多功能电工实验箱的制作方法
专利名称：多功能电工实验箱的制作方法
技术领域：
本发明提供了一种多功能电工实验箱，特别涉及一种具有太阳能电池板I-V特性测试及逆变控制等功能的多功能电工实验箱。
背景技术：
现阶段，传统的电工实验箱实验采用的元件全都集成在不透明的实验箱内，学生在实验过程中看不到真正的实验元器件，只能根据老师的示范在实验箱外部连线，学生一般只知其然而不知其所以然，这显然已不符合理实一体化的教学要求，不利于教学情境的实施，难以取得预期的实验教学效果。另一方面，现有的实验箱内部都是使用焊锡将导线与元器件的引脚直接相连，内部连线较多，并且实验箱保护功能不够，学生误操作时缺乏有效的自保护措施，部件损坏较为严重，维修起来极其不方便。再者，随着新专业的产生，传统电工实验箱已很难满足实验需求，例如对于新兴专业“新能源应用技术”专业的“太阳能电池片性能测试”、“逆变电源原理与应用”等实验教学不能满足。
发明内容
发明目的本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种可视化、模块化操作，且具有多种功能的电工实验箱。技术方案一种多功能电工实验箱，包括外壳和控制面板，其中外壳为箱体结构， 控制面板嵌入在外壳内，所述控制面板上设有充/放电模块、市电接入模块、电压/电流采样模块、逆变器、驱动电路、控制器、负载及显示器，所述外壳外还有与控制面板相连接的太阳能模拟器、太阳能电池板以及蓄电池，其中太阳能模拟器与太阳能电池板为一整体。所述太阳能电池板的输出端与控制器的输入端相连，电压/电流采样模块的输入端和控制器的输出端口相连，显示器的输入端口和电压/电流采样模块的输出端口相连， 驱动电路的输入端口和控制器的输出端口相连，逆变器的输入端口和驱动电路的输出端口相连，逆变器的输出和负载相连，控制器的输出端口和充/放电电路的输入端口相连，蓄电池的输入端口和充/放电电路的输出端口相连。本发明的工作原理为太阳能模拟器照射于太阳能电池板上时，通过电压/电流采样模块和控制器检测并存储实时检测的电池板两端的电压和输出电流信号，经过数字信号处理器的处理，将拟合曲线通过液晶显示器显示，从而实现电池板的I-V曲线测试；逆变器按照正弦波和载波比较方式产生符合负载要求的电压220V，频率50Hz的交流电，从而实现直流电转换为交流电的逆变过程，产生的交流电为负载供电，并进行相关电路功率因数的分析；在光照充足的时候，控制器可以将太阳能电池板产生的剩余电能进行存储，若产生的电能不能满足负载的要求，可以由蓄电池供电，蓄电池电压低于正常工作电压的范围时， 太阳能电池板停止供电，控制器通过市电接入模块弓丨入市电。所述负载性质根据实验需要为感性、纯阻性或容性。所述太阳能模拟器产生的光源光谱和强度特性可以模拟各种条件下的太阳光线，稳定性/均勻性好，进而保证了照射于太阳能电池板的光线基本不受外界的影响。作为优化，所述太阳能模拟器由若干灯泡组成，所述灯泡角度可变化。作为优化，本发明的多功能电工实验箱内的电路采用模块化设计，学生可以根据本次实验的需要选择合适的模块，有利于学生理解并掌握实验内容，并加强其动手能力，从而激发学生的积极性和学习的主动性。作为优化，本发明的多功能电工实验箱采用透明有机玻璃作为表面封装，学生可以清楚直观地看到该实验箱内部的模块组成，增加学生对实验箱和所使用模块的感性认识。本发明的多功能电工实验箱可以进行的实验包括伏安特性测试实验、短路电流测试实验、开路电压测试实验、逆变器原理实验、日光灯功率因数分析实验、逆变器特性分析实验等。有益效果本发明可以模拟多种实验，全程可视化操作，可以激发学生的积极性和学习的主动性，极为有利于教学。
图1为本发明实物结构示意图。图2为本发明工作原理结构框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明
