Лабораторный автоматизированный стенд для сборки электрических цепей Советский патент 1990 года по МПК G09B23/18 

сд

Јь 1

О

ю

315

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в учебном процессе, в частности для обучения навыкам сборки электрических цепей и выявления допущенных ошибок при проведении лабораторных занятий по физике или электротехнике в высших и средних учебных заведениях.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей за счет введения дополнительного режима работы и возможности определения номера ошибочно подключенного элемента заданной цепи.

На фиг.1 приведена схема устрой

ства} на фиг.2 - пример выполнения электрической цепи на фиг.З - реализация устройства для данного примера электрической цепи.

Устройство содержит набор электрических элементов 1, многополюсный двухпозиционный переключатель (МДП) 2, датчик 3 ошибок, коммутатор 4 с контактными гнездами и соединительными штырями, наборное поле 5 с контакт ными гнездами и соединительными проводниками, а также источник 6 контрольного сигнала с выключателем и однополюсный многопозиционный переключатель (ОМП) 7.

Выводы электрических элементов 1 через нормально разомкнутые контакты МДП 2 соединены с соответствующими контактными гнездами наборного поля 5 и через нормально замкнутые контакты МДП 2-е соответствующими основными входами датчика 3 ошибок. Дополнительные контактные гнезда наборного поля 5, объединенные между собой в сборные узловые группы, соединены с одноименными узловыми группами контактных гнезд коммутатора 4 и с одноименными неподвижными контактами ОМП 7, подвижный контакт которого подсоединен к выключателю источника 6 контрольного сигнала.

Контактные гнезда коммутатора 4 подсоединены к соответствующим дополнительным входам датчика 3 ошибок, причем источник контрольного сигнала и датчик ошибок заземлены.

Набор электрических элементов 1 содержит все необходимое для сборки разнообразных электрических цепей (источники, потребители и накопители энергии, а также измерительные приборы) .

МДП 2 выполнен на реле с перекидными контактами, причем его обмотка

заземлена и подключена к источнику контрольного сигнала через однополюсный переключатель 7.

Датчик 3 ошибок выполнен на резисторах и сигнальных лампах, причем каждые два резистора и лампа соединены между собой по схеме треугольник, в котором объединенные выводы

10

15

20

25

30

35

40

45

50

резисторов заземлены, а зажимы лампы соединены с основными и дополнительными входами датчика 3 ошибок.

Коммутатор 4 выполнен в виде штепсельного разъема, контактные колодки которого используются в качестве основных и дополнительных контактных гнезд, а одноименные контакты его вставки соединены между собой перемычками в соответствии с заданной электрической схемой соединения элементов и узлов цепи, собираемой на стенде.

Наборное поле 5 представляет собой плату из электроизоляционного материала с металлическими контактными гнездами и условными изображениями электрических элементов 1.

Источник 6 контрольного сигнала выполнен в виде источника электроэнергии с постоянным или переменным во времени напряжением на зажимах, один из которых заземлен, а другой соединен с выключателем.

ОМП 7 выполнен в виде одногалет- ного переключателя, в котором число неподвижных контактов на единицу больше количества N сборных узлов групп на наборном поле и в коммутаторе, причем последний из этих контактов соединен с обмоткой реле в МДП 2.

Лабораторный автоматизированный стенд для сборки электрических цепей может быть использован во время учебных занятий в следующих четырех режимах.

Первый режим предназначен для ознакомления и обучения студентов рациональным приемам поузловой сборки электрических цепей. В этом режиме перед сборкой студент устанавливает соответствующую собираемой цепи вставку коммутатора 4, переводит ОМП 7 в положение I, а затем включает источник 6 контрольного сигнала. При этом датчик 3 ошибок посредством некоторых из своих индикаторов указывает студенту номера гнезд элементов наборного поля 5, которые следует объединить проводами с гнезда5

15

20

ми первой узловой шины. По мере того, как указанные соединения верно осуществляются студентом, возбужденные индикаторы отключаются. Отсутствие возбужденных индикаторов при установленном положении ОМП 7 означает, что все необходимые выводы элементов 1 на наборном поле подсоединены к первому узлу правильно, и студент может 10 перевести ОМП 7 в очередное положение. В результате этого возбужденными окажутся индикаторы тех выводов элементов, которые следует подключить к второй узловой шине и т.д.

