本實(shí)用新型涉及控制系統(tǒng)教學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)量輸出控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)電路板。

背景技術(shù)：

在微機(jī)控制系統(tǒng)中，大量應(yīng)用的是開關(guān)量的控制，這些開關(guān)量一般經(jīng)過微機(jī)的I/O輸出，而I/O的驅(qū)動(dòng)能力有限，一般不足以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作，需加接驅(qū)動(dòng)電路。在學(xué)習(xí)中，為了直觀展示開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路的重要作用，設(shè)計(jì)了本裝置開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路板。本裝置電路為一個(gè)開關(guān)量控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的電路，在設(shè)計(jì)時(shí)，為避免微機(jī)受到干擾，采用光電對(duì)管將微機(jī)控制信號(hào)與后續(xù)電路進(jìn)行了隔離；采用常用元器件-三極管進(jìn)行電流放大，以驅(qū)動(dòng)繼電器常開觸點(diǎn)可靠吸合。為了便于觀察電機(jī)正反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，選用低轉(zhuǎn)速直流電機(jī)；為了便于觀察驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的作用，在電路中，設(shè)計(jì)了端口1、端口2和端口3；為了顯示繼電器的吸合狀態(tài)，設(shè)計(jì)了用于指示繼電器吸合狀態(tài)的LED顯示電路。

現(xiàn)有的開關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)電路通常都是解決具體每個(gè)項(xiàng)目的電路驅(qū)動(dòng)要求而設(shè)計(jì)，而現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)電路板還沒有為特定教學(xué)環(huán)境而開發(fā)的通用、直觀的開關(guān)量驅(qū)動(dòng)電路版。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種開關(guān)量輸出控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)電路板，便于學(xué)生能更直觀更好地了解開關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)知識(shí)以及體會(huì)到控制系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的重要性。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

一種開關(guān)量輸出控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)電路板，系統(tǒng)包括電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2、電機(jī)啟/停指示電路M3、電機(jī)正 /反轉(zhuǎn)指示電路M4及驅(qū)動(dòng)電路M5和驅(qū)動(dòng)電路M6；電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1的輸入回路與電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2的輸入回路共用接地 GND1，電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1的輸出回路、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2 的輸出回路、電機(jī)啟/停指示電路M3的電源端、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)指示電路M4的電源端連接電源+5V，電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1的輸出回路、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2的輸出回路、電機(jī)啟/停指示電路M3、電機(jī)正 /反轉(zhuǎn)指示電路M4及驅(qū)動(dòng)電路M5、驅(qū)動(dòng)電路M6共用接地GND2。

所述的電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1包括：A開關(guān)量信號(hào)輸入端1，限流電阻R1、A光電對(duì)管2、限流電阻R2、偏置電阻R5、三極管Q15、繼電器J1、續(xù)流二極管D113；A開關(guān)量信號(hào)輸入端1連接限流電阻 R1一端，限流電阻R1另一端連接A光電對(duì)管2中的二極管的正極，二極管負(fù)極接地GND1；+5V電源4連接限流電阻R2一端，限流電阻 R2另一端連接A光電對(duì)管2中的三極管的集電極，三極管的發(fā)射極與偏置電阻R5一端連接，偏置電阻R5另一端連接三極管Q15的基極，三極管Q15的發(fā)射極接地GND2，三極管Q15的集電極連接端口17，端口28連接繼電器J1的線圈一端，繼電器J1線圈另外一端通過端口311連接+5V電源4，二極管D113反向連接在繼電器J1線圈兩端。

所述的電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2包括：B開關(guān)量信號(hào)輸入端20，限流電阻R3、B光電對(duì)管21、限流電阻R4、偏置電阻R6、三極管Q222、繼電器J2、繼電器J3、續(xù)流二極管D218。B開關(guān)量信號(hào)輸入端20連接限流電阻R3一端，限流電阻R3另一端連接B光電對(duì)管21中的二極管的正極，二極管負(fù)極接地GND1；+5V電源連接限流電阻R4一端，限流電阻R4另一端連接B光電對(duì)管21中的三極管的集電極，三極管的發(fā)射極與偏置電阻R6一端連接，偏置電阻R6另一端連接三極管 Q222的基極，三極管Q222的發(fā)射極接地GND2，三極管Q222的集電極連接繼電器J3的線圈一端，繼電器J3線圈另外一端連接+5V電源。二極管D218反向連接在繼電器J3線圈兩端，繼電器J3線圈兩端與繼電器J2線圈兩端并接，繼電器J3常閉觸點(diǎn)16與繼電器J2常開觸點(diǎn)14連接接地GND2，繼電器J3常開觸點(diǎn)17與繼電器J2常閉觸點(diǎn) 27連接于B點(diǎn)15，B點(diǎn)15與繼電器J1的公共端A10連接，繼電器 J3的公共端C23與電機(jī)的左接入端24連接，繼電器J2的公共端D26 與電機(jī)的右接入端25連接。

所述的電機(jī)啟/停指示電路M3包括：限流電阻R8和發(fā)光二極管 LED29，+5V電源連接繼電器J1的常開觸點(diǎn)12，繼電器J1的公共端 A10連接限流電阻R8一端，限流電阻R8另一端連接發(fā)光二極管LED2 的正極，發(fā)光二極管LED2的負(fù)極接地GND2。

