ZDS-I型智能電器實驗裝置

1、ZDSZDSI I 型智能電器實驗裝置型智能電器實驗裝置研研制制報報告告遼寧工程技術(shù)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院遼寧工程技術(shù)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院2007 年 8 月遼寧工程技術(shù)大學(xué)實驗室建設(shè)項目目目 錄錄一、智能電器實驗裝置的研制目的與意義一、智能電器實驗裝置的研制目的與意義.3二、智能電器實驗裝置的研制目標(biāo)二、智能電器實驗裝置的研制目標(biāo).5（一） 、基本研制目標(biāo).5（二） 、主要設(shè)計原則.5（三） 、主要實驗項目.6三、三、ZDS-IZDS-I 型智能電器實驗裝置的構(gòu)成及工作原理型智能電器實驗裝置的構(gòu)成及工作原理.8（一） 、實驗裝置的整機(jī)結(jié)構(gòu).8（二） 、實驗操作臺.9（三） 、實驗電源面板.

2、10（四） 、實驗分立件面板.11（五） 、實驗電路板.13四、智能電器實驗項目的實驗方案設(shè)計四、智能電器實驗項目的實驗方案設(shè)計.15（一） 、控制變壓器變比測量實驗.15（二） 、交流電壓傳感器特性測量實驗.17（三） 、交流電流傳感器特性測量實驗.18（四） 、交直流繼電器和真空接觸器特性實驗.20（五） 、交流固態(tài)繼電器特性實驗.22（六） 、數(shù)字量輸入通道實驗.24（七） 、數(shù)字量輸出驅(qū)動真空接觸器實驗.25（八） 、三相異步電動機(jī)起?？刂茖嶒?27（九） 、模擬量輸入通道實驗.29（十） 、電壓保護(hù)實驗.30（十一） 、電流保護(hù)實驗.35（十二） 、漏電閉鎖保護(hù)實驗.41（十三） 、

3、三相異步電動機(jī)遠(yuǎn)方控制實驗.45（十四） 、電動機(jī)運行參數(shù)計算機(jī)監(jiān)測實驗.50（十五） 、三相異步電動機(jī)聯(lián)機(jī)控制實驗.53（十六） 、三相異步電動機(jī)傳統(tǒng)控制電路設(shè)計.59（十七） 、三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)數(shù)字控制電路設(shè)計.60五、五、ZDS-IZDS-I 型智能電器實驗裝置的使用及維護(hù)型智能電器實驗裝置的使用及維護(hù).63（一） 、ZDS-I 型智能電器實驗裝置的使用方法.63（二） 、ZDS-I 型智能電器實驗裝置的維護(hù).65六、研制人員六、研制人員.69一、一、智能電器實驗裝置的研制目的與意義智能電器實驗裝置的研制目的與意義電器智能化控制是當(dāng)今國內(nèi)外工礦企業(yè)的的發(fā)展趨勢，電氣工程相關(guān)專業(yè)的大學(xué)

4、生、研究生有必要了解智能化工礦電器設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和基本原理，以及它所具有的傳統(tǒng)電器設(shè)備無法實現(xiàn)的功能，如通信、故障存儲與查詢、友好的人機(jī)交互界面等。智能電器及其相關(guān)課程是實踐性很強(qiáng)的專業(yè)理論課，為了增強(qiáng)智能電器課程的教學(xué)效果，智能電器課程需要配備相應(yīng)的實驗室并開設(shè)相應(yīng)的實驗項目，但是目前市面上卻缺少此類智能電器實驗設(shè)備。因此，研制一套智能電器實驗裝置就顯得由為重要。ZDS-I 型智能電器實驗裝置的研制，使其既具備智能電器的基本實驗功能，又可以模擬工礦智能電器設(shè)備的具有的工礦特色。該實驗裝置在硬件構(gòu)成、實驗內(nèi)容方面均做了充考慮，從根本上改變了以往實驗單純驗證理論的狀況，在加強(qiáng)工程實踐能力基礎(chǔ)訓(xùn)練

5、的同時,更有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。ZDSI 型智能電器實驗裝置具有操作安全、功能豐富、支持用戶二次開發(fā)的特點，可設(shè)置不同層次的實驗項目，借助相應(yīng)的程序，用戶既可以直接應(yīng)用本研制報告中所列的實驗項目，也可以利用一些常用的電力電子器件、高低壓電器器件、檢測元件設(shè)計出檢測技術(shù)、高低壓電器、電機(jī)拖動及微機(jī)接口等課程的實驗項目。此外，ZDSI型智能電器實驗裝置是開放式的實驗系統(tǒng)，它帶有在線調(diào)試器，它支持編程、在線調(diào)試和程序燒寫，除了完成教學(xué)實驗外，它還可以用作研究生的綜合設(shè)計性實驗系統(tǒng)或用作單片機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)系統(tǒng)，為開展學(xué)生科技活動和科研工作提供有利的硬件基礎(chǔ)。通過 ZDSI 型智能電器實驗裝

6、置可以設(shè)計出礦用智能型真空磁力起動器樣機(jī)，通過進(jìn)行樣機(jī)的連接實驗、功能演示，可以使學(xué)生深刻理解工礦企業(yè)廣泛應(yīng)用的智能型磁力起動器的基本結(jié)構(gòu)和基本原理，并認(rèn)識智能化電器設(shè)備操作簡便、可靠性高等優(yōu)點，這將有利于激發(fā)學(xué)生的科研興趣和增強(qiáng)他們的專業(yè)技能。本研制報告詳細(xì)介紹 ZDSI 型智能電器實驗裝置的研制過程與使用方法，并對本裝置能完成的部分實驗項目進(jìn)行設(shè)計。研制報告介紹的全部問題有如下幾個方面：第一介紹了智能電器實驗裝置的研制目的與意義；第二介紹智能電器實驗裝置的研制目標(biāo)與設(shè)計原則；第三主要介紹 ZDSI 型智能電器實驗裝置的組成、工作原理；第四介紹了智能電器實驗項目的設(shè)計，其中有基礎(chǔ)性實驗、綜合