如图1和图2所示，本发明的多功能电工实验箱外壳1为箱体结构，箱体采用透明有机玻璃2作为表面封装。外壳1内嵌入一块控制面板(图中未示出)，控制面板上设有充/放电模块、市电接入模块、电压/电流采样模块、逆变器、驱动电路、控制器、日光灯负载及显示器，所述外壳外还有与控制面板相连接的太阳能模拟器、太阳能电池板以及蓄电池，其中太阳能模拟器与太阳能电池板为一整体。其中太阳能电池板的输出端与控制器的输入端相连，电压/电流采样模块的输入端和控制器的输出端口相连，显示器的输入端口和电压/电流采样模块的输出端口相连，驱动电路的输入端口和控制器的输出端口相连，逆变器的输入端口和驱动电路的输出端口相连，逆变器的输出和日光灯相蒗控制器的输出端口和充/ 放电电路的输入端口相连，蓄电池的输入端口和充/放电电路的输出端口相连。测试开始时先接通电源，太阳能模拟器中的灯泡开始发光，根据需要调节灯泡角度，光辐照度达到一定的标准值，控制器触发电子负载以电压的方式扫描太阳能电池板的 I-V特性。电子负载完成扫描太阳能电池板I-V特性的时间，必须与太阳能模拟器所发出的脉冲光中一段辐照度相对稳定的区间相吻合，与此同时，电压/电流采样模块要分别采集太阳能电池板两端的电压和和太阳能电池板的输出电流，当控制器完成在规定时间内以电压方式从I-V特性曲线的短路端向开路端扫描完毕后，全部数据采集完毕，此时控制器开始依照固定的规则，将被测量的太阳能电池板的输出电流和电压归一化到标准的光辐照度上去，控制器通过显示器显示经过修正的电流和电压数据并将这些数据存储，从而完成了 I-V特性的测试。本发明的多功能电工实验箱采用太阳能供电和市电供电的混合供电电路，当太阳能电池板的输出电流经电压/电流检测模块检测输出电流大于电流正常工作的设定值时， 控制器控制充/放电模块向蓄电池充电，当太阳能模拟器的光线变弱时，控制器检测到光线较弱，输出电能不能满足日光灯的工作，再检测蓄电池两端的电压，若蓄电池的两端电压处于正常工作设定值之间时，通过充/放电模块控制蓄电池给日光灯负载供电，同时停止向蓄电池充电；假如控制器检测到蓄电池的电压低于正常工作电压设定值的下限时，此时太阳能供电电路停止工作，控制器通过市电接入模块将市电接入，为实验箱提供电源。
本发明采用可视化窗口，太阳能电池板、市电共同提供电源的多功能实验箱，满足了传统专业和新兴专业的实验需求，满足了理实一体化教学的要求，提高了学生的动手能力，激发了学生的学习积极性，同时实验箱的模块化组成也便于实验室工作人员的检修与维护。
权利要求
1.一种多功能实验箱，包括外壳和控制面板，其中外壳为箱体结构，控制面板嵌入在外壳内，其特征在于所述控制面板上设有充/放电模块、市电接入模块、电压/电流采样模块、逆变器、驱动电路、控制器、负载及显示器，所述外壳外还有与控制面板相连接的太阳能模拟器、太阳能电池板以及蓄电池，其中太阳能模拟器与太阳能电池板为一整体，所述太阳能电池板的输出端与控制器的输入端相连，电压/电流采样模块的输入端和控制器的输出端口相连，显示器的输入端口和电压/电流采样模块的输出端口相连，驱动电路的输入端口和控制器的输出端口相连，逆变器的输入端口和驱动电路的输出端口相连，逆变器的输出和负载相连，控制器的输出端口和充/放电电路的输入端口相连，蓄电池的输入端口和充/放电电路的输出端口相连。
2.根据权利要求1所述的多功能电工实验箱，其特征在于所述外壳表面采用透明有机玻璃封装。
3.根据权利要求1所述的多功能电工实验箱，其特征在于所述太阳能模拟器由若干灯泡组成，所述灯泡角度可变化。
全文摘要
本发明提供了一种多功能电工实验箱，特别涉及一种具有太阳能电池板I-V特性测试及逆变控制等功能的多功能电工实验箱，该实验箱包括外壳及控制面板，其中外壳为箱体结构，控制面板上设有充/放电模块、市电接入模块、电压/电流采样模块、逆变器、驱动电路、控制器、负载及显示器，所述外壳外还有与控制面板相连接的太阳能模拟器、太阳能电池板以及蓄电池，其中太阳能模拟器与太阳能电池板为一整体。本发明可进行太阳能电池板I-V特性测试及逆变控制等功能的多种实验。本发明可以模拟多种实验，全程可视化操作，可以激发学生的积极性和学习的主动性，极为有利于教学。
文档编号G09B23/18GK102332221SQ20111032004
公开日2012年1月25日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者张新亮, 贲礼进 申请人:南通纺织职业技术学院
技术领域：