所述的電機(jī)正/反轉(zhuǎn)指示電路M4包括：限流電阻R7和發(fā)光二極管LED119，限流電阻R7一端與繼電器J3的公共端C23連接，限流電阻R7另一端連接發(fā)光二極管LED119的正極，發(fā)光二極管LED119 的負(fù)極接地GND2。

所述的驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)電路M5和驅(qū)動(dòng)電路M6；

所述的驅(qū)動(dòng)電路M5包括：偏置電阻R5和三極管Q1,偏置電阻R5 一端連接A光電對(duì)管2中的三極管的發(fā)射極，偏置電阻R5另一端連接三極管Q15的基極，三極管Q15的發(fā)射極接地GND2，三極管Q15 的集電極連接端口17；

所述的驅(qū)動(dòng)電路M6包括：偏置電阻R6和三極管Q2,偏置電阻R6 一端連接B光電對(duì)管21中的三極管的發(fā)射極，偏置電阻R6另一端連接三極管Q222的基極，三極管Q222的發(fā)射極接地GND2，三極管Q222 的集電極連接繼電器J3線圈一端。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：電路采用常見元器件，成本低，為學(xué)生提供了一個(gè)開關(guān)量控制的實(shí)例，同時(shí)補(bǔ)充了驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的事例。電機(jī)啟/?？刂齐娐吠ㄟ^電機(jī)啟/停控制輸入端輸入高/低電平控制電機(jī)兩端是否加電以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟/?？刂疲浑姍C(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路通過電機(jī)正/ 反轉(zhuǎn)控制輸入端輸入高/低電平控制電機(jī)兩端電壓極性的改變以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制；驅(qū)動(dòng)電路利用三極管對(duì)電流放大，以確保繼電器常開觸點(diǎn)可靠吸合。該實(shí)用新型便于學(xué)生能更直觀更好地了解開關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)知識(shí)以及體會(huì)到控制系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)的重要性，為開關(guān)量控制、驅(qū)動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)提供了一個(gè)有力的事例。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)原理圖

圖2是本實(shí)用新型的總的電路原理圖。

圖3是本實(shí)用新型工作時(shí)的原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)敘述。

本實(shí)用新型作品的結(jié)構(gòu)原理：

參照?qǐng)D1，一種開關(guān)量輸出控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)電路板，包括電機(jī)啟/ ?？刂齐娐稭1、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2、電機(jī)啟/停指示電路M3、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)指示電路M4及驅(qū)動(dòng)電路M5和驅(qū)動(dòng)電路M6；電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1的輸入回路與電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2的輸入回路共用接地GND1，電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1的輸出回路、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2的輸出回路、電機(jī)啟/停指示電路M3的電源端、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)指示電路M4的電源端連接電源+5V，電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1的輸出回路、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2的輸出回路、電機(jī)啟/停指示電路M3、電機(jī)正/反轉(zhuǎn)指示電路M4及驅(qū)動(dòng)電路M5和驅(qū)動(dòng)電路M6共用接地GND2。

參照?qǐng)D2，所述的電機(jī)啟/?？刂齐娐稭1包括：A開關(guān)量信號(hào)輸入端1，限流電阻R1、A光電對(duì)管2、限流電阻R2、偏置電阻R5、三極管Q15、繼電器J1、續(xù)流二極管D113；A開關(guān)量信號(hào)輸入端1連接限流電阻R1一端，限流電阻R1另一端連接A光電對(duì)管2中的二極管的正極，二極管負(fù)極接地GND1；+5V電源4連接限流電阻R2一端，限流電阻R2另一端連接A光電對(duì)管2中的三極管的集電極，三極管的發(fā)射極與偏置電阻R5一端連接，偏置電阻R5另一端連接三極管 Q15的基極，三極管Q15的發(fā)射極接地GND2，三極管Q15的集電極連接端口17，端口28連接繼電器J1的線圈一端，繼電器J1線圈另外一端通過端口311連接+5V電源4，二極管D113反向連接在繼電器 J1線圈兩端。

所述的電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制電路M2包括：B開關(guān)量信號(hào)輸入端20，限流電阻R3、B光電對(duì)管21、限流電阻R4、偏置電阻R6、三極管Q222、繼電器J2、繼電器J3、續(xù)流二極管D218。B開關(guān)量信號(hào)輸入端20連接限流電阻R3一端，限流電阻R3另一端連接B光電對(duì)管21中的二極管的正極，二極管負(fù)極接地GND1；+5V電源連接限流電阻R4一端，限流電阻R4另一端連接B光電對(duì)管21中的三極管的集電極，三極管的發(fā)射極與偏置電阻R6一端連接，偏置電阻R6另一端連接三極管 Q222的基極，三極管Q222的發(fā)射極接地GND2，三極管Q222的集電極連接繼電器J3的線圈一端，繼電器J3線圈另外一端連接+5V電源。二極管D218反向連接在繼電器J3線圈兩端，繼電器J3線圈兩端與繼電器J2線圈兩端并接，繼電器J3常閉觸點(diǎn)16與繼電器J2常開觸點(diǎn)14連接接地GND2，繼電器J3常開觸點(diǎn)17與繼電器J2常閉觸點(diǎn) 27連接于B點(diǎn)15，B點(diǎn)15與繼電器J1的公共端A10連接，繼電器 J3的公共端C23與電機(jī)的左接入端24連接，繼電器J2的公共端D26 與電機(jī)的右接入端25連接。