7、性實驗和設(shè)計性實驗，可根據(jù)實際的教學(xué)需要來選擇實驗項目；第五介紹了 ZDS-I 型智能電器實驗裝置的使用及維護(hù)。附錄部分針對本智能實驗裝置的 PIC16F877A 微處理器做一簡要介紹，主要是以附表的形式列出此款 CPU 芯片的硬件資源、特殊功能寄存器以及指令系統(tǒng)等。此外，我們還制作光盤一張，內(nèi)含 PIC 單片機(jī)開發(fā)工具 MAPLAB 的安裝程序、PIC 單片機(jī)在線調(diào)試器 MAPLAB ICD2 中文使用手冊以及本書中所列實驗項目的源程序等資料。二、智能電器實驗裝置二、智能電器實驗裝置的研制目標(biāo)的研制目標(biāo)（一）（一） 、基本研制目標(biāo)、基本研制目標(biāo) ZDSI 型智能電器實驗裝置是遼寧工程技術(shù)大學(xué)

8、電氣與控制工程學(xué)院為了滿足智能電器及其相關(guān)課程的教學(xué)需要而研制的教學(xué)實驗設(shè)備。整套實驗裝置包括實驗操作臺和微型計算機(jī)等幾個組成部分。它能夠滿足電氣工程專業(yè)智能電器、低壓電器、檢測技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)等課程實驗教學(xué)的需要，可以開設(shè)如課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計（智能電器應(yīng)用、單片機(jī)開發(fā)等方面）等綜合性較強(qiáng)的實驗。該裝置應(yīng)功能豐富、性能價格比高、操作安全，維護(hù)方便，體積小巧、外形美觀，具有適合用作高校電氣專業(yè)本科生的實驗裝置的特點。（二）（二） 、主要設(shè)計原則、主要設(shè)計原則1 1、完善的安全保護(hù)措施、完善的安全保護(hù)措施應(yīng)設(shè)置過流及漏電保護(hù)；機(jī)殼可靠接地；設(shè)有自鎖的急停按鈕；實驗所有使用的電器接點以圖形符號的形

9、式接在面板的接線端子上；電機(jī)的轉(zhuǎn)動部分也做了良好的隔離；使用了標(biāo)準(zhǔn)的測試導(dǎo)線來作為實驗連接線，保證全部實驗的安全可靠。2 2、開放式設(shè)計、開放式設(shè)計裝置配備在線調(diào)試器，可用于調(diào)試和燒寫程序，支持用戶二次開發(fā)，當(dāng)用戶用作產(chǎn)品開發(fā)時，可以對程序進(jìn)行加密燒寫。3 3、實驗操作面板采用模塊化設(shè)計、實驗操作面板采用模塊化設(shè)計操作面板包括電源面板和分立件面板。電源面板由三相電源、直流電源、三相調(diào)壓器、常用儀表及控制開關(guān)組成；分立件面板上包括了礦山智能電器中常用的電器元件，在實驗過程中用戶只需根據(jù)實驗內(nèi)容選用相應(yīng)的元器件即可，充分體現(xiàn)出實驗項目設(shè)計的靈活性。4 4、實驗電路板功能豐富、實驗電路板功能豐富該電

10、路板上包含常用的數(shù)字集成電路，如光電耦合器、CPU 模塊、輸出口驅(qū)動芯片、大容量 FLASH 存儲芯片、高精度時鐘芯片、人機(jī)接口電路、RS232 及 RS485 通信接口電路等。此外，在電路板上為用戶預(yù)留了芯片接口、面包板等器件，方便于用戶進(jìn)行實驗項目的二次開發(fā)或創(chuàng)新設(shè)計。（三）（三） 、主要實驗項目、主要實驗項目ZDSI 型智能電器實驗裝置應(yīng)能夠完成智能電器及其相關(guān)課程的實驗項目。在此列出部分實驗項目包括 9 個基礎(chǔ)性實驗、6 個綜合性實驗和 2 個設(shè)計性實驗：基礎(chǔ)性實驗：基礎(chǔ)性實驗：1 1、控制變壓器變比測量實驗2 2、交流電壓傳感器特性測量實驗3 3、交流電流傳感器特性測量實驗4 4、交

11、直流繼電器和真空接觸器特性實驗5 5、交流固態(tài)繼電器特性實驗6 6、數(shù)字量輸入通道實驗7 7、 數(shù)字量輸出驅(qū)動真空接觸器實驗8 8、三相異步電動機(jī)起?？刂茖嶒? 9、模擬量輸入通道實驗綜合性實驗：綜合性實驗：1 1、電壓保護(hù)實驗2 2、電流保護(hù)實驗3 3、 漏電閉鎖保護(hù)實驗4 4、 三相異步電動機(jī)遠(yuǎn)方控制實驗5 5、電動機(jī)運行參數(shù)計算機(jī)監(jiān)測實驗6 6、三相異步電動機(jī)聯(lián)機(jī)控制實驗設(shè)計性實驗：設(shè)計性實驗：1 1、三相異步電動機(jī)傳統(tǒng)控制電路設(shè)計2 2、三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)數(shù)字控制電路設(shè)計上述實驗項目中，基礎(chǔ)性實驗的內(nèi)容主要包括認(rèn)識智能電器系統(tǒng)常用器件的特性，驗證簡單的控制電路和了解簡單的程序設(shè)計方法

12、，能在課堂上完成；綜合性實驗的內(nèi)容主要是針對礦山智能電器設(shè)備的典型保護(hù)功能，介紹其電路原理和實現(xiàn)方法，綜合性比較強(qiáng)，電路相對比較復(fù)雜，適合用作課程設(shè)計。設(shè)計性實驗是利用給定的電器元件進(jìn)行電路設(shè)計，實現(xiàn)某種功能，用于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，對于這種實驗，本書附有參考方案和相應(yīng)的程序。ZDSI 型智能電器實驗裝置除了能完成以上實驗項目外，還能完成以下實驗項目：電流互感器特性測量實驗整流電路特性實驗交流濾波器抑制高頻干擾實驗8255 接口實驗多路雙向模擬開關(guān)特性實驗DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換實驗集成運算放大器特性實驗用運放構(gòu)成典型運算電路實驗把直流繼電器改裝成數(shù)字時間繼電器電路設(shè)計接觸器分合閘時間測量電路

