電氣教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種安全、環(huán)保、虛擬仿真與實際訓(xùn)練相結(jié)合的電工教學(xué)技術(shù)與裝置，具體涉及一種計算機模擬仿真實物與實物電路平臺相互銜接的電氣教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及自鎖、互鎖、點動、聯(lián)動電路的原理演示與操作。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣技術(shù)是現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的核心學(xué)科之一，在改變?nèi)祟惖纳睢⒐ぷ髂Ｊ竭^程中起著舉足輕重的地位。其基于電氣原件與設(shè)備對電能進行生產(chǎn)、傳輸、分配、使用等環(huán)節(jié)。不論在電工裝備制造抑或電氣系統(tǒng)維護過程中，都需要技能熟練的技術(shù)工人參與具體作業(yè)實施。因此對技術(shù)個人的培養(yǎng)與訓(xùn)練成了電氣技術(shù)發(fā)展過程中重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)有的技術(shù)訓(xùn)練過程都是以理論、接線實物形式開展，要求較高的還會開展些模擬仿真訓(xùn)練。
[0003]然而，現(xiàn)有的訓(xùn)練平臺多是基于電路原理的實物化模型，其主要著力點在于讓受訓(xùn)人在通過在該平臺上的實際操作來體會原理的具體應(yīng)用，以及增加受訓(xùn)者實際動手操作感受與能力。此中存在較多的問題或缺陷，資源浪費嚴(yán)重是其中之一，整個過程不夠環(huán)保(一次實物會產(chǎn)生很多的實物垃圾，象剪斷的線頭，破壞的接線端，器件的磨損等等，一個受訓(xùn)者對同一原理往往要多次實物，方能達到一定的熟練程度);安全問題是另一個重要的問題，常規(guī)強電原理實物臺都是在380V電壓下操作，對于不熟悉電路的學(xué)員來說，非常危險，必須有經(jīng)驗豐富的專業(yè)人士在邊上監(jiān)護，特別是對于學(xué)員眾多的場合，一個人很難監(jiān)護到每一個學(xué)員的安全，這進一步增加了實物成本;實物場地的問題，很多培訓(xùn)單位的學(xué)員數(shù)量起伏變化較大，為出于成本考慮，往往準(zhǔn)備的實物場地和實物臺數(shù)量都有限，這導(dǎo)致在學(xué)員較多的時候，實物平臺和場地不夠用，學(xué)員需要錯開時間甚至排隊等候，這一過程往往會影響教員與學(xué)員的工作及時間安排(比如因為實物資源不夠，使得部分班級需要在晚上開課)；同樣，出于成本考慮的資源配置少，使得實物時間緊張，這樣往往進一步地使得每個學(xué)員的實物次數(shù)降低，從而降低了學(xué)員的學(xué)習(xí)質(zhì)量(比如，很多培訓(xùn)機構(gòu)在學(xué)員的電工證考前培訓(xùn)中的點動、聯(lián)動、自鎖、互鎖等基本培訓(xùn)中，每個原理每人只上機實物一次，考慮到每個人的知識基礎(chǔ)和接受能力、速度不同，會嚴(yán)重制約學(xué)員的學(xué)習(xí)質(zhì)量)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種電氣教學(xué)系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
本申請實施例公開了一種電氣教學(xué)系統(tǒng)，包括:
虛擬仿真系統(tǒng)，包括一顯示界面，用以構(gòu)建動態(tài)電路仿真畫面，并將虛擬器件狀態(tài)信號發(fā)送至信號輸出控制系統(tǒng)；
實物電路硬件系統(tǒng)，包括與所述動態(tài)電路對應(yīng)的實物電路，該實物電路包括多個實物器件；
信號輸出控制系統(tǒng)，對虛擬器件狀態(tài)信號進行信號隔離與轉(zhuǎn)換，再進行功率放大以驅(qū)動實物器件動作。
[0006]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述實物電路硬件系統(tǒng)的輸出端與控制終端連接。