На фиг.2 изображена схема простейшей электрической цепи, предназначенной для экспериментального определения сопротивления резистора. Она состоит из исследуемого резистора R, амперметра, вольтметра V и источника ЭДС Е. Зажимы названных элементов цепи на схеме обозначены арабскими цифрами, а ее узлы - римскими цифрами.

На фиг.З приведена схема соединений на стенде применительно к данной цепи. Для упрощения на ней изображены только те элементы, их выводы и узлы, а также соединительные проводники и перемычки, которые входят лишь в эту электрическую цепь.

В первом режиме, когда изначально соединения на наборном поле 5 отсутствуют при установке ОМП 7 в положение I и включении источника 6 контрольного сигнала, напряжение последнего через коммутатор 4 попадает на

первый и третий дополнительные входы датчика 3 ошибок и возбужденными оказываются первый и третий индикаторы.

Второй режим служит для закрепления у студентов приобретенных навыков поузловой сборки цепей. В этом режиме студент начинает сборку электрической цепи с первого узла при отключенном источнике 6 контрольного сигнала, а по окончании этой процедуры устанавливают ОМП 7 в положение I, и затем включает источник б контрольного сигнала. Отсутствие возбужденных индикаторов в таких условиях означает, что все требуемые соединения в первом узле цепи выпол- нены студентом верно и он может перейти к сборке элементов во втором узле, разумеется, сохранив предыду- щее положение ОМП 7 или выключив

25

30

35

40

45

50

55

5

5

0

0

источник 6 контрольного сигнала, Если же при сборке элементов в первом узле допущена ошибка, то при включении источника 6 контрольного сигнала возбужденными окажутся индикаторы тех выводов элементов, которые на наборном поле ошибочно подсоединены или не подсоединены к первой узловой шине.

Третий режим может быть использован для контроля умения студента правильно собирать сложные электрические цепи. В этом режиме студент приступает к сборке заданной цепк при отключенном источнике 6 контрольного сигнала, а по окончании ее устанавливают ОМП 7 в положение I и включает источник 6 контрольного сигнала (фиг.З).

При замыкании выключателя источника 6 контрольного сигнала в исходном положении, когда подвижный контакт ОМП 7 соединен с его неподвижным 5 контактом 1, а обмотка реле МДП 2 обесточена, потенциал источника 6 контрольного сигнала передается на первые узловые группы гнезд напорного поля 5 и коммутатора 4. В свою очередьi потенциал первой узловой группы наборного поля 5 через соединительные проводники передается через нормально замкнутые контакты МДП 2 первому и третьему основным входам датчика 3 ошибок. С другой стороны, потенциал первой узловой группы коммутатора 4 через перемычки на контактах его вставки передается на первый и третий дополнительные входы датчика 3 ошибок. Все остальные входы датчика 3 ошибок имеют нулевой потенциал и потому все сигнальные лампы обесточены

При переводе ОМП 7 в положение II отличные от нуля потенциалы оказываются только на четвертых, пятых и седьмых основных и дополнительных входах датчика 3 ошибок, а в положении III ОМП 7 ненулевые потенциалы имеют лишь вторые, шестые и восьмые входы датчика 3 ошибок.

Предположим, что четвертое контактное гнездо на наборном поле 5 ошибочно соединено с первой узловой группой. В таком случае в положении I ОМП 7 отличные от нуля потенциалы окажутся на первом, третьем и четвертом основных и на первом и третьем дополнительных входах датчика 3 оши0

5

0

5

0

5

715

бок. Следовательно, сигнальная лампа, соответствующая четвертому.зажиму амперметра А, окажется под напряжением. Если же в таких условиях ОМП 7 перевести в положение II, то отличные от нуля потенциалы будут иметь пятый и седьмой основные входы и четвертый, пятый и седьмой дополнительные входы датчика 3 ошибок. Следовательно,сигнальная лампа, соответствующая четвертому зажиму амперметра А, снова окажется под напряжением.