13、設(shè)計三、三、ZDS-IZDS-I 型智能電器實驗裝置的構(gòu)成及工作原理型智能電器實驗裝置的構(gòu)成及工作原理（一）（一） 、實驗裝置的整機(jī)結(jié)構(gòu)、實驗裝置的整機(jī)結(jié)構(gòu)ZDSI 型智能電器實驗裝置的外觀及總體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。由圖 1 可見，整套實驗裝置主要由實驗臺 1、實驗分立件面板 2、實驗電源面板 3、實驗電路板 4、計算機(jī)5 共五個模塊構(gòu)成。1實驗臺2實驗分立件面板3實驗電源面板4實驗電路板5計算機(jī)圖 1ZDSI 型智能電器實驗裝置外觀及總體結(jié)構(gòu)圖在以上五個模塊中，實驗臺 1 主要用來固定和裝設(shè)整套實驗裝置的所有元器件，起著固定、支撐的作用，同時也為用戶提供了實驗空間；實驗電源板 3、實驗操作面

14、板2 和實驗電路板 4 是實驗操作區(qū)域，也是整套實驗裝置的核心，用戶主要在這三個區(qū)域內(nèi)設(shè)計實驗內(nèi)容、連接實驗線路并完成實驗項目。其中實驗電源面板 3 在實驗中用來提供交直流電源；實驗操作面板 2 為以圖形符號表示分立元件，它們在實驗中作為實驗對象、開關(guān)元件或檢測元件，而實驗電路板 4 則主要構(gòu)成控制電路。微機(jī)系統(tǒng) 5 用來編寫、在線調(diào)試實驗程序以及系統(tǒng)升級，有時也作為實驗的一個元件，如在監(jiān)測實驗中作為接受終端設(shè)備。組成 ZDSI 型智能電器實驗裝置的每個模塊都由若干個部件構(gòu)成，而每個部件本身在整套實驗裝置中所起的作用也不盡相同。下面將針對該實驗裝置內(nèi)部的每個部分做出詳細(xì)介紹，以使用戶對其有更深

15、刻的了解。（二）（二） 、實驗操作臺、實驗操作臺1、結(jié)構(gòu)及功能實驗操作臺的主視圖如圖 2 所示，操作臺的各部分名稱及其功能如表 2-1 所示。 (a) 操作臺外觀圖 (b) 操作臺局部放大圖圖 2實驗操作臺結(jié)構(gòu)圖表 2-1 實驗操作臺各部分名稱及功能一覽表標(biāo)號名稱功能簡介及注意事項6裝置標(biāo)牌標(biāo)明實驗裝置的名稱和遼寧工程技術(shù)大學(xué)的?；?裝置銘牌標(biāo)明實驗裝置的基本參數(shù)：裝置名稱、額定電壓、外形尺寸、重量、研制單位及研制日期8實驗分立件面板、電源面板用圖形符號表示電源線路和實驗分立件，并在內(nèi)部把各元件的引腳接到面板的接線柱上9實驗裝置接地使操作臺的機(jī)殼接地。注：實驗操作前，必須確保實驗裝置已經(jīng)可靠接

16、地10電源插座三相四線制電源插座和單相電源插座各一個，用于為實驗臺外部的實驗設(shè)備提供工作電源 注：該電源不受漏電保護(hù)器 11 的控制11漏電保護(hù)器對整套實驗裝置進(jìn)行漏電保護(hù) 注：實驗操作前，必須先對其進(jìn)行合閘操作，此時總電源燈亮，三相電源進(jìn)線的接線柱帶電；為安全起見，實驗結(jié)束后應(yīng)立即斷開漏電保護(hù)器，切斷總電源12實驗裝置總電源進(jìn)線端將外部三相四線制電源引至漏電保護(hù)器的輸入端 注：接入該實驗電源前，必須確保此電源為三相四線制且額定電壓為 380V13實驗電路板實驗電路板為信號處理電路部分，在實驗中構(gòu)成控制電路，它具有獨立的電源開關(guān)14程序在線調(diào)試器與實驗電路板和微機(jī)配合使用，通過六芯電纜，對實驗

17、項目的源程序進(jìn)行燒寫和在線調(diào)試，具體使用方法見 ICD2 使用說明。15實驗臺桌面右側(cè)用于放置微機(jī)的顯示器、鼠標(biāo)等部件；前側(cè)為用戶做實驗提供實驗空間16抽屜放置實驗用標(biāo)準(zhǔn)插接線，實驗儀表及實驗工具等17鍵盤托盤放置計算機(jī)鍵盤18計算機(jī)主機(jī)擺放區(qū)放置計算機(jī)主機(jī)19交流調(diào)壓器擺放區(qū)放置三相交流調(diào)壓器，實現(xiàn)對輸入的 380V 交流電壓進(jìn)行調(diào)壓輸出（0450V）注：如果實驗使用調(diào)壓器，上電前必須檢查調(diào)壓器初始輸出是否符合實驗要求，以防電壓過高20交流真空接觸器、異步電動機(jī)擺放區(qū)單獨固定交流真空接觸器和三相異步電動機(jī)，有效隔離大功率傳動的部分，以確保操作安全，該區(qū)可增設(shè)電動機(jī)速度傳感器等元器件2、工作原

18、理在確保此實驗裝置的接地線可靠連接后，將整套裝置的總電源線接入外部三相四線制 380V 電源，閉合漏電保護(hù)器，三相電源即可引到電源面板上，此時總電源指示燈亮。（三）（三） 、實驗電源面板、實驗電源面板1、結(jié)構(gòu)及功能實驗電源面板結(jié)構(gòu)的主視圖如圖 3 所示，該面板各部分名稱及其功能如表 2-2 所示。圖 3 實驗電源面板外觀圖表 2-2 實驗電源面板各部分名稱及功能一覽表標(biāo)號名稱功能簡介及注意事項21總電源指示燈指明實驗裝置的漏電保護(hù)器已經(jīng)合閘，電源面板的三相四線制電源輸入端 23 處于帶電狀態(tài)2224V 直流電源產(chǎn)生 24V 直流電壓，輸出最大電流 1A 注：當(dāng)電源面板上電時，該電源也開始工作；

19、該電源的負(fù)極與實驗電路板的負(fù)極（地）是相連的 23電源進(jìn)線380V 三相四線制供電方式245A 熔斷器三個 5A 熔斷器對三相電路進(jìn)行過流保護(hù)25交流接觸器作為二級供電開關(guān)，受控于起動按鈕 34、急停按鈕 35，對實驗電源面板的供電狀態(tài)進(jìn)行控制26三相電源指示燈當(dāng)交流接觸器主觸點閉合，三個指示燈亮，表示實驗電源面板三相電源輸出端 27 處于帶電狀態(tài)27三相電源輸出端注：實驗電路必須把該輸出作為電源進(jìn)線，以便于在緊急情況下能利用急停按鈕斷電標(biāo)號名稱功能簡介及注意事項28三相交流調(diào)壓器的輸入端注：當(dāng)需要使用三相調(diào)壓器時，此端只能與三相電源輸出端 27 相連接29三相交流調(diào)壓器輸出端調(diào)壓輸出 AC