[0007]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述信號輸出控制系統(tǒng)包括:
信號轉(zhuǎn)換接口，對虛擬器件狀態(tài)信號進行信號隔離與轉(zhuǎn)換，再按照對應(yīng)器件的編碼輸出到電氣器件狀態(tài)控制器；
電氣器件狀態(tài)控制器，對隔離與轉(zhuǎn)換后的虛擬器件狀態(tài)信號進行功率放大以驅(qū)動實物器件動作，放大后的驅(qū)動電能輸出到實物電路硬件系統(tǒng)；
器件狀態(tài)指示燈，和電氣器件狀態(tài)控制器相串聯(lián)，每個實物器件發(fā)生動作時，有對應(yīng)的指示燈閃爍以指示狀態(tài)變化。
[0008]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述實物電路硬件系統(tǒng)包括基座，該基座具有一安裝面，所述實物器件安裝于所述安裝面上。
[0009]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述實物電路硬件系統(tǒng)還包括用以控制實物器件動作的按鈕。
[0010]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述實物電路硬件系統(tǒng)還包括遮罩于所述實物器件外側(cè)的透明的安全防護體。
[0011]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述安全防護體在閉合時觸發(fā)安全閉鎖傳感器，該安全閉鎖傳感器控制電源通斷，并在安全防護體閉合時接入電源。
[0012]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述實物器件的動作包括觸發(fā)、啟動或暫停、接通或斷開。
[0013]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述顯示界面還用以顯示內(nèi)部可視化的器件結(jié)構(gòu)和器件的動態(tài)工作過程。
[0014]優(yōu)選的，在上述的電氣教學(xué)系統(tǒng)中，所述虛擬仿真系統(tǒng)中，電流流經(jīng)導(dǎo)線和器件的先后按照設(shè)定的邏輯順序?qū)嵤?，且各器件動作順序的時間間隔和動作過程的時間周期可調(diào)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(I)、本發(fā)明的教學(xué)系統(tǒng)，不僅可以演示自鎖電路、互鎖電路、點動結(jié)構(gòu)、聯(lián)動結(jié)構(gòu)的原理，還可向?qū)W員演示電流的具體順序通路，以及對應(yīng)的實物器件由虛擬系統(tǒng)觸發(fā)的相關(guān)性動作一步步可控操作。
[0016](2)、本發(fā)明提供的實物電路可以在計算機模擬系統(tǒng)的驅(qū)動下各器件受控地被觸發(fā)，啟動或暫停，接通或斷開等都可控，且各狀態(tài)都有相應(yīng)的指示燈標(biāo)示狀態(tài)，使用者可以隨意啟動停止電流到指定的位置以觸發(fā)指定的器件，且可觀測器件狀態(tài)，這避免了電路觸發(fā)的瞬態(tài)特性造成的學(xué)員無法逐一觀看的問題。有益于學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中針對每一個現(xiàn)象有思考的余地。這便于學(xué)員觀測，加深學(xué)習(xí)效果。
[0017](3)、本發(fā)明提供的虛擬教學(xué)系統(tǒng)，可以提供局部可視化(透明化)的器件結(jié)構(gòu)以及其動作過程，以使得原本瞬時變化的、且密閉空間內(nèi)看不見摸不著的原理，包括器件觸點等動作部位。這可以清晰明了地呈現(xiàn)出來，這解決了單純的實物系統(tǒng)所無法達到的效果，使得教學(xué)過程易懂深刻，學(xué)員學(xué)習(xí)輕松有趣。
