УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК G09B7/02 

Изобретение относится к учебным устройствам и может быть использовано для обучения методикам поиска неисправностей по электрическим схемам систем электрооборудования автомобилей.

Методики поиска неисправностей в системах электрооборудования автомобилей предусматривают использование плакатов с электрическими схемами, по которым, в соответствии с алгоритмом поиска, необходимо: определить силовую цепь, в которую входит неработающий элемент; найти потребители, функционирующие параллельно с неработающим элементом; определить по схеме пути тока к этим потребителям. Если обучаемый правильно выполнит указанные выше действия, то после этого для каждой конкретной неисправности от должен получить информацию также о том, в каком состоянии (работоспособном или неработоспособном) находятся потребители, параллельно функционирующие с неисправным элементом. Исходя из полученной таким образом информации обучаемый сможет локализовать неисправный участок цепи и тем самым по косвенным признакам судить о работоспособности потребителей, значительно сократить и оптимизировать процесс поиска заданной неисправности.

Известно устройство для обучения (авт.св. СССР N 1511757, G 09 B 7/02, 1989), содержащее блок ввода учебной информации, переключатель выбора задания, блок индикации, четыре элемента И, первый элемент И-НЕ, четыре формирователя импульсов, первый триггер, первый и второй счетчики, дешифратор, три элемента ИЛИ, блок регистрации, формирователь одиночных импульсов и переключатель режима работы, выход которого соединен с входом блока индикации, подключенным к выходу первого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом переключателя выбора задания, а второй и третий входы - соответственно с первым и вторым информационными выходами второго счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого триггера, первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с первым и вторым выходами блока ввода учебной информации, подключенными к входам первого и второго формирователей импульсов соответственно, выход первого формирователя импульсов соединен с входом первого триггера, выход которого подключен к входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход - со счетным входом первого счетчика, входы дешифратора соединены с соответствующими информационными выходами первого счетчика, а выходы - с соответствующими входами переключателя выбора задания, выход второго элемента И подключен к входу переключателя режимов работы, первый и второй входы третьего элемента И соединены соответственно с выходом второго формирователя импульсов и инверсным выходом первого триггера, а выход подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, первый и второй входы четвертого элемента И подключены соответственно к первому и второму выходам второго счетчика, третий вход соединен с выходом переключателя режимов работы, а выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего формирователя импульсов, выход которого подключен к информационному входу блока регистрации и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к обнуляющим входам первого триггера и первого и второго счетчиков, выход формирователя одиночных импульсов подключен к управляющему входу блока регистрации и второму входу второго элемента ИЛИ, выход четвертого формирователя импульсов подключен к входу первого триггера, а вход соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам блока ввода учебной информации.

Известное устройство просто в изготовлении, настройке и использовании, и требует для установки элементов коммутации изменения и доработки лицевой поверхности носителей информации. Оно позволяет обучаемому с помощью изображенных на плакатах (планшетах) схем электрооборудования автомобилей определить силовую цепь, в которую входит неработающий потребитель, найти потребители, функционирующие параллельно к неработающим элементом, определить по схеме пути тока к этим потребителям и при этом объективно оценить правильность действий обучаемых. Однако известное устройство в процессе обучения методикам поиска неисправностей не предоставляет обучаемому информацию о состоянии потребителей, параллельно функционирующих с неработоспособным элементом. Поэтому обучаемый не имеет возможности локализовать неисправный участок электрической цепи, что вносит в процесс поиска заданной неисправности значительную неопределенность и не позволяет обучаемому оптимизировать свои дальнейшие действия.

Настоящее изобретение направлено на расширение функциональных возможностей устройства за счет информирования обучаемого о состоянии потребителей в схемах электрооборудования при правильных его действиях в процессе поиска заданной неисправности.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в устройство введены второй триггер, второй и третий элементы И-НЕ, переключатель определения состояния потребителей и блок индикации состояния потребителей, вход которого через переключатель определения состояния потребителей подключен к выходу второго элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, входы которого подключены к входу блока индикации, а второй - с выходом второго триггера, вход которого подключен к инверсному выходу четвертого формирователя импульсов.