20、0450V，其中 U，V 兩相接有電壓表，顯示調(diào)壓器輸出電壓注：三相交流調(diào)壓器最大輸出電流為 4A30交流電壓表 1量程為 0450V，用于顯示三相交流調(diào)壓器 U、V 兩相的輸出電壓31交流電壓表 2量程為 0450V,供用戶在實驗過程中選用注：不要超量程使用該電壓表32交流電流表 1量程為 01A,供用戶在實驗過程中選用注：不要超量程使用該電流表33交流電流表 2量稱為 05A,供用戶在實驗過程中選用注：不要超量程使用該電流表34開機(jī)按鈕它是實驗電源面板工作電源的起動按鈕,在急停按鈕解鎖狀態(tài)下，按下開機(jī)按鈕，控制交流接觸器合閘，三相電源指示燈亮，使三相電源輸出端帶電 注：在急停按鈕處于閉鎖狀

21、態(tài)時，該按鈕無效。使用中，禁止旋轉(zhuǎn)或硬拔此按鈕，否則將損壞按鈕35急停按鈕它是實驗電源面板工作電源的停止按鈕,按下此按鈕交流接觸器分閘，切斷電源面板及電路板的工作電源。急停按鈕具有閉鎖功能，按下后，不馬上彈起，處于閉鎖狀態(tài)，此時開機(jī)按鈕無效；只有順時針擰過一個角度，急停按鈕自動彈起后才能解除閉鎖，此時開機(jī)按鈕有效 注：使用時，禁止逆時針旋轉(zhuǎn)或硬拔按鈕，否則將損壞按鈕2、工作原理在確保實驗裝置已經(jīng)可靠接地后，閉合漏電保護(hù)器 11，則裝置總電源指示燈 21 亮，表明 380V 三相四線制電源輸入端 23 已經(jīng)處于帶電狀態(tài)。在急停按鈕 35 解鎖狀態(tài)下，按下開機(jī)按鈕 34，則三相電源指示燈 26 亮

22、，表明三相電源輸出端 27 已經(jīng)處于帶電狀態(tài)，此時，24V 直流電源也處于工作狀態(tài)。當(dāng)用戶需要切斷實驗電源面板的工作電源時，只需按動急停按鈕即可。注：在急停按鈕處于閉鎖狀態(tài)時，開機(jī)按鈕無效。（四）（四） 、實驗分立件面板、實驗分立件面板實驗分立件面板各元器件之間相互獨立，并以圖形符號的形式表示，各元件的接線端都引到面板的接線柱上，易損壞的元件具有相應(yīng)的保護(hù)，用戶可以根據(jù)不同的實驗內(nèi)容，選用不同的實驗元器件，直觀方便，使用靈活。實驗分立件面板結(jié)構(gòu)圖如圖所示，該面板各部分的名稱及其參數(shù)說明如表 2-3 所示。圖 4 實驗分立件面板外觀圖表 2-3 實驗分立件面板各部分名稱及功能、參數(shù)一覽表標(biāo)號名稱

23、功能簡介及參數(shù)說明36交流電流傳感器組由三個相同的交流電流傳感器組成，實現(xiàn)由交流電流信號向直流電壓信號的變換輸入：AC 05A 輸出：DC 01V 工作電壓：DC 24V 37交流電壓傳感器組由三個相同的交流電壓傳感器組成，實現(xiàn)由交流電壓信號向直流電壓信號的變換輸入：AC 0100V 輸出：DC 01V 工作電壓：DC 24V38控制變壓器容量 100VA，一次側(cè)輸入為：AC 220V、380V 兩種電壓等級二次側(cè)輸出為：AC 6V、12V、24V、36V 四種電壓等級注：二次側(cè)的 0V 輸出端接有 3A 熔斷器，用于二次電流保護(hù)39電流互感器組由兩個相同的電流互感器組成，實現(xiàn)由大電流向小電流

24、交流信號的變換輸入：AC 30A 輸出：AC 5V 注：使用時禁止電流互感器二次開路40整流器模塊起整流作用，35A41交流濾波器起濾波作用，250V/6A42報警器工作電壓：AC 220V43交流真空接觸器額定參數(shù)：660V/1140V 80A 線圈工作電壓：AC 36V44交流真空接觸器合閘指示燈指示交流真空接觸器 43 主觸點的工作狀態(tài)，主觸點閉合則該指示燈亮45三相異步電動機(jī)380V/370W，星型接法，內(nèi)部設(shè)有過壓吸收電路標(biāo)號名稱功能簡介及參數(shù)說明46直流繼電器 1觸點：250V/10A 線圈電壓：DC 24V，線圈續(xù)流二極管已內(nèi)部連接47交流繼電器觸點：250V/10A 線圈電壓：

25、AC 220V，線圈壓敏電阻已內(nèi)部連接48直流繼電器 2觸點：250V/10A 線圈電壓：DC 24V，線圈續(xù)流二極管已內(nèi)部連接49交流固態(tài)繼電器輸入：DC 332A 輸出：AC 380V/10A，輸出端內(nèi)設(shè)過壓吸收電路50遠(yuǎn)控開關(guān)包括遠(yuǎn)控起動按鈕 52、遠(yuǎn)控停止按鈕 51 和 5K、2K、200 歐三個檢測電阻，電阻的功率為 1/4W51遠(yuǎn)控停止按鈕常開 注：使用時，禁止旋轉(zhuǎn)或硬拔按鈕，否則將損壞按鈕52遠(yuǎn)控起動按鈕常開 注：使用時，禁止旋轉(zhuǎn)或硬拔按鈕，否則將損壞按鈕以上所有分立元件，在實驗過程中，要在其額定參數(shù)條件使用。（五）（五） 、實驗電路板、實驗電路板實驗電路板外觀圖如圖 5 所示，

