專利名稱：開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)教學(xué)儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種教學(xué)器具，特別是一種用于演示開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)エ作狀態(tài)的教學(xué)儀器。
背景技術(shù)：
控制系統(tǒng)兩種常見(jiàn)的控制方式為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)通常包括控制器、執(zhí)行器以及被控對(duì)象，系統(tǒng)根據(jù)被控對(duì)象所要求的輸出量確定控制器的輸入量，并將輸入量賦予控制器，控制器根據(jù)輸入量對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行控制，被控對(duì)象在執(zhí)行器的工作下達(dá)到系統(tǒng)要求的輸出量。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中信號(hào)的傳遞是單向的，其本身不能對(duì)理論輸出量以及實(shí)際輸出量之間的偏差進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償，因此其精確度相對(duì)較低。閉環(huán)控制系統(tǒng)除了控制器、執(zhí)行器以及被控對(duì)象外，還包括檢測(cè)裝置和比較器，也就是說(shuō)系統(tǒng)的輸入端和輸出端之間不僅能進(jìn)行信號(hào)的順向傳遞，控制系統(tǒng)還將輸出端測(cè)得的實(shí)際輸出量反饋到輸入端， 再通過(guò)比較器進(jìn)行比較，將偏差值作為驅(qū)動(dòng)控制器的信號(hào)，從而構(gòu)成一條閉合回路。閉環(huán)控制系統(tǒng)引起控制精度及可靠性高而得到廣泛應(yīng)用。然而在正常教學(xué)過(guò)程中，由于理論的講解較為抽象，使得學(xué)生在理解開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)較為困難，不能對(duì)這兩種系統(tǒng)有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠直觀地演示開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理的教學(xué)儀器。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。ー種開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)教學(xué)儀器，包括恒溫箱、以及設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的加熱器和被加熱體，所述被加熱體上設(shè)置有用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被加熱體溫度的溫度傳感器，所述加熱器的輸入端通過(guò)開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)分別與用于控制加熱器工作狀態(tài)的控制器和溫控器相連；所述開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)處于閉環(huán)控制狀態(tài)時(shí)，溫控器、加熱器、被加熱體、溫度傳感器以及溫控器依次連接構(gòu)成閉合回路，溫控器用于根據(jù)輸入的恒溫值與溫度傳感器測(cè)量的溫度值之差控制加熱器的工作狀態(tài)；所述開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)處于開(kāi)環(huán)控制狀態(tài)時(shí)，控制器、加熱器以及被加熱體形成加熱支路，控制器用于根據(jù)輸入的恒溫值控制加熱器的工作狀態(tài)。本發(fā)明的改進(jìn)在干所述恒溫箱上還設(shè)置有用于指示加熱器工作狀態(tài)的加熱指示燈。本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)在于所述恒溫箱上還設(shè)置有與溫度傳感器輸出端連接的用于顯示溫度傳感器所測(cè)溫度的數(shù)碼管。本發(fā)明的改進(jìn)還在于所述控制器中設(shè)置有三個(gè)代表不同溫度值的開(kāi)關(guān)。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進(jìn)步如下。本發(fā)明依據(jù)控制系統(tǒng)中開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制的工作原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠直觀地演示開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)這兩種控制方式有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，加深理解，以便盡快掌握控制系統(tǒng)中開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制的區(qū)別，提高學(xué)習(xí)效率。


圖I為本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中虛線表示閉環(huán)控制系統(tǒng)回路，實(shí)線表示開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一歩詳細(xì)說(shuō)明。一種用于演示開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)的教學(xué)儀器，其結(jié)構(gòu)如圖I所示。包括恒溫箱、以及設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的加熱器、被加熱體、溫度傳感器、數(shù)碼管、溫控器、控制器以及開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)。其中控制器和溫控器用于根據(jù)輸入的恒溫值，即恒溫箱需要保持的溫度值，控制加熱器啟動(dòng)加熱或停止加熱。加熱器用于加熱被加熱體，以保持恒溫箱所需要的溫度。溫度傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被加熱體的溫度，并通過(guò)數(shù)碼管進(jìn)行顯示。開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)用于選擇恒溫箱的加熱方式是采用開(kāi)環(huán)控制方式還是閉環(huán)控制方式。