本发明提供了一种多功能电工实验箱，特别涉及一种具有太阳能电池板I-V特性测试及逆变控制等功能的多功能电工实验箱。
背景技术：
现阶段，传统的电工实验箱实验采用的元件全都集成在不透明的实验箱内，学生在实验过程中看不到真正的实验元器件，只能根据老师的示范在实验箱外部连线，学生一般只知其然而不知其所以然，这显然已不符合理实一体化的教学要求，不利于教学情境的实施，难以取得预期的实验教学效果。另一方面，现有的实验箱内部都是使用焊锡将导线与元器件的引脚直接相连，内部连线较多，并且实验箱保护功能不够，学生误操作时缺乏有效的自保护措施，部件损坏较为严重，维修起来极其不方便。再者，随着新专业的产生，传统电工实验箱已很难满足实验需求，例如对于新兴专业“新能源应用技术”专业的“太阳能电池片性能测试”、“逆变电源原理与应用”等实验教学不能满足。
发明内容
发明目的本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种可视化、模块化操作，且具有多种功能的电工实验箱。技术方案一种多功能电工实验箱，包括外壳和控制面板，其中外壳为箱体结构， 控制面板嵌入在外壳内，所述控制面板上设有充/放电模块、市电接入模块、电压/电流采样模块、逆变器、驱动电路、控制器、负载及显示器，所述外壳外还有与控制面板相连接的太阳能模拟器、太阳能电池板以及蓄电池，其中太阳能模拟器与太阳能电池板为一整体。所述太阳能电池板的输出端与控制器的输入端相连，电压/电流采样模块的输入端和控制器的输出端口相连，显示器的输入端口和电压/电流采样模块的输出端口相连， 驱动电路的输入端口和控制器的输出端口相连，逆变器的输入端口和驱动电路的输出端口相连，逆变器的输出和负载相连，控制器的输出端口和充/放电电路的输入端口相连，蓄电池的输入端口和充/放电电路的输出端口相连。本发明的工作原理为太阳能模拟器照射于太阳能电池板上时，通过电压/电流采样模块和控制器检测并存储实时检测的电池板两端的电压和输出电流信号，经过数字信号处理器的处理，将拟合曲线通过液晶显示器显示，从而实现电池板的I-V曲线测试；逆变器按照正弦波和载波比较方式产生符合负载要求的电压220V，频率50Hz的交流电，从而实现直流电转换为交流电的逆变过程，产生的交流电为负载供电，并进行相关电路功率因数的分析；在光照充足的时候，控制器可以将太阳能电池板产生的剩余电能进行存储，若产生的电能不能满足负载的要求，可以由蓄电池供电，蓄电池电压低于正常工作电压的范围时， 太阳能电池板停止供电，控制器通过市电接入模块弓丨入市电。所述负载性质根据实验需要为感性、纯阻性或容性。所述太阳能模拟器产生的光源光谱和强度特性可以模拟各种条件下的太阳光线，稳定性/均勻性好，进而保证了照射于太阳能电池板的光线基本不受外界的影响。作为优化，所述太阳能模拟器由若干灯泡组成，所述灯泡角度可变化。作为优化，本发明的多功能电工实验箱内的电路采用模块化设计，学生可以根据本次实验的需要选择合适的模块，有利于学生理解并掌握实验内容，并加强其动手能力，从而激发学生的积极性和学习的主动性。作为优化，本发明的多功能电工实验箱采用透明有机玻璃作为表面封装，学生可以清楚直观地看到该实验箱内部的模块组成，增加学生对实验箱和所使用模块的感性认识。本发明的多功能电工实验箱可以进行的实验包括伏安特性测试实验、短路电流测试实验、开路电压测试实验、逆变器原理实验、日光灯功率因数分析实验、逆变器特性分析实验等。有益效果本发明可以模拟多种实验，全程可视化操作，可以激发学生的积极性和学习的主动性，极为有利于教学。
图1为本发明实物结构示意图。图2为本发明工作原理结构框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明