26、電路板各部件的名稱及其參數(shù)說明如表 2-4 所示。圖 5 實驗電路板外觀圖表 2-4 實驗電路板模塊各部件名稱及功能一覽表標(biāo)號名稱功能簡介及注意事項53電路板工作電源區(qū)該區(qū)由電源開關(guān)、電路板電源指示燈和電路板電源輸出接線端幾個元器件構(gòu)成，為電路板提供5V、15V 三種工作電源和地 GND注:電路板的工作電源可獨立控制，電路板電源開關(guān)接通時，電路板電源指示燈亮，電路板上電標(biāo)號名稱功能簡介及注意事項54插接線轉(zhuǎn)換接口組由 18 個標(biāo)準(zhǔn)插接線轉(zhuǎn)換接口構(gòu)成,而每個轉(zhuǎn)換接口內(nèi)的兩個插接孔之間已經(jīng)在電路板內(nèi)部接好，主要用來實現(xiàn)操作面板中的 6 與電路板中的 1 兩種標(biāo)準(zhǔn)接口之間的轉(zhuǎn)換55光電耦合芯片組由

27、3 片光電耦合芯片 TLP-521 構(gòu)成，分別記為 TLP-521(1)、TLP-521（2）和 TLP-521（3）注：光電耦合 TLP-521(1)、TLP-521（2）芯片和 TLP-521（3）在電路板內(nèi)部的連接方式不相同（見圖 6）568255 芯片組由兩片 8255 芯片構(gòu)成，分別記為 8255（1）和 8255（2）,屬于單片機(jī)的 I/O 引腳擴(kuò)展芯片。8255（1）的 C 口已被用作鍵盤接口，8255（2）的 B 口已被用作液晶顯示器接口,故不能再做其它用途注：兩片 8255 芯片的 RESET、VCC 和 GND 引腳以及 VCC 與 GND 之間的去耦電容在電路板內(nèi)部已經(jīng)接

28、好，兩片 8255 的數(shù)據(jù)線 D0D7 也已經(jīng)連接到 PIC16F877A 的 RD 端口57PIC16F877A 芯片作為微處理器的 PIC16F877A 芯片是整個實驗電路板的核心元件注：此芯片的 VCC 和 GND 引腳、VCC 與 GND 之間的去耦電容、晶振系統(tǒng)、復(fù)位系統(tǒng)及其與在線調(diào)試器端口之間的連接都已在電路板內(nèi)部接好；芯片的 34 和 35 引腳已被接至 OCMJ 系列液晶顯示器，芯片的 RD 端口被用作 8255 芯片組的數(shù)據(jù)線，故這些端口不能再做其它用途 58 主要外圍芯片主要包括存儲芯片 FM24C64、時鐘芯片 HT1380、多路開關(guān) CD4051芯片、測量放大器芯片 A

29、D620、反相驅(qū)動芯片 ULN2003、MAX232 和MAX485 通信接口芯片 注：以上芯片電源與地（GND）均已連接，且部分引腳也已經(jīng)連接，詳細(xì)連接情況請參照附六59OCMJ 系列液晶顯示器模塊此模塊主要由 OCMJ 系列液晶顯示器、顯示器的復(fù)位按鈕、去耦電容和背光調(diào)節(jié)電位器構(gòu)成注：該模塊已在電路板內(nèi)部接好，占用 8255（2）B 口，用戶不必自行連接。一旦接通了電路板的工作電源，則液晶顯示器的背光燈亮，如果需要改變此顯示器的背光亮度，只需調(diào)節(jié)該顯示器附近的電位器6044 鍵盤模塊此模塊主要由 16 個獨立的小按鍵構(gòu)成注：該模塊已在電路板內(nèi)部接好，占用 8255（1）C 口，用戶不必自行

30、連接。61在線調(diào)試器接口由一個 6 芯水晶座接口構(gòu)成，連接微處理器 PIC16F877A 芯片 57 和在線調(diào)試器 14，實現(xiàn)對實驗源程序的編譯和在線調(diào)試功能62實驗擴(kuò)展模塊該模塊配備了實驗面包板 1 塊、8 位撥碼開關(guān) 1 個、8 位 LED1 個、七段數(shù)碼管 2 片、DIP16 芯片座 3 組、DIP8 芯片座 1 組、D/A 轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 和運放芯片 LM324 各 1 片、1 個通信接口 DB9 以及常用的電阻、電位器、電容和二極管等元器件。用戶可以根據(jù)需要擴(kuò)展實驗項目注：LM324 芯片和 DAC0832 芯片的電源和地引腳在電路板內(nèi)部沒有連接，使用時需用戶自己連接標(biāo)號名

31、稱功能簡介及注意事項63中繼接口共有 26 個 1 的標(biāo)準(zhǔn)插接座，它們在電路板上分 3 組進(jìn)行布局，第一組由 10 個插接座組成，位于 DAC0832 芯片的右側(cè)；第二組由8 個插接座組成，位于芯片 ULN2003 和芯片 CD4051 之間；第三組由8 個插接座組成，位于芯片 LM324 和芯片 MAX232 之間。中繼接口的作用是：當(dāng)在實驗電路板上連接實驗線路的過程中，因某個插接座上并聯(lián)連接的插接線過多而造成實驗操作不方便時，或者當(dāng)實驗線路中某些實驗線路過長而造成單根標(biāo)準(zhǔn)插接線的長度不夠時，可以通過這些接口進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)接(a)光耦芯片 TLP521(1)、(2)的電路連接圖 (b)光耦芯片

32、TLP521(3)的電路連接圖 (c)電路板上光耦芯片 TLP521(1)、(2)的外觀符號 (d)電路板上光耦芯片 TLP521(3)的外觀符號(1)5K4 電阻排 (2)光電耦合器芯片 (3)8 個 1 的標(biāo)準(zhǔn)插接座圖 6電路板模塊中三片光電耦合器芯片的連接電路及其外觀符號圖在實驗電路板模塊中，光電耦合芯片組 55 中三片 TLP521 芯片具有兩種不同的電路連接方式，為更好地了解每種連接方式，有必要對其詳述。電路板中三片光電耦合芯片的連接電路及其外觀符號圖如圖 6 所示。在實驗電路板內(nèi)部是按圖 6 中的(a)、(b)圖進(jìn)行線路連接的，而(c)、(d)圖的外觀符號只起標(biāo)注和解釋作用，而不起

