專利名稱：多功能電工實驗箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型提供了一種多功能電工實驗箱，特別涉及一種具有太陽能電池板I-V 特性測試及逆變控制等功能的多功能電工實驗箱。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的電工實驗箱實驗采用的元件全都集成在不透明的實驗箱內(nèi)，學(xué)生在實驗過程中看不到真正的實驗元器件，只能根據(jù)老師的示范在實驗箱外部連線，學(xué)生一般只知其然而不知其所以然，這顯然已不符合理實一體化的教學(xué)要求，不利于教學(xué)情境的實施，難以取得預(yù)期的實驗教學(xué)效果。另一方面，現(xiàn)有的實驗箱內(nèi)部都是使用焊錫將導(dǎo)線與元器件的引腳直接相連，內(nèi)部連線較多，并且實驗箱保護功能不夠，學(xué)生誤操作時缺乏有效的自保護措施，部件損壞較為嚴重，維修起來極其不方便。再者，隨著新專業(yè)的產(chǎn)生，傳統(tǒng)電工實驗箱已很難滿足實驗需求，例如對于新興專業(yè)“新能源應(yīng)用技術(shù)”專業(yè)的“太陽能電池片性能測試”、“逆變電源原理與應(yīng)用”等實驗教學(xué)不能滿足。

實用新型內(nèi)容實用新型目的本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可視化、 模塊化操作，且具有多種功能的電工實驗箱。技術(shù)方案一種多功能電工實驗箱，包括外殼和控制面板，其中外殼為箱體結(jié)構(gòu)， 控制面板嵌入在外殼內(nèi)，所述控制面板上設(shè)有充/放電模塊、市電接入模塊、電壓/電流采樣模塊、逆變器、驅(qū)動電路、控制器、負載及顯示器，所述外殼外還有與控制面板相連接的太陽能模擬器、太陽能電池板以及蓄電池，其中太陽能模擬器與太陽能電池板為一整體。所述太陽能電池板的輸出端與控制器的輸入端相連，電壓/電流采樣模塊的輸入端和控制器的輸出端口相連，顯示器的輸入端口和電壓/電流采樣模塊的輸出端口相連， 驅(qū)動電路的輸入端口和控制器的輸出端口相連，逆變器的輸入端口和驅(qū)動電路的輸出端口相連，逆變器的輸出和負載相連，控制器的輸出端口和充/放電電路的輸入端口相連，蓄電池的輸入端口和充/放電電路的輸出端口相連。本實用新型的工作原理為太陽能模擬器照射于太陽能電池板上時，通過電壓/ 電流采樣模塊和控制器檢測并存儲實時檢測的電池板兩端的電壓和輸出電流信號，經(jīng)過數(shù)字信號處理器的處理，將擬合曲線通過液晶顯示器顯示，從而實現(xiàn)電池板的I-V曲線測試； 逆變器按照正弦波和載波比較方式產(chǎn)生符合負載要求的電壓220V，頻率50Hz的交流電，從而實現(xiàn)直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆變過程，產(chǎn)生的交流電為負載供電，并進行相關(guān)電路功率因數(shù)的分析；在光照充足的時候，控制器可以將太陽能電池板產(chǎn)生的剩余電能進行存儲，若產(chǎn)生的電能不能滿足負載的要求，可以由蓄電池供電，蓄電池電壓低于正常工作電壓的范圍時，太陽能電池板停止供電，控制器通過市電接入模塊弓丨入市電。所述負載性質(zhì)根據(jù)實驗需要為感性、純阻性或容性。所述太陽能模擬器產(chǎn)生的光源光譜和強度特性可以模擬各種條件下的太陽光線，穩(wěn)定性/均勻性好，進而保證了照射于太陽能電池板的光線基本不受外界的影響。作為優(yōu)化，所述太陽能模擬器由若干燈泡組成，所述燈泡角度可變化。作為優(yōu)化，本實用新型的多功能電工實驗箱內(nèi)的電路采用模塊化設(shè)計，學(xué)生可以根據(jù)本次實驗的需要選擇合適的模塊，有利于學(xué)生理解并掌握實驗內(nèi)容，并加強其動手能力，從而激發(fā)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)的主動性。作為優(yōu)化，本實用新型的多功能電工實驗箱采用透明有機玻璃作為表面封裝，學(xué)生可以清楚直觀地看到該實驗箱內(nèi)部的模塊組成，增加學(xué)生對實驗箱和所使用模塊的感性認識。本實用新型的多功能電工實驗箱可以進行的實驗包括伏安特性測試實驗、短路電流測試實驗、開路電壓測試實驗、逆變器原理實驗、日光燈功率因數(shù)分析實驗、逆變器特性分析實驗等。有益效果本實用新型可以模擬多種實驗，全程可視化操作，可以激發(fā)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)的主動性，極為有利于教學(xué)。