[0018](4)、本發(fā)明提供的教學(xué)系統(tǒng)通過計算機虛擬器件作為控制源實現(xiàn)外部實物器件的啟停，實物器件在接線完成之后置于透明封閉腔內(nèi)，這樣使得整個實物系統(tǒng)的具有很高的安全性。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1所示為本發(fā)明具體實施例中電氣教學(xué)系統(tǒng)的原理示意圖；
圖2所示為本發(fā)明具體實施例中虛擬電氣教學(xué)仿真系統(tǒng)界面；
圖3所示為本發(fā)明具體實施例中信號輸出控制及器件狀態(tài)指示裝置放大示意圖；
圖4所示為本發(fā)明具體實施例中實物電路硬件系統(tǒng)放大示意圖；
圖5所示為本發(fā)明具體實施例中接觸器內(nèi)剖示例圖；
圖6所示為本發(fā)明具體實施例中熱保護繼電器內(nèi)剖示例圖；
圖7所示為本發(fā)明具體實施例中空氣開關(guān)內(nèi)剖示例圖；
圖8所示為本發(fā)明具體實施例中安全防護體的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]本申請實施例一種電氣教學(xué)系統(tǒng)，包括:
虛擬仿真系統(tǒng)，包括一顯示界面，用以構(gòu)建動態(tài)電路仿真畫面，并將虛擬器件狀態(tài)信號發(fā)送至信號輸出控制系統(tǒng)；
實物電路硬件系統(tǒng)，包括與所述動態(tài)電路對應(yīng)的實物電路，該實物電路包括多個實物器件；
信號輸出控制系統(tǒng)，對虛擬器件狀態(tài)信號進行信號隔離與轉(zhuǎn)換，再進行功率放大以驅(qū)動實物器件動作。
[0022]在該技術(shù)方案中，虛擬仿真系統(tǒng)學(xué)員提供原理性的仿真演示，實物系統(tǒng)實現(xiàn)對應(yīng)的邏輯順序動作，與虛擬系統(tǒng)器件之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系。虛擬系統(tǒng)不僅可演示自鎖電路、互鎖電路、點動結(jié)構(gòu)、聯(lián)動結(jié)構(gòu)的原理，還可演示電流的具體順序通路，以及對應(yīng)的實物器件由虛擬系統(tǒng)觸發(fā)的相關(guān)性動作一步步可控操作。
[0023]進一步地，所述實物電路硬件系統(tǒng)的輸出端與控制終端連接。
[0024]在該技術(shù)方案中，控制終端優(yōu)選為電機。在其他實施例中，也可以不設(shè)置控制終端。
[0025]進一步地，所述信號輸出控制系統(tǒng)包括:
信號轉(zhuǎn)換接口，對虛擬器件狀態(tài)信號進行信號隔離與轉(zhuǎn)換，再按照對應(yīng)器件的編碼輸出到電氣器件狀態(tài)控制器；
電氣器件狀態(tài)控制器，對隔離與轉(zhuǎn)換后的虛擬器件狀態(tài)信號進行功率放大以驅(qū)動實物器件動作，放大后的驅(qū)動電能輸出到實物電路硬件系統(tǒng)；
器件狀態(tài)指示燈，和電氣器件狀態(tài)控制器相串聯(lián)，每個實物器件發(fā)生動作時，有對應(yīng)的指示燈閃爍以指示狀態(tài)變化。
[0026]在該技術(shù)方案中，器件狀態(tài)指示燈用以確保每個實物器件發(fā)生動作時，有對應(yīng)的指示燈閃爍以指示狀態(tài)變化，起到提醒學(xué)員的作用。仿真系統(tǒng)輸出信號由信號輸出控制系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換以實現(xiàn)對實物器件的控制。
[0027]進一步地，所述實物電路硬件系統(tǒng)包括基座，該基座具有一安裝面，所述實物器件安裝于所述安裝面上。優(yōu)選的，所述實物電路硬件系統(tǒng)還包括用以控制實物器件動作的按鈕。所述實物電路硬件系統(tǒng)還包括遮罩于所述實物器件外側(cè)的透明的安全防護體。所述安全防護體在閉合時觸發(fā)安全閉鎖傳感器，該安全閉鎖傳感器控制電源通斷，并在安全防護體閉合時接入電源。
[0028]在該技術(shù)方案中，安全防護體及傳感器構(gòu)成安全保護裝置，以有效保護學(xué)員不受高電壓電擊。電路接通與否受到安全防護傳感器的制約。
[0029]進一步地，所述實物器件的動作包括觸發(fā)、啟動或暫停、接通或斷開。
[0030]在該技術(shù)方案中，實物電路可以在計算機模擬系統(tǒng)的驅(qū)動下各器件受控地被