33、電氣連接的作用，這樣的外觀符號一方面可以使學(xué)生更加深刻地理解光電耦合器的工作原理，另一方面也方便用戶連接實驗線路。四、智能電器實驗四、智能電器實驗項目的實驗方案設(shè)計項目的實驗方案設(shè)計（一）（一） 、控制變壓器變比測量實驗、控制變壓器變比測量實驗實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模?、掌握控制變壓器的結(jié)構(gòu)和基本特性。2、掌握控制變壓器變比的測量方法。3、學(xué)會使用控制變壓器。實驗儀器和設(shè)備實驗儀器和設(shè)備：序號設(shè)備名稱及參數(shù)數(shù)量在實驗中的用途1控制變壓器（100VA 輸入：380/220V,輸出：6/12/24/36V）1 臺實驗對象2三相交流調(diào)壓器（3KVA，4A）1 臺調(diào)節(jié)控制變壓器的輸入電壓3萬用表1 塊測量控

34、制變壓器的輸出電壓原理簡述原理簡述：控制變壓器與普通變壓器有著相同的基本結(jié)構(gòu)，如圖 1 所示。一次線圈和二次線圈繞在同一個鐵心上，一次側(cè)電壓 U1以電磁耦合的方式在二次側(cè)產(chǎn)生電壓 U2，在鐵心不飽和的情況下，U1與 U2的比值關(guān)系由兩個線圈的匝數(shù)決定，即,其中KNNUU2121K 稱為變壓器的變比，是變壓器最重要的參數(shù)之一。由于主要用于控制場合，控制變壓器與供電用的電力變壓器有一定的差別，它主要不是用于電能的傳送，而是用于電壓信號的轉(zhuǎn)換?？刂谱儔浩魅萘枯^小，一般具有多路電壓輸出，根據(jù)不同的應(yīng)用場合，輸入電壓也可以有多個電壓等級，如圖 2 所示?？刂谱儔浩鞯亩蝹?cè)電壓與一次側(cè)電壓之間有著良好的線

35、性關(guān)系，以適應(yīng)控制要求。在智能化電器設(shè)備中，控制變壓器常用于提供電壓信號，或者經(jīng)整流穩(wěn)壓后為電子電路提供直流電源，或者直接控制低壓電器設(shè)備如繼電器等。 圖 1 變壓器基本結(jié)構(gòu)圖 圖 2 多抽頭控制變壓器結(jié)構(gòu)圖控制變壓器在出廠時標(biāo)定了額定容量、一次側(cè)額定輸入電壓和二次側(cè)額定輸出電壓。在理論上，可以直接通過控制變壓器的標(biāo)定參數(shù)數(shù)據(jù)計算出它的各個變比 K，但是在實際應(yīng)用中，控制變壓器在輸入額定電壓時，實際輸出電壓與標(biāo)定的額定輸出電壓之間總會存在誤差。因此對于控制要求比較高的場合，特別是用作電壓信號處理時，需要對所采用的控制變壓器的變比進(jìn)行實際測量，并用實際測量值代替理論值。根據(jù)變比 K 的計算公式,

36、只要測量出控制變壓器的輸入電壓 U1和對應(yīng)的輸2 .1UUK 出電壓 U2,便可以求得控制變壓器的變比 K。實驗內(nèi)容和步驟實驗內(nèi)容和步驟：1、按照圖 3 在實驗臺上連接測量電路。圖 3 實驗線路連接圖2、上電前檢查線路，確保線路連接正確。三相調(diào)壓器歸零，同時將數(shù)字萬用表調(diào)到“交流 200V 檔” 。3、上電，逐漸升高三相調(diào)壓器的輸入電壓 U1，U1每升高 50V 時用數(shù)字萬用表測量控制變壓器各輸出端的電壓值，并填寫表 1。測量過程中，為提高測量精度，當(dāng)輸出電壓 U2小于 20V 時，可以將萬用表調(diào)到“交流 20V 檔” 。4、實驗完畢，斷電，調(diào)壓器歸零。拆除實驗連接線并整理實驗臺。表 1 38

37、0V 電壓等級時控制變壓器各輸出端的輸出電壓值輸入電壓 U1（V）()df(v)U1(V)501001502002503003506V 檔12V 檔24V 檔輸出電壓U2 (V)36V 檔（二）（二） 、交流電壓傳感器特性測量實驗、交流電壓傳感器特性測量實驗實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模?、理解交流電壓傳感器的特性及測量其轉(zhuǎn)換系數(shù)的方法。2、學(xué)會使用交流電壓傳感器。實驗儀器和設(shè)備實驗儀器和設(shè)備：序號設(shè)備名稱及參數(shù)數(shù)量在實驗中的用途1交流電壓傳感器（輸入：1 個實驗對象AC0100V；輸出：DC01V）2三相交流調(diào)壓器（3KV，4A）1 臺調(diào)節(jié)輸入電壓324V 直流電源（24V/1A）1 個交流傳感器的工作

38、電源4控制變壓器（100VA）1 臺限制輸入電壓在 050V5萬用表1 塊測量交流電壓傳感器的輸入電壓和輸出電壓原理簡述原理簡述：交流電壓傳感器是模塊化的交流電壓檢測元件，把交流電壓變壓后，經(jīng)過隔離轉(zhuǎn)換，輸出與被測電壓成正比的直流電壓、電流或頻率等可以直接由電子電路接收處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。采用交流電壓傳感器可以簡化信號處理電路。因此，它廣泛應(yīng)用于智能電器設(shè)備中，實現(xiàn)交流電壓的測量、監(jiān)視和保護(hù)等功能。本實驗采用的交流電壓傳感器在直流電源供電下，把輸入的交流電壓 U1,轉(zhuǎn)換成直流電壓 U2，設(shè)交流電壓的有效值為 U1，則，其中 K 為轉(zhuǎn)換系數(shù)，在傳感器12KUU的測量范圍內(nèi)，K 為常數(shù)。只要測量出 U

39、1和 U2，便可以求得 K。實驗內(nèi)容和步驟實驗內(nèi)容和步驟：1、按照圖 1 所示，連接實驗線路。圖 1 交流電壓傳感器特性測量實驗電路連接圖2、檢查實驗電路，確保三相交流調(diào)壓器歸零。3、實驗電路無誤后上電，萬用表撥到交流電壓檔，測量 A、B 兩點電壓，即交流電壓傳感器的輸入電壓 U1，順時針平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)三相調(diào)壓器的調(diào)壓旋鈕，使萬用表的示數(shù)逐漸增加，當(dāng)達(dá)到表 1 中的數(shù)值時，將萬用表撥到直流電壓檔后測量 a、b 兩點的電壓，即為交流電壓傳感器的輸出電壓 U2。注意：注意：在測量交直流電壓時，萬用表必須先換檔，再測量，否則將損壞萬用表。表 1 交流電壓傳感器測量數(shù)據(jù)表輸入電壓 U1（V）5101520