Четвертый режим применяется для выполнения студентом запланированных исследований электрической цепи после ее сборки и проверки. При этом ОМП

7переводится в последнее положение и источник 6 контрольного сигнала подключается к обмотке реле МДП 2.

8результате нормально замкнутые контакты реде размыкаются, а его нормально разомкнутые - замыкаются, вследствие чего гнезда наборного поля

5 отключаются от основных входов дат- чика 3 ошибок и подключаются к выводам электрических элементов 1. В итоге все необходимые элементы посредством проводников на наборном поле 5 объединяются в заданную электрическую цепь.

Таким образом, предлагаемый стенд не только фиксирует ошибку, допущенну при сборке электрической цепи, на наборном поле, но и позволяет определить номер узла и порядковый номер вывода элемента, ошибочно с ним соединенного. Он может быть использован для проверки достаточно произвольного количества электрических цепей, ограниченного лишь имеющимся набором элек трических элементов и числом узловых потенциалов.

Формула изобретения

1. Лабораторный автоматизированный стенд для сборки электрических цепей, содержащий набор электрических элементов цепи и соединительных проводов, многополюсный двухпози- ционный переключатель, датчик ошибок, коммутатор с контактными гнездами и соединительными штырями и наборное поле, контактные гнезда которого соединены с соответствующими подвижными контактами многополюсного

8

0

5

0

5

Ю

5

5

0

5

двухпозиционного переключателя,первые неподвижные контакты которого соединены с соответствующими основными входами датчика ошибок, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей стенда,, в него введены источник контрольного сигнала, однополюсный многопозиционный переключатель, дополнительные объединенные в группы контактные гнезда на наборном поле и в коммутаторе и дополнительные входы датчика ошибок, причем одноименные дополнительные группы контактных гнезд соединены с соответствующим неподвижным контактом однополюсного многопозиционного переключателя,подвижный контакт которого соединен с первым выводом источника контрольного сигнала, второй вывод которого соединен с общей шиной, вторые неподвижные контакты многополюсного двухпозн- ционного переключателя соединены с соответствующими выводами электрических элементов цепи, а дополнительные входы датчика ошибок соединены с соответствующими контактными гнездами коммутатора.

2.Стенд поп.1, отличающийся тем, что датчик ошибок содержит резисторы и сигнальные лампы, причем каждые два резистора и сигнальная лампа соединены между собой по схеме треугольник, в которой объединенные выводы резисторов соединены

с общей шиной, а вторые выводы резисторов - соответственно с одним из основных и дополнительных входов датчика ошибок.

3. Стенд поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что мноГополюсный двухпозиционный переключатель выполнен в виде реле, один вывод обмотки которого соединен с неподвижным контактом ОДНОПОЛЮСНОГО МНОГОПОЗИЦИОННОГО

переключателя, а второй вывод - с общей шиной.

А. Стенд по п.1, отличающий с -я тем, что коммутатор выполнен в виде штепсельного разъема, Контакты колодки которого служат основными и дополнительными контактными гнездами, а контакты его вставки соединены между собой,перемычками в соответствии с электрической схемой цепи.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в учебном процессе для обучения навыкам сборки электрических цепей. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей - достигается за счет введения дополнительного режима работы устройства, при котором индицируются электрические элементы цепи, которые должны быть соединены, и определяется номер ошибочно подключенного элемента цепи. В устройство, содержащее набор электрических элементов 1, многополюсный двухпозиционный переключатель 2, датчик 3 ошибок, коммутатор 4 и наборное поле 5, введены источник 6 контрольного сигнала, однополюсный многопозиционный переключатель 7, дополнительные входы датчика 3 ошибок, дополнительные контактные гнезда наборного поля 5 и коммутатора 4. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

0 © 5Ljbm

npaV I I

4f№

t

n

5 7

ffi

J

tJiitlJ

-f

i

Й« J