Существенным отличием от прототипа является то, что наличие новых элементов (триггера, двух элементов И-НЕ, переключателя определения состояния потребителей, блока индикации состояния потребителей) и их связи позволяют использовать устройство в процессе обучения методикам поиска неисправностей за счет информирования обучаемого о состоянии потребителей в схемах электрооборудования при правильных его действиях.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, а на фиг. 2 - эпюры напряжений в контрольных точках устройства.

Устройство для обучения состоит из считывающего узла, выполненного в виде указки, на одном конце которого размещены параллельно друг другу магнитоуправляемые элементы 1 и 2. На них надеты кольцевые элементы 3 и 4 подмагничивания, одноименные полюса которых сориентированы в противоположных направлениях.

На лицевой стороне носителя информации 5 (плаката, планшета) изображена схема электрооборудования автомобиля, а на обратной - закреплены группы магнитных элементов 6 (на фиг. 1 показана одна из групп 6.1 - 6.11), отличающихся одна от другой различным числом элементов 6. Количество групп соответствует числу операций, которые необходимо выполнить обучаемому при поиске заданной неисправности. В группы, размещенные в электрических цепях работоспособных потребителей, попарно введены первые и вторые дополнительные магнитные элементы, например, 6.5 и 6.6.

Магнитные элементы 6 сориентированы таким образом, что при перемещении конца указки по линиям изображенных схем, полюса первого и двух последних элементов каждой группы, например элементов 6.1, 6.10 и 6.11, а также полюса вторых дополнительных элементов, например элемента 6.6, являются одноименными по отношению к направленному навстречу им полюсу элемента 3 подмагничивания, а полюса остальных магнитных элементов группы, например элементов 6.2, 6.3, 6.4, 6.7, 6.8, 6.9 и первых дополнительных элементов, например элемента 6.5 - одноименные к направленному навстречу им полюсу элемента 4.

Магнитный поток каждого первого дополнительного магнитного элемента, например элемента 6.5, должен быть в 3-5 раз сильнее магнитного потока элемента 3 подмагничивания (устройство при работе не критично к выбору точных величин магнитных потоков первых дополнительных элементов).

Блок 7 оценки состоит из формирователей 8 и 9 импульсов, триггера 10, логических элементов И 11 и 12, счетчиков 13 и 14, дешифратора 15, переключателя 16 выбора задания, элемента И-НЕ 17 и переключателя 18 режима работы. К выходу элемента 17 подключен блок 19 индикации.

Элементы 1-4 вместе с планшетом 5 и элементами 6 представляют собой блок 20 ввода учебной информации. Блок 21 управления и регистрации ошибок состоит из логических элементов И 22 и 23, логических элементов ИЛИ 24 и 25, формирователя 26 импульсов, блока 27 регистрации и формирователя 28 одиночных импульсов. Логический элемент ИЛИ 29 соединен с входом магнитоуправляемых элементов 1 и 2, а формирователь импульсов 30 подключен к входу триггера 10.

Вход триггера 31 соединен с инверсным выходом формирователя импульсов 30, а к выходу триггера подключен один вход элемента И-НЕ 32. К другому входу элемента 32 подключен выход элемента И-НЕ 33, входы которого соединены с входом блока индикации 19. Выход элемента И-НЕ 32 через переключатель определения состояния потребителей 34 подключен к блоку индикации состояния потребителей 35. Элементы блоков 7, 19 и 21, а также элементы 29-35 размещены в рукоятке считывающего узла (указки).

Устройство работает следующим образом.

Работа блоков 7, 19 и 21 с элементами 1-6 при правильном ответе обучаемого (в заданной последовательности), при ответе в обратной последовательности, при неполном ответе, при ответе не на заданный вариант вопроса и при нарушении последовательности ответа осуществляется в той же последовательности, что и в известном устройстве.

Введенные в устройство элементы 31-35 работают следующим образом.

В исходном положении на выходе триггера 31 установлен уровень логического "0", который поступает на один из входов И-НЕ 32. На другом входе элемента 32 также установлен уровень "0". Таким образом, на выходе этого элемента будет уровень "1". Контакты переключателя 34 разомкнуты и блок индикации 35 не включен.