40、25303540輸出電壓 U2（V）iiiU12UK 轉(zhuǎn)換系數(shù)K8KK81ii4、實驗完畢。斷電后，將調(diào)壓器歸零，拆除實驗連接線，整理實驗臺。（三）（三） 、交流電流傳感器特性測量實驗、交流電流傳感器特性測量實驗實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模?、了解交流電流傳感器的特性及測量其轉(zhuǎn)換系數(shù)的方法。2、學(xué)會使用交流電流傳感器。3、學(xué)會使用鉗型電流表。實驗儀器和設(shè)備實驗儀器和設(shè)備：序號設(shè)備名稱及參數(shù)數(shù)量在實驗中的用途1交流電流傳感器（輸入：AC05A；輸出：DC01V）1 個實驗對象2三相交流調(diào)壓器（3KV，4A）1 臺調(diào)節(jié)電流324V 直流電源（24V/1A）1 個交流傳感器的工作電源4控制變壓器（100VA）

41、1 臺用作負(fù)載5鉗型電流表1 個測量傳感器的輸入電流6萬用表1 塊測量傳感器的輸出電壓原理簡述原理簡述：交流電流傳感器是模塊化的交流電流檢測元件，它與電流互感器的最大的不同是，它的輸出不是較小的交流電流，而是與輸入電流成正比的直流電壓或頻率等可直接由電子電路接收處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。采用交流電流傳感器可以簡化信號處理電路，因此它廣泛應(yīng)用于智能電器設(shè)備中，實現(xiàn)電流測量、監(jiān)視和保護(hù)等功能。本實驗采用的交流電流傳感器在直流電源供電下，把輸入的交流電流 i,轉(zhuǎn)換成直流電壓 U，設(shè)交流電流的有效值為 I，則，其中 K 為轉(zhuǎn)換系數(shù)，在傳感器的測量KIU 范圍內(nèi)，K 為常數(shù)。只要測量出 U 和 I，便可以求得 K

42、。實驗內(nèi)容和步驟實驗內(nèi)容和步驟：1、按照圖 1 所示，連接實驗線路。圖 1 交流電流傳感器特性測量實驗電路連接圖2、檢查實驗電路，確保三相交流調(diào)壓器歸零。將鉗型電流表撥到交流“20A”檔，并接到測量位置；將萬用表撥到“直流 2V 檔” 。3、確保實驗電路正確后上電，一邊觀察鉗型電流表的讀數(shù)，一邊順時針平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)三相調(diào)壓器的調(diào)壓旋鈕，使電流增加，當(dāng)電流達(dá)到表 1 中的數(shù)值時，用萬用表測量a、b 兩點的電壓 U，即為交流傳感器的輸出電壓。注意：注意：若調(diào)整調(diào)壓器時，鉗型電流表的讀數(shù)無明顯變化，停止旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器旋鈕，并檢查鉗型電流表測量位置是否正確。表 1 交流電流傳感器測量數(shù)據(jù)表輸入電流 I（A）0

43、.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.4輸出電壓 U（V）iiiIUK轉(zhuǎn)換系數(shù)K12KK121ii注意：注意：輸入電流不能超過 2.5A4、測量完畢。斷電后，將調(diào)壓器歸零，拆除實驗連接線，整理實驗臺。（四）（四） 、交直流繼電器和真空接觸器特性實驗、交直流繼電器和真空接觸器特性實驗實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模?、了解交直流繼電器的動作特性。2、認(rèn)識交流真空接觸器的結(jié)構(gòu)并理解其工作原理及動作特性。實驗儀器和設(shè)備實驗儀器和設(shè)備：序號設(shè)備名稱及參數(shù)數(shù)量在實驗中的用途1交流繼電器（線圈 220VAC）1 個實驗對象2直流繼電器（線圈 24VDC）1 個實驗對象3交流真空接觸器（驅(qū)動

44、電壓36VAC，1140V/660V， 80A）1 臺實驗對象424V 直流電源（24V/1A）1 個為直流繼電器線圈供電5控制變壓器（100VA）1 臺為真空接觸器線圈供電6實驗電路板1 塊提供指示燈7萬用表1 塊測量觸點通斷原理簡述原理簡述：交、直流繼電器為低壓開關(guān)電器，它們的額定觸點容量一般較小，主要用于低壓控制電路，利用繼電器可以實現(xiàn)信號電路對功率電路的控制。本實驗采用的交直流繼電器屬于電磁式，其結(jié)構(gòu)簡單，主要部件是電磁線圈，其實它就是一個電磁鐵，當(dāng)線圈上電后，電磁鐵產(chǎn)生吸力，通過傳動機(jī)構(gòu)使繼電器常閉觸點斷開、常開觸點閉合。本實驗利用指示燈來觀察繼電器觸點的動作特性。交流真空接觸器的基

45、本工作原理與繼電器相同，也屬于電磁式電器。由于真空接觸器的主觸點封閉于真空滅弧室內(nèi)，有很強(qiáng)的電流分?jǐn)嗄芰?，因此主觸點的容量較大，小的幾十安，大的上千安，同時它也帶有若干個輔助觸點。本實驗所用的交流真空接觸器可用于 660V 或 1140V 電壓等級，主觸點的額定電流為 80A。它的驅(qū)動電源為AC36V，經(jīng)自帶的整流橋后驅(qū)動線圈，再經(jīng)過傳動機(jī)構(gòu)帶動主觸點和輔助觸點動作：常閉觸點斷開，常開觸點閉合。本實驗利用萬用表測量交流真空接觸器觸點的通斷。實驗內(nèi)容和步驟實驗內(nèi)容和步驟：1 1、交流繼電器特性實驗、交流繼電器特性實驗(1)按照圖 1 所示，連接實驗線路。注意：注意：與交流繼電器線圈并聯(lián)的壓敏電阻