如图1和图2所示，本发明的多功能电工实验箱外壳1为箱体结构，箱体采用透明有机玻璃2作为表面封装。外壳1内嵌入一块控制面板(图中未示出)，控制面板上设有充/放电模块、市电接入模块、电压/电流采样模块、逆变器、驱动电路、控制器、日光灯负载及显示器，所述外壳外还有与控制面板相连接的太阳能模拟器、太阳能电池板以及蓄电池，其中太阳能模拟器与太阳能电池板为一整体。其中太阳能电池板的输出端与控制器的输入端相连，电压/电流采样模块的输入端和控制器的输出端口相连，显示器的输入端口和电压/电流采样模块的输出端口相连，驱动电路的输入端口和控制器的输出端口相连，逆变器的输入端口和驱动电路的输出端口相连，逆变器的输出和日光灯相蒗控制器的输出端口和充/ 放电电路的输入端口相连，蓄电池的输入端口和充/放电电路的输出端口相连。测试开始时先接通电源，太阳能模拟器中的灯泡开始发光，根据需要调节灯泡角度，光辐照度达到一定的标准值，控制器触发电子负载以电压的方式扫描太阳能电池板的 I-V特性。电子负载完成扫描太阳能电池板I-V特性的时间，必须与太阳能模拟器所发出的脉冲光中一段辐照度相对稳定的区间相吻合，与此同时，电压/电流采样模块要分别采集太阳能电池板两端的电压和和太阳能电池板的输出电流，当控制器完成在规定时间内以电压方式从I-V特性曲线的短路端向开路端扫描完毕后，全部数据采集完毕，此时控制器开始依照固定的规则，将被测量的太阳能电池板的输出电流和电压归一化到标准的光辐照度上去，控制器通过显示器显示经过修正的电流和电压数据并将这些数据存储，从而完成了 I-V特性的测试。本发明的多功能电工实验箱采用太阳能供电和市电供电的混合供电电路，当太阳能电池板的输出电流经电压/电流检测模块检测输出电流大于电流正常工作的设定值时， 控制器控制充/放电模块向蓄电池充电，当太阳能模拟器的光线变弱时，控制器检测到光线较弱，输出电能不能满足日光灯的工作，再检测蓄电池两端的电压，若蓄电池的两端电压处于正常工作设定值之间时，通过充/放电模块控制蓄电池给日光灯负载供电，同时停止向蓄电池充电；假如控制器检测到蓄电池的电压低于正常工作电压设定值的下限时，此时太阳能供电电路停止工作，控制器通过市电接入模块将市电接入，为实验箱提供电源。
本发明采用可视化窗口，太阳能电池板、市电共同提供电源的多功能实验箱，满足了传统专业和新兴专业的实验需求，满足了理实一体化教学的要求，提高了学生的动手能力，激发了学生的学习积极性，同时实验箱的模块化组成也便于实验室工作人员的检修与维护。
权利要求
1.一种多功能实验箱，包括外壳和控制面板，其中外壳为箱体结构，控制面板嵌入在外壳内，其特征在于所述控制面板上设有充/放电模块、市电接入模块、电压/电流采样模块、逆变器、驱动电路、控制器、负载及显示器，所述外壳外还有与控制面板相连接的太阳能模拟器、太阳能电池板以及蓄电池，其中太阳能模拟器与太阳能电池板为一整体，所述太阳能电池板的输出端与控制器的输入端相连，电压/电流采样模块的输入端和控制器的输出端口相连，显示器的输入端口和电压/电流采样模块的输出端口相连，驱动电路的输入端口和控制器的输出端口相连，逆变器的输入端口和驱动电路的输出端口相连，逆变器的输出和负载相连，控制器的输出端口和充/放电电路的输入端口相连，蓄电池的输入端口和充/放电电路的输出端口相连。
2.根据权利要求1所述的多功能电工实验箱，其特征在于所述外壳表面采用透明有机玻璃封装。
3.根据权利要求1所述的多功能电工实验箱，其特征在于所述太阳能模拟器由若干灯泡组成，所述灯泡角度可变化。
全文摘要
本发明提供了一种多功能电工实验箱，特别涉及一种具有太阳能电池板I-V特性测试及逆变控制等功能的多功能电工实验箱，该实验箱包括外壳及控制面板，其中外壳为箱体结构，控制面板上设有充/放电模块、市电接入模块、电压/电流采样模块、逆变器、驱动电路、控制器、负载及显示器，所述外壳外还有与控制面板相连接的太阳能模拟器、太阳能电池板以及蓄电池，其中太阳能模拟器与太阳能电池板为一整体。本发明可进行太阳能电池板I-V特性测试及逆变控制等功能的多种实验。本发明可以模拟多种实验，全程可视化操作，可以激发学生的积极性和学习的主动性，极为有利于教学。
文档编号G09B23/18GK102332221SQ20111032004
公开日2012年1月25日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者张新亮, 贲礼进 申请人:南通纺织职业技术学院
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