所述的電機(jī)啟/停指示電路M3包括：限流電阻R8和發(fā)光二極管 LED29，+5V電源連接繼電器J1的常開觸點(diǎn)12，繼電器J1的公共端 A10連接限流電阻R8一端，限流電阻R8另一端連接發(fā)光二極管LED2 的正極，發(fā)光二極管LED2的負(fù)極接地GND2。

所述的電機(jī)正/反轉(zhuǎn)指示電路M4包括：限流電阻R7和發(fā)光二極管LED119，限流電阻R7一端與繼電器J3的公共端C23連接，限流電阻R7另一端連接發(fā)光二極管LED119的正極，發(fā)光二極管LED119 的負(fù)極接地GND2。

所述的驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)電路M5和驅(qū)動(dòng)電路M6；

所述的驅(qū)動(dòng)電路M5包括：偏置電阻R5和三極管Q1,偏置電阻R5 一端連接A光電對(duì)管2中的三極管的發(fā)射極，偏置電阻R5另一端連接三極管Q15的基極，三極管Q15的發(fā)射極接地GND2，三極管Q15 的集電極連接端口17；

所述的驅(qū)動(dòng)電路M6包括：偏置電阻R6和三極管Q2,偏置電阻R6 一端連接B光電對(duì)管21中的三極管的發(fā)射極，偏置電阻R6另一端連接三極管Q222的基極，三極管Q222的發(fā)射極接地GND2，三極管Q222 的集電極連接繼電器J3線圈一端。

本實(shí)用新型的工作原理：

參照?qǐng)D3，輸入端輸入開關(guān)量控制信號(hào)，由直流穩(wěn)壓電源提供+5V 電源接入。

A、電機(jī)啟/停和正/反轉(zhuǎn)控制

將端口1與端口2連接，端口3和+5V連接。

a、當(dāng)電機(jī)啟/停控制輸入端輸入低電平時(shí)，光電對(duì)管Ⅰ中的二極管不發(fā)光，光電對(duì)管Ⅰ中的三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，光電對(duì)管Ⅰ輸出回路無電流，繼電器J1常開觸點(diǎn)不吸合，A點(diǎn)、B點(diǎn)未加上電，LED2 不亮，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。

b、當(dāng)電機(jī)啟/?？刂戚斎攵溯斎敫唠娖綍r(shí)，光電對(duì)管Ⅰ中的二極管發(fā)光，光電對(duì)管Ⅰ中的三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，光電對(duì)管Ⅰ輸出回路有電流，該電流經(jīng)三極管Q1放大，確保繼電器J1常開觸點(diǎn)可靠吸合，A點(diǎn)、B點(diǎn)加上+5V電，LED2亮，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)：

1、若電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制輸入端輸入高電平，光電對(duì)管Ⅱ中的二極管發(fā)光，光電對(duì)管Ⅱ中的三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，光電對(duì)管Ⅱ輸出回路有電流，該電流經(jīng)三極管Q2放大，確保繼電器J3常開觸點(diǎn)、繼電器J2常開觸點(diǎn)可靠吸合，繼電器J3常閉觸點(diǎn)、繼電器J2常閉觸點(diǎn)打開，LED1經(jīng)電阻R7與B點(diǎn)+5V連接，LED1點(diǎn)亮，此時(shí)，繼電器 J3公共端C點(diǎn)為+5V,繼電器J2公共端D點(diǎn)為0V，即，電機(jī)接入端左端電位高于右端電位，電機(jī)正傳；

2、若“電機(jī)正/反轉(zhuǎn)控制輸入端”輸入低電平，光電對(duì)管Ⅱ中的二極管不發(fā)光，光電對(duì)管Ⅱ中的三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，光電對(duì)管Ⅱ輸出回路無電流，繼電器J3常開觸點(diǎn)、繼電器J2常開觸點(diǎn)不吸合，繼電器J3常閉觸點(diǎn)、繼電器J2常閉觸點(diǎn)保持閉合，繼電器J3公共端 C點(diǎn)為0V，繼電器J2公共端D點(diǎn)為+5V，LED1兩端電壓為0V,LED1 不亮，此時(shí)，電機(jī)接入端左端電位低于右端電位，電機(jī)反傳。

B、觀察“不給繼電器加驅(qū)動(dòng)”現(xiàn)象

將端口1和端口2斷開，端口3和+5V斷開；在端口2和端口3 兩端加開關(guān)量控制信號(hào)，端口3輸入高電平，端口2接控制信號(hào)地。由于開關(guān)量控制信號(hào)是一個(gè)弱信號(hào)，電流很小，不能使繼電器吸合， LED2不亮。