗戶自動(dòng)關(guān)閉裝置。④ 、多種信號(hào)采集裝置取投幣開關(guān)、圖2中的開關(guān)K2取打開，待控制的電 器取音樂片。其組合便構(gòu)成投幣式自動(dòng)唱歌的裝置，以鼓勵(lì)小孩往積攢箱里投 錢。由于多種信號(hào)采集裝置現(xiàn)已超過ll種，待控制的電器有6種，是否延時(shí)選 擇方式有2種，則取一種信號(hào)采集裝置、取一種待控制的電子裝置，其組合方 式就達(dá)11X6X2=132種。所以，本實(shí)用新型能演示的電子自動(dòng)控制的方式達(dá)百 余種，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，可讓學(xué)生自由進(jìn)行組合并進(jìn)行演示，對(duì)啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新 思維、培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力有很好的作用。
權(quán)利要求1、一種電子自動(dòng)控制技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示儀器，包括多種信息采集裝置、動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置和多種待控制的電子裝置，其特征是動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置以一塊四2輸入與非門的數(shù)字集成電路CD4011為核心、構(gòu)成有輸入端和輸出端的動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制電路，其輸入端能連接多種信息采集裝置，輸出端的交流繼電器的常開或常閉開關(guān)與多種待控制的電子裝置連在一起。
專利摘要電子自動(dòng)控制技術(shù)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示儀器，屬于教學(xué)儀器領(lǐng)域?，F(xiàn)有技術(shù)中有多種電子自動(dòng)控制裝置，由于它們功能的單一性，其控制電路都是針對(duì)某一種自然信息和某一個(gè)控制對(duì)象專門設(shè)計(jì)的，使得自然信息、控制裝置及控制對(duì)象之間不能通用。本儀器包括多種信息采集裝置、動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置和多種待控制的電子裝置，動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制裝置以一塊四2輸入與非門的數(shù)字集成電路CD4011為核心、構(gòu)成有輸入端和輸出端的動(dòng)作時(shí)間多檔可調(diào)的邏輯控制電路，其輸入端能連接多種信息采集裝置，輸出端的交流繼電器的常開或常閉開關(guān)與多種待控制的電子裝置連在一起。本儀器能演示的電子自動(dòng)控制方式多達(dá)百余種，是教學(xué)中一種難得的演示儀器。
文檔編號(hào)G09B25/00GK201035815SQ200720063318
公開日2008年3月12日 申請(qǐng)日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者吳昌云, 楊麗惠 申請(qǐng)人:吳昌云