При правильных действиях обучаемого, т.е. при перемещении конца указки по планшету 5 в соответствии с методикой поиска заданной неисправности в схеме электрооборудования, под воздействием магнитных потоков элементов 6.1, 6.6, 6.10 и 6.11, совпадающих по направлению с потоком от элемента 3 подмагничивания, замыкаются контакты магнитоуправляемого элемента 1 (на фиг. 2a этим замыканиям соответствуют моменты времени t₁, t₇, t₁₂ и t₁₃). Так как величина магнитного потока от элемента 6.5 (кодирующего в данной цепи тока работоспособное состояние конкретного потребителя), направленного встречно потоку от элемента 3 подмагничивания, больше величины его магнитного потока в 3-5 раз, то магнитный поток элемента 6.5 в момент нахождения над ним конца указки не только ослабляет магнитное поле от элемента 3 подмагничивания в точке срабатывания магнитоуправляемого элемента 1 (как в случае воздействия потоков от магнитных элементов 6.2-6.4, 6.7-6.9), но и образует новое (обратное) магнитное поле, вызывающее замыкание контактов элемента 1. Таким образом, в момент времени t₆ (фиг. 2a) также происходит срабатывание магнитоуправляемого элемента 1.

Синхронно, с перемещением конца указки по планшету 5, под воздействием магнитных потоков элементов 6.2 - 6.5, 6.7 - 6.9, совпадающих по направлению с потоком от элемента 4 подмагничивания, замыкаются контакты магнитоуправляемого элемента 2 (на фиг. 2б этим замыканиям соответствуют моменты времени t₂ - t₅, t₉ - t₁₁).

При замыкании контактов одного из элементов (1 или 2) на выходе элемента ИЛИ 29 постоянно установлен уровень "1". При одновременном замыкании двух элементов 1 и 2 от элемента 6.5 (на фиг. 2а, 2б этому состоянию соответствует момент времени t₆) на обоих входах элемента 29 и на его выходе устанавливаются уровни "0" (фиг. 2в). Формирователь 30 импульсов запускается и вырабатывает на прямом выходе длинный единичный импульс напряжения (фиг. 2г), а на инверсном - нулевой (фиг. 2д). Нулевой импульс поступает на выход первого формирователя импульсов 8 и в течение времени t₆ - t₈ шунтирует его. Поэтому дополнительные импульсы, возникающие на выходе магнитоуправляемого элемента 1 при срабатывании его от магнитных потоков элементов 6.5 и 6.6 (фиг. 2а, моменты времени t₆ - t₇), не проходят на вход триггера 10 и не переключают его. На вход триггера поступают только импульс напряжения, соответствующий началу ответа (фиг. 2е, момент времени t₁), и два импульса, соответствующие концу ответа (фиг. 2е, моменты времени t₁₂ и t₁₃). Поэтому при правильном ответе обучаемого работа остальных известных элементов осуществляется так же, как и в прототипе.

Одновременно в момент времени t₆ при срабатывании формирователя 30 с его инверсного входа нулевой импульс поступает на вход триггера 31 и переводит его в единичное состояние (фиг. 2ж). После окончания правильного показа обучаемым пути протекания тока в заданной цепи системы электрооборудования на выходе элемента 17, (на входе блока индикации 19) как и в известном устройстве устанавливается уровень логического "0" (фиг. 2з, момент времени t₁₃). Блок индикации 19 информирует обучаемого о правильном ответе.

При этом уровень логического "0" с выхода элемента 17 также поступает на входы элемента И-НЕ 33, инвертируется им и на первом входе элемента И-НЕ 32 устанавливается уровень логической "1" (фиг. 2и, момент времени t₁₃). Так как в этот момент на втором входе элемента 32 с триггера 31 также установлен уровень логической "1" (фиг. 2ж), то на выходе элемента 32 устанавливается уровень логического "0" (фиг. 2к). Обучаемый включает переключатель 34 и блок индикации 35 указывает ему, что в этом случае потребитель, входящий в состав данной электрической цепи и работающий параллельно неисправному элементу, является работоспособным.