當(dāng)開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)處于開(kāi)環(huán)控制狀態(tài)時(shí)，控制器、加熱器、被加熱體以及溫度傳感器形成加熱支路，控制器用于根據(jù)輸入的恒溫值控制加熱器的工作狀態(tài)。本實(shí)施例中控制器中設(shè)置有三個(gè)代表不同溫度值的開(kāi)關(guān)K1、K2、K3。根據(jù)開(kāi)關(guān)選擇的不同，選擇恒溫箱要求的不同恒溫值?？刂破鞲鶕?jù)選擇的恒溫值控制加熱器啟動(dòng)加熱或者停止加熱，當(dāng)被加熱體的溫度達(dá)到選擇的恒溫值時(shí)，加熱器則停止加熱，被加熱體的溫度通過(guò)溫度傳感器測(cè)量后，在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。在此種開(kāi)環(huán)控制方式下，當(dāng)外界溫度有變化導(dǎo)致恒溫箱內(nèi)的溫度降低時(shí)，控制器則不能監(jiān)測(cè)到，自然也不會(huì)啟動(dòng)加熱器去加熱被加熱體。說(shuō)明開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)由于某種干擾信號(hào)的作用使輸出量出現(xiàn)非正常狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)本身沒(méi)有自動(dòng)糾正的能力，要進(jìn)行糾正必須借助于人工。當(dāng)開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)處于閉環(huán)控制狀態(tài)時(shí)，溫控器、加熱器、被加熱體、溫度傳感器以及溫控器依次連接構(gòu)成閉合回路，溫控器用于根據(jù)輸入的恒溫值與溫度傳感器測(cè)量的溫度值之差控制加熱器的工作狀態(tài)。溫控儀上設(shè)置有+/_鍵，可以通過(guò)使用“ + ”鍵提高溫控器的溫度值，即提高恒溫箱的恒溫值；當(dāng)然也可以通過(guò)使用鍵降低溫控器的溫度值，即降低恒溫箱的恒溫值。溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被加熱體也即恒溫箱的溫度值，并分別傳輸給數(shù)碼管和溫控器。數(shù)碼管用于顯示測(cè)量的溫度值；溫控器則根據(jù)測(cè)量的實(shí)際溫度值與輸入的恒溫值進(jìn)行比較，當(dāng)設(shè)定的恒溫值大于恒溫箱的實(shí)際溫度值時(shí)，溫控器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)加熱器進(jìn)行加熱，當(dāng)測(cè)得實(shí)際溫度值與設(shè)定的恒溫值相等時(shí)，溫控器則停止加熱器進(jìn)行加熱。此種狀態(tài)下的工作過(guò)程說(shuō)明，在閉環(huán)控制方式下，不論何種原因造成系統(tǒng)的輸出量偏離輸入量，閉環(huán)控制系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生控制作用來(lái)減小這一偏差。本實(shí)施例中恒溫箱上還設(shè)置有加熱指示燈，用于當(dāng)加熱器啟動(dòng)加熱時(shí)點(diǎn)亮，指示加熱器已經(jīng)開(kāi)始加熱，當(dāng)加熱停止時(shí)，加熱指示燈滅。可以很好地演示開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理，并將兩者進(jìn)行對(duì)比，加深學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程的理解。
權(quán)利要求
1.ー種開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)教學(xué)儀器，其特征在于包括恒溫箱、以及設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的加熱器和被加熱體，所述被加熱體上設(shè)置有用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被加熱體溫度的溫度傳感器，所述加熱器的輸入端通過(guò)開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)分別與用于控制加熱器工作狀態(tài)的控制器和溫控器相連；所述開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)處于閉環(huán)控制狀態(tài)時(shí)，溫控器、加熱器、被加熱體、溫度傳感器以及溫控器依次連接構(gòu)成閉合回路，溫控器用于根據(jù)輸入的恒溫值與溫度傳感器測(cè)量的溫度值之差控制加熱器的工作狀態(tài)；所述開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)處于開(kāi)環(huán)控制狀態(tài)時(shí)，控制器、加熱器以及被加熱體形成加熱支路，控制器用于根據(jù)輸入的恒溫值控制加熱器的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)教學(xué)儀器，其特征在于所述恒溫箱上設(shè)置有用于指示加熱器工作狀態(tài)的加熱指示燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)教學(xué)儀器，其特征在于所述恒溫箱上還設(shè)置有與溫度傳感器輸出端連接的用于顯示溫度傳感器所測(cè)溫度的數(shù)碼管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)教學(xué)儀器，其特征在于所述控制器中設(shè)置有三個(gè)代表不同溫度值的開(kāi)關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)教學(xué)儀器，包括恒溫箱、以及設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的加熱器和被加熱體，所述被加熱體上設(shè)置有用于監(jiān)測(cè)被加熱體實(shí)時(shí)溫度的溫度傳感器，所述加熱器的輸入端通過(guò)開(kāi)閉環(huán)控制開(kāi)關(guān)分別與用于控制加熱器工作狀態(tài)的控制器和溫控器相連。本發(fā)明能夠直觀地演示開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)工作原理，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠直觀地認(rèn)識(shí)這兩種控制方式，以便盡快掌握控制系統(tǒng)中開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制的區(qū)別，提高學(xué)習(xí)效率。
文檔編號(hào)G09B23/16GK102693663SQ201210153878
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者周靈杰, 朱烽, 潘娟湘, 王玲 申請(qǐng)人:無(wú)錫市市北高級(jí)中學(xué)