圖1為本實用新型實物結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型工作原理結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1和圖2所示，本實用新型的多功能電工實驗箱外殼1為箱體結(jié)構(gòu)，箱體采用透明有機玻璃2作為表面封裝。外殼1內(nèi)嵌入一塊控制面板(圖中未示出)，控制面板上設(shè)有充/放電模塊、市電接入模塊、電壓/電流采樣模塊、逆變器、驅(qū)動電路、控制器、日光燈負載及顯示器，所述外殼外還有與控制面板相連接的太陽能模擬器、太陽能電池板以及蓄電池， 其中太陽能模擬器與太陽能電池板為一整體。其中太陽能電池板的輸出端與控制器的輸入端相連，電壓/電流采樣模塊的輸入端和控制器的輸出端口相連，顯示器的輸入端口和電壓/電流采樣模塊的輸出端口相連，驅(qū)動電路的輸入端口和控制器的輸出端口相連，逆變器的輸入端口和驅(qū)動電路的輸出端口相連，逆變器的輸出和日光燈相連，控制器的輸出端口和充/放電電路的輸入端口相連，蓄電池的輸入端口和充/放電電路的輸出端口相連。測試開始時先接通電源，太陽能模擬器中的燈泡開始發(fā)光，根據(jù)需要調(diào)節(jié)燈泡角度，光輻照度達到一定的標(biāo)準(zhǔn)值，控制器觸發(fā)電子負載以電壓的方式掃描太陽能電池板的 I-V特性。電子負載完成掃描太陽能電池板I-V特性的時間，必須與太陽能模擬器所發(fā)出的脈沖光中一段輻照度相對穩(wěn)定的區(qū)間相吻合，與此同時，電壓/電流采樣模塊要分別采集太陽能電池板兩端的電壓和和太陽能電池板的輸出電流，當(dāng)控制器完成在規(guī)定時間內(nèi)以電壓方式從I-V特性曲線的短路端向開路端掃描完畢后，全部數(shù)據(jù)采集完畢，此時控制器開始依照固定的規(guī)則，將被測量的太陽能電池板的輸出電流和電壓歸一化到標(biāo)準(zhǔn)的光輻照度上去，控制器通過顯示器顯示經(jīng)過修正的電流和電壓數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)存儲，從而完成了 I-V特性的測試。本實用新型的多功能電工實驗箱采用太陽能供電和市電供電的混合供電電路，當(dāng)太陽能電池板的輸出電流經(jīng)電壓/電流檢測模塊檢測輸出電流大于電流正常工作的設(shè)定值時，控制器控制充/放電模塊向蓄電池充電，當(dāng)太陽能模擬器的光線變?nèi)鯐r，控制器檢測到光線較弱，輸出電能不能滿足日光燈的工作，再檢測蓄電池兩端的電壓，若蓄電池的兩端電壓處于正常工作設(shè)定值之間時，通過充/放電模塊控制蓄電池給日光燈負載供電，同時停止向蓄電池充電；假如控制器檢測到蓄電池的電壓低于正常工作電壓設(shè)定值的下限時， 此時太陽能供電電路停止工作，控制器通過市電接入模塊將市電接入，為實驗箱提供電源。 本實用新型采用可視化窗口，太陽能電池板、市電共同提供電源的多功能實驗箱， 滿足了傳統(tǒng)專業(yè)和新興專業(yè)的實驗需求，滿足了理實一體化教學(xué)的要求，提高了學(xué)生的動手能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時實驗箱的模塊化組成也便于實驗室工作人員的檢修與維護。
權(quán)利要求1.一種多功能電工實驗箱，包括外殼和控制面板，其中外殼為箱體結(jié)構(gòu)，控制面板嵌入在外殼內(nèi)，其特征在于所述控制面板上設(shè)有充/放電模塊、市電接入模塊、電壓/電流采樣模塊、逆變器、驅(qū)動電路、控制器、負載及顯示器，所述外殼外還有與控制面板相連接的太陽能模擬器、太陽能電池板以及蓄電池，其中太陽能模擬器與太陽能電池板為一整體，所述太陽能電池板的輸出端與控制器的輸入端相連，電壓/電流采樣模塊的輸入端和控制器的輸出端口相連，顯示器的輸入端口和電壓/電流采樣模塊的輸出端口相連，驅(qū)動電路的輸入端口和控制器的輸出端口相連，逆變器的輸入端口和驅(qū)動電路的輸出端口相連，逆變器的輸出和負載相連，控制器的輸出端口和充/放電電路的輸入端口相連，蓄電池的輸入端口和充/放電電路的輸出端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電工實驗箱，其特征在于所述外殼表面采用透明有機玻璃封裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電工實驗箱，其特征在于所述太陽能模擬器由若干燈泡組成，所述燈泡角度可變化。
專利摘要本實用新型提供了一種多功能電工實驗箱，特別涉及一種具有太陽能電池板I-V特性測試及逆變控制等功能的多功能電工實驗箱，該實驗箱包括外殼及控制面板，其中外殼為箱體結(jié)構(gòu)，控制面板上設(shè)有充/放電模塊、市電接入模塊、電壓/電流采樣模塊、逆變器、驅(qū)動電路、控制器、負載及顯示器，所述外殼外還有與控制面板相連接的太陽能模擬器、太陽能電池板以及蓄電池，其中太陽能模擬器與太陽能電池板為一整體。本實用新型可進行太陽能電池板I-V特性測試及逆變控制等功能的多種實驗。本實用新型可以模擬多種實驗，全程可視化操作，可以激發(fā)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)的主動性，極為有利于教學(xué)。
文檔編號G09B23/18GK202282095SQ20112040098
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者張新亮, 賁禮進 申請人:南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院