Если необходимо сообщить обучаемому, что потребитель в цепи неработоспособен, то дополнительные магнитные элементы 6.5 и 6.6 не устанавливаются. В этом случае на вход триггера 31 не будет поступать импульс с формирователя 30 и на втором входе элемента И-НЕ 32 постоянно будет установлен уровень логического "0". Соответственно на выходе элемента 32 постоянно будет уровень логической "1" и после правильного ответа обучаемого и включения им переключателя 34 блок индикации 35 укажет ему, что потребитель неработоспособен.

Таким образом, после правильного показа пути тока в цепях, параллельных неисправной, обучаемый включает переключатель 34 и с помощью блока индикации 35 получает информацию о состоянии потребителей. При этом, если в цепях установлены дополнительные магнитные элементы (например 6.5 и 6.6), то блок индикации 35 информирует обучаемого о работоспособном состоянии потребителя. Если дополнительные магнитные элементы не будут установлены, то блок 35 определит состояние потребителей как неработоспособное. В соответствии с полученной таким образом информацией, а также автоматизированной оценкой правильности или неправильности своих действий обучаемый имеет возможность оптимизировать процесс поиска заданной неисправности и самостоятельно обучиться составлению и применению методик поиска неисправностей. При этом устройство выполняет также все функции прототипа, т.е. автоматически оценивает правильность действий обучаемых и регистрирует допущенные ими ошибки при ответе в обратной последовательности, при неполном ответе, при ответе не на заданный вариант вопроса и при нарушении последовательности показа после правильного начала ответа.

Изобретение предназначено для использования при обучении методикам поиска неисправностей по электрическим схемам в системах электрооборудования автомобилей. Предложенное устройство автоматически оценивает правильность действий обучаемого и регистрирует допущенные им ошибки при ответе в обратной последовательности, при неполном ответе, при ответе не на заданный вариант вопроса и при нарушении последовательности показа после правильного начала ответа. В заявленном техническом решении за счет введения в известную конструкцию второго триггера, второго и третьего элементов И-НЕ, переключателя определения состояния потребителей и блока индикации состояния потребителей обеспечивается информирование обучаемого о состоянии потребителей в схемах электрооборудования при правильных его действиях в процессе поиска заданной неисправности. Таким образом, предложенное устройство для обучения характеризуется расширенными функциональными возможностями. 2 ил.

Устройство для обучения, содержащее блок ввода учебной информации, переключатель выбора задания, блок индикации, четыре элемента И, первый И-НЕ, четыре формирователя импульсов, первый триггер, первый и второй счетчики, дешифратор, три элемента ИЛИ, блок регистрации, формирователь одиночных импульсов и переключатель режима работы, вход которого соединен с входом блока индикации, подключенным к выходу первого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом переключателя выбора задания, а второй и третий входы - соответственно с первым и вторым выходами второго счетчика, счетный вход которого подключен к выходу первого триггера, первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с первым и вторым выходами блока ввода учебной информации, подключенными к входам первого и второго формирователей импульсов соответственно, выход первого формирователя импульсов соединен с входом первого триггера, выход которого подключен к входу первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, а выход - со счетным входом первого счетчика, входы дешифратора соединены с соответствующими информационными выходами первого счетчика, а выходы - с соответствующими входами переключателя выбора задания, выход второго элемента И подключен к входу переключателя режимов работы, первый и второй входы третьего элемента И соединены соответственно с выходом второго формирователя импульсов и инверсным выходом первого триггера, а выход подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, первый и второй входы четвертого элемента И подключены соответственно к первому и второму выходам второго счетчика, третий вход соединен с выходом переключателя режимов работы, а выход подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом третьего формирователя импульсов, выход которого подключен к информационному входу блока регистрации и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к обнуляющим входам первого триггера и первого и второго счетчиков, выход формирователя одиночных импульсов подключен к управляющему входу блока регистрации и второму входу второго элемента ИЛИ, инверсный выход четвертого формирователя импульсов подключен к входу первого триггера, а вход соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам блока ввода учебной информации, отличающееся тем, что в него введены второй триггер, второй и третий элементы И-НЕ, переключатель определения состояния потребителей и блок индикации состояния потребителей, вход которого через переключатель состояния потребителей подключен к выходу второго элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, входы которого подключены к входу блока индикации, а второй - с выходом второго триггера, вход которого подключен к инверсному выходу четвертого формирователя импульсов.