Універсальний лабораторний стенд

Реферат: UA 97173 U UA 97173 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області навчальних засобів і може бути використана для вивчення принципів роботи електронних пристроїв студентами вищих та середніх спеціальних навчальних закладів. Відомим способом вирішення такої задачі є використання програмних пакетів моделювання електронних схем, таких як Simulink, Multisim [1]. Студенти використовують персональний комп'ютер для створення віртуальних аналогів різноманітних електронних пристроїв для дослідження принципів їх роботи. Такий підхід є універсальним, оскільки дозволяє проектувати будь-які стенди за допомогою однієї апаратної бази (персональний комп'ютер). Недоліком такого стенда є те, що студенти не мають можливості працювати із вимірювальним обладнанням. Відомий комп'ютеризований лабораторний стенд [2] для проведення лабораторних робіт з електроніки. Навчальний стенд по електроніці містить джерело вхідних сигналів, блок живлення, блок органів управління, пристрій комутації, блок електричних схем, що включають модельований функціональні вузли, які представлені у вигляді змінних накладних панелей, панель з контрольними гніздами, блок розгортання тимчасової осі відображуваних сигналів, блок захисту модельованих вузлів електричних схем від короткого замикання, джерело напруги. Як вимірювальний прилад використовується багатоканальний осцилограф. Недоліками цього стенда є обмежена спеціалізація даного пристрою, а саме необхідність створення окремого блока для кожної лабораторної роботи, можливість виходу стенда із ладу при неправильному підключенні елементів стенда. В основу корисної моделі поставлено задачу створення універсального лабораторного стенда з дисциплін, пов'язаних з електронікою, за допомогою якого можна досліджувати роботу різних електронних пристроїв на одній апаратній базі, вивчати закони електричних кіл, з можливістю використовувати реальну вимірювальну техніку. Поставлена задача вирішується за рахунок використання персонального комп'ютера, мікроконтролера та програмованої логічної інтегральної схеми, що формує на виходах сигнали напруги, попередньо змодельовані на персональному комп'ютері. Універсальний лабораторний стенд (УЛС) являє собою багатоканальний генератор сигналів довільної форми. Для кожної лабораторної роботи за допомогою комп'ютерних засобів моделювання створюється набір таблиць даних, кожна з яких відповідає осцилограмі напруги чи струму на певному елементі електричного кола. Ці сигнали, за допомогою мікропроцесорних пристроїв, програмованих інтегральних схем, цифро-аналогових перетворювачів (ЦАП) формується на вихідних контактах стенда. УЛС працює наступним чином (див. креслення). Користувач встановлює режим роботи схеми за допомогою перемикачів, що знаходяться на зовнішній панелі стенда. Кожний перемикач в залежності від типу досліджуваного пристрою відповідає за певний параметр схеми(наприклад, опір навантаження, вхідна напруга), і має кілька дискретних положень. Інформація про положення перемикачів надходить до мікроконтролера, і цією комбінацією визначається режим роботи пристрою. Процесор передає інформацію про стан перемикачів до ПЛІС, яка починає одночасно генерувати на виходах сигнали, що відповідають даному режиму. Виходи ПЛІС під'єднанні до АЦП, які перетворюють цифрові сигнали у аналогові. Аналогові сигнали надходять на вихідні клеми стенда, до яких безпосередньо підключається вимірювальна апаратура, така як осцилограф, вольтметр тощо. Кожна пара клем може використовуватись для вимірювання напруги або струму. Персональний комп'ютер необхідний для запису осцилограм у пам'ять ПЛІС, та програмування мікроконтролера. Такий лабораторний стенд для дисциплін, пов'язаних із дослідженням роботи електронних пристроїв дозволяє реалізовувати лабораторні роботи, пов'язані із вивченням, наприклад, теорії електричних кіл, пристроїв силової електроніки (випрямлячі, інвертори, широтно-імпульсні перетворювачі, стабілізатори). Таким чином досягається універсальність (можливість моделювання різних пристроїв на одному стенді), економічність (відсутність витрат на досліджувані в ході роботи компоненти), практичність (необхідність роботи з реальними вимірювальними пристроями). Джерела інформації: 1. О.Г. Брылина, М.В. Гельман, М.М. Дудкин, Силовая электроника. Учебное пособие к виртуальным лабораторным работам. - Южно-Уральский государственный университет, Челябинск 2012. 2. Пат. RU 2067779, МПК, G09B23/18, 10.10.1996, Учебный стенд по электронике. 1 UA 97173 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Універсальний лабораторний стенд, що складається із блока живлення, блока вихідних клемм, багатоканального осцилографа, який відрізняється тим, що містить персональний комп'ютер, мікроконтролер та програмовану інтегральну логічну схему, яка формує на виходах сигнали напруги, попередньо змодельовані на персональному комп'ютері. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2