吉林化工学院--科学研究
吉林化工科学技术管理处

DLX-1型多功能电路理论实验箱

[日期:2012-11-06] 来源:  作者: [字体: ]

    1、课题来源与背景;

电路理论(或电路分析、电工学)是电类本科或专科学生必修的专业基础课程。学生运用该课程掌握的理论知识指导后续所开的模拟电子技术、数字电子技术等技术类课程的学习和应用。为了验证电路理论的正确性、培养学生的动手能力和实验技能,在电路理论授课的同时开设了相应的实验课。

目前,作为电路理论实验课的实验设备大多是电工实验台。该实验台的实验电源、电路元件和测量仪器是以220V/380V为基准,使实验具有一定的危险性。该设备体积大、耗电多、造价高。为了避免学生触电或烧坏实验设备,实验时先由学生接线,实验指导教师检查后方可通电,降低了实验效率。该实验设备没有专用的相量测量仪器,实验电源频率也不能调整、变化,使得电路理论中有关相量和幅频特性、相频特性内容无法进行实验演示和验证。

为了克服上述缺点,本人设计了多功能电路理论实验箱,以弱电信号替代强电信号进行电路理论实验。实验箱中所含信号源和测量仪均由单片机控制、点阵显示。信号源可产生频率可调三相正弦波信号;测量仪可进行交流电压相量测量,电压、电流、功率、功率因数等交流参数测量。本实验箱除常规直流电路实验外,将交流信号源与电压相量测量仪、功率测量仪结合,可完成单、三相交流稳态电路相量分析,相量有效值和相位差测量结果实时、同步显示,实验简便、直观;将信号源也可产生方波,将方波信号源与示波器结合可完成直流暂态分析实验。

本实验箱的优点是:

1)设备体积小、耗电少、造价低,可为使用院校节省大量资金。本实验箱价格仅为常规电工实验台的五分之一;若按增加20台实验设备计算,可为使用本实验台的院校节省资金二十多万元。

2)实验箱以弱电信号代替强电,实验无危险性,可由学生独立接线,自行检查错误和排除故障,提高实验教学质量。

3)实验所用元件、信号源和测量仪均分布在实验箱面板上,不但可提高学生元件识别能力、按图接线能力和排查故障能力,还可根据课程内容进行设计性实验。

2、技术原理及性能指标;

实验箱面板包括以下几部分:

1)实验区:含各实验所需电阻、电容、电感、二极管和受控源,按器件类型分布。

2)电源区:输出+5V+15V电压,每路电压都带有熔断器和熔断指示器。

3)可调直流电压源:位置在信号源面板处,接线端子输出可调电压,旋转钮调节输出电压值,信号源显示器显示输出电压值,调压范围0-5V

4)可调直流电流源:位置在测量仪面板处,接线端子输出可调电流,旋转钮调节输出电流值。按下测量仪“电流源”琴键按键,测量仪显示器显示输出电流值,电流范围0-15mA。输出值为10mA的恒流源输出端子与可调恒流源端子同在测量仪面板处。

5)三相信号源:输出频率可调、相位差可调三相信号,输出端子分别是ABCN(中线),空载相电压有效值7VAB端子还可输出两路方波,波形通过按键选择。

6)电压相量测量仪:测量被测相量(信号输入端Vtest)和电压参考相量(信号输入端Vref)有效值和两者间的相位差。

7)功率测量仪:测量单相负载所消耗有功功率、视在功率和电压、电流有效值。

8)直流电压表:量程±20V,独立供电。

9)直流电流表:量程±20mA,独立供电。 

实验箱可完成以下四个方面的实验:

1)直流稳态电路实验:直流电压源和直流电流源驱动电路,实验箱面板上的电压、电流表测量实验电路电压和电流值。

2)直流暂态电路实验:采用周期可调方波信号源驱动电路,示波器观测暂态过程。

3)正弦稳态电路实验:采用正弦信号源驱动,相量测量仪测量电压相量值,单相功率测量仪测量电压、电流、视在功率和有功功率。

4)三相电路实验:采用三相信号源驱动,电压相量测量仪测量电压相量值,单相功率测量仪测量视在功率和有功功率。 

实验箱可完成具体实验项目如下所示:

实验一 元件伏安特性的测量

实验二 基尔霍夫定律的验证及电位的研究

实验三 电压源与电流源的等效变换

实验四 叠加定理

实验五 戴维南定理和诺顿定理的验证

实验六 最大功率传输条件测定

实验七 受控源VCVSCCVSVCCSCCCS的实验研究

实验八 RC一阶和RLC二阶电路响应的测试

实验九 RLC串联电路的相量测量及分析

实验十 移相电路的相量分析和验证

实验十一 谐振电路分析与验证

实验十二 文氏桥RC选频网络特性测试实验

实验十三 三相星形电路特性实验

实验十四 功率因数的提高

实验十五 三相电路功率的测量

由于实验所用元件均置于面板上并通过插接线连接,所以本实验箱除了可完成上述实验项目外,还可根据需要自行扩展实验内容。

本实验箱的缺点是只能以弱电信号和电路验证、实验电路理论知识。有关安全用电和强电知识,不在本实验箱功能覆盖的范围之内。

实验箱各实验误差小于±5% 

    3、成果的创造性与先进性;

本实验箱可完成电路理论中有关电压相量、幅频特性和相频特性及三相交流电路中三相不平衡、中点偏移等实验,填补国内电路理论实验的空白。该实验箱中的“电压相量测量仪”获得了国家实用新型专利

    4、成果的进展情况、成熟程度,使用范围和安全性;

20108月底完成原理样机制作。

201110月完成小批量生产。

使用范围:开设电类课程的高等院校和开设电类课程的高职、高专等院校。

安全性:实验箱以弱电信号替代强电信号进行电路理论实验,安全性好。 

5、成果应用情况及存在的问题

缺少市场开发能力。 

6、转化条件。

寻找企业合作伙伴并希望能推荐省内院校使用。与企业合作方式可选:

1)购买专利;

2)代理销售产品;

3)联合生产、销售实验箱

 

 

 



阅读:
关闭 】 【 打印
上一篇:露天存储粮食温度无线监测系统
下一篇:大型磁控溅射陶瓷靶材制备技术