專利名稱：開閉環(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)兩種常見的控制方式為開環(huán)控制和閉環(huán)控制。開環(huán)控制系統(tǒng)通常包括控制器、執(zhí)行器以及被控對象，系統(tǒng)根據(jù)被控對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)輸入量對執(zhí)行器進(jìn)行控制，被控對象在執(zhí)行器的工作下達(dá)到系統(tǒng)要求的輸出量。開環(huán)控制系統(tǒng)中信號的傳遞是單向的，其本身不能對理論輸出量以及實(shí)際輸出量之間的偏差進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償，因此其精確度相對較低。閉環(huán)控制系統(tǒng)除了控制器、執(zhí)行器以及被控對象外，還包括檢測裝置和比較器，也就是說系統(tǒng)的輸入端和輸出端之間不僅能進(jìn)行信號的順向傳遞，控制系統(tǒng)還將輸出端測得的實(shí)際輸出量反饋到輸入端， 再通過比較器進(jìn)行比較，將偏差值作為驅(qū)動控制器的信號，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)過程中，由于理論的講解較為抽象，使得學(xué)生在理解開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)時較為困難，不能對這兩種系統(tǒng)有個直觀的認(rèn)識。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種能夠直觀地演示開環(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)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。ー種開閉環(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)時監(jiān)測被加熱體溫度的溫度傳感器，所述加熱器的輸入端通過開閉環(huán)控制開關(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；所述開閉環(huán)控制開關(guān)處于閉環(huán)控制狀態(tài)時，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量的溫度值之差控制加熱器的工作狀態(tài)；所述開閉環(huán)控制開關(guān)處于開環(huán)控制狀態(tài)時，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)置有三個代表不同溫度值的開關(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)過程中對這兩種控制方式有個直觀的認(rèn)識，加深理解，以便盡快掌握控制系統(tǒng)中開環(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，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一歩詳細(xì)說明。一種用于演示開閉環(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、控制器以及開閉環(huán)控制開關(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)時監(jiān)測被加熱體的溫度，并通過數(shù)碼管進(jìn)行顯示。開閉環(huán)控制開關(guān)用于選擇恒溫箱的加熱方式是采用開環(huán)控制方式還是閉環(huán)控制方式。當(dāng)開閉環(huán)控制開關(guān)處于開環(huán)控制狀態(tài)時，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)置有三個代表不同溫度值的開關(guān)K1、K2、K3。根據(jù)開關(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，加熱器則停止加熱，被加熱體的溫度通過溫度傳感器測量后，在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。在此種開環(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，控制器則不能監(jiān)測到，自然也不會啟動加熱器去加熱被加熱體。說明開環(huán)控制系統(tǒng)由于某種干擾信號的作用使輸出量出現(xiàn)非正常狀態(tài)時，系統(tǒng)本身沒有自動糾正的能力，要進(jìn)行糾正必須借助于人工。當(dāng)開閉環(huán)控制開關(guān)處于閉環(huán)控制狀態(tài)時，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)時監(jiān)測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)碼管用于顯示測量的溫度值；溫控器則根據(jù)測量的實(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，溫控器會自動啟動加熱器進(jìn)行加熱，當(dāng)測得實(shí)際溫度值與設(shè)定的恒溫值相等時，溫控器則停止加熱器進(jìn)行加熱。此種狀態(tài)下的工作過程說明，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)都會產(chǎn)生控制作用來減小這一偏差。本實(shí)施例中恒溫箱上還設(shè)置有加熱指示燈，用于當(dāng)加熱器啟動加熱時點(diǎn)亮，指示加熱器已經(jīng)開始加熱，當(dāng)加熱停止時，加熱指示燈滅?？梢院芎玫匮菔鹃_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)行對比，加深學(xué)生在學(xué)習(xí)過程的理解。
權(quán)利要求
1.ー種開閉環(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)時監(jiān)測被加熱體溫度的溫度傳感器，所述加熱器的輸入端通過開閉環(huán)控制開關(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；所述開閉環(huán)控制開關(guān)處于閉環(huán)控制狀態(tài)時，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量的溫度值之差控制加熱器的工作狀態(tài)；所述開閉環(huán)控制開關(guān)處于開環(huán)控制狀態(tài)時，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溫度的數(shù)碼管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開閉環(huán)控制系統(tǒng)教學(xué)儀器，其特征在于所述控制器中設(shè)置有三個代表不同溫度值的開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開閉環(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)測被加熱體實(shí)時溫度的溫度傳感器，所述加熱器的輸入端通過開閉環(huán)控制開關(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)過程中能夠直觀地認(rèn)識這兩種控制方式，以便盡快掌握控制系統(tǒng)中開環(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G09B23/16GK102693663SQ201210153878
公開日2012年9月26日 申請日期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 申請人:無錫市市北高級中學(xué)