46、已在內(nèi)部連接，主要用于抑制交流繼電器分?jǐn)鄷r線圈產(chǎn)生的過電壓。圖 1交流繼電器特性實驗電路連接圖(2)檢查電路。(3)確認(rèn)電路連接正確后上電，觀察按鈕按下前后指示燈的變化。(4)實驗結(jié)束，斷電，拆除連接線。2、直流繼電器特性實驗、直流繼電器特性實驗(1)按圖 2 連接實驗線路。注意：注意：直流繼電器線圈反并聯(lián)的二極管已經(jīng)在內(nèi)部連接，主要用于分?jǐn)鄷r續(xù)流，以抑制線圈產(chǎn)生的過電壓。圖 2直流繼電器特性實驗電路連接圖(2)檢查電路。(3)確認(rèn)電路連接正確后上電，觀察按鈕按下前后指示燈的變化。(4)實驗結(jié)束，斷電，拆除連接線。3、交流真空接觸器特性實驗、交流真空接觸器特性實驗(1) 打開操作臺下面的小門，

47、觀察交流真空接觸器的外部結(jié)構(gòu)，包括真空滅弧室、驅(qū)動線圈和輔助觸點等。(2) 按圖 3 連接實驗電路。萬用表撥到“通斷測試檔” 。圖 3交流真空接觸器特性實驗電路連接圖(3) 檢查電路。(4)確認(rèn)電路連接正確，測量主觸點 a1,b1，輔助觸點 a2,b2,a3,b3的通斷情況。(5)實驗電路上電，再次測量主觸點 a1,b1，輔助觸點 a2,b2,a3,b3的通斷情況。(6)實驗結(jié)束，斷電，拆除連接線，整理實驗臺。（五）（五） 、交流固態(tài)繼電器特性實驗、交流固態(tài)繼電器特性實驗實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模?、了解交流固態(tài)繼電器的工作特性。2、學(xué)會使用交流固態(tài)繼電器。實驗儀器和設(shè)備實驗儀器和設(shè)備：序號設(shè)備名稱及

48、參數(shù)數(shù)量在實驗中的用途1固態(tài)繼電器（輸入：DC332，輸出：AC380V/10A）個實驗對象2交流繼電器（線圈 220AC）1 個負(fù)載3直流繼電器（線圈 24DC）1 個負(fù)載424V 直流電源（24V，1A）1 個固態(tài)繼電器的觸發(fā)輸入5實驗電路板1 塊提供指示燈原理簡述原理簡述：固態(tài)繼電器 SSR（Solid State Relay）是一種無觸點的電子開關(guān)，分為交流固態(tài)繼電器和直流固態(tài)繼電器兩種。固態(tài)繼電器與電磁式有觸點的繼電器相比，由于無觸點，它在分?jǐn)鄷r不產(chǎn)生火花，對外界干擾小。無電火花，對于那些用于易爆環(huán)境的設(shè)備尤其重要（如煤礦井下的設(shè)備） ，在這種場合，固態(tài)繼電器將成為首選對象。另外，固

49、態(tài)繼電器能與邏輯電路兼容，有良好的隔離性能，抗干擾能力強(qiáng)、開斷速度快和壽命長等特點。本實驗討論的對象是交流固態(tài)繼電器，它的輸出端只能接交流負(fù)載，否則無法正常工作。交流固態(tài)繼電器的工作原理可以用光控雙向晶閘管的原理來說明。它的輸入端與輸出端只通過光信號進(jìn)行連接，沒有物理連接，如圖 1 所示。當(dāng)輸入端加上直流電壓 U1,使發(fā)光二極管發(fā)光時，輸出側(cè)的雙向晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通，負(fù)載 Rl 得到電源電壓 U,即 Ul=U。當(dāng)輸入端失電，I1=0,發(fā)光二極管不發(fā)光，雙向晶閘管將失去觸發(fā)信號，但它不能馬上關(guān)斷，而只能在正弦電壓過零點附近關(guān)斷，如圖 2 所示。如果交流固態(tài)繼電器輸出端接有直流負(fù)載，它將只能觸發(fā)導(dǎo)通

50、而無法關(guān)斷。圖雙向光控晶閘管原理圖圖 2交流固態(tài)繼電器動作特性本實驗采用交直流兩種繼電器作為負(fù)載驗證交流固態(tài)繼電器的特性。實驗內(nèi)容和步驟實驗內(nèi)容和步驟：1、直流負(fù)載關(guān)斷失效實驗、直流負(fù)載關(guān)斷失效實驗(1)按圖 3 連接實驗電路。圖 3直流負(fù)載關(guān)斷失效實驗電路連接圖(2)檢查電路。(3)確認(rèn)電路連接正確后上電，觀察按鈕按下前后指示燈的變化，并記錄該現(xiàn)象。(4)實驗結(jié)束，斷電，拆除連接線。2、驅(qū)動交流負(fù)載實驗、驅(qū)動交流負(fù)載實驗(1)按圖 4 連接實驗電路。圖 4驅(qū)動交流負(fù)載實驗電路連接圖(2)檢查電路。(3) 確認(rèn)電路連接正確后上電，觀察按鈕按下前后指示燈的變化，并記錄該現(xiàn)象。(4)實驗結(jié)束，斷電

51、，拆除連接線，整理實驗臺。（六）（六） 、數(shù)字量輸入通道實驗、數(shù)字量輸入通道實驗實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模?、了解光電耦合器的工作特性。2、理解數(shù)字量輸入通道的構(gòu)成。3、了解 I/0 口擴(kuò)展的方法。實驗儀器和設(shè)備實驗儀器和設(shè)備：序號設(shè)備名稱及參數(shù)數(shù)量在實驗中的用途1按鈕（紅、綠）2 個產(chǎn)生數(shù)字量2實驗電路板1 塊連接控制電路3萬用表1 塊測量光電耦合器輸出原理簡述原理簡述：智能電器設(shè)備在系統(tǒng)運行時，要對開關(guān)、按鈕或其他一次設(shè)備的通斷狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，而這些設(shè)備產(chǎn)生的接通、分?jǐn)嘈盘柤撮_關(guān)量信號，必須通過相應(yīng)的變換電路轉(zhuǎn)換成與處理電路輸入電平相兼容的邏輯信號，才能被正確接收處理。有些開關(guān)信號來自高壓設(shè)備，電磁

52、干擾也較強(qiáng)。為了隔離高壓和避免干擾，在設(shè)計數(shù)字量輸入通道時要加入電隔離，常用光電隔離。此外，一臺智能電器設(shè)備要采集的開關(guān)量往往很多，而處理器的 I/O 口卻有限，這時只能采用 I/O 口擴(kuò)展芯片如 8255 來增加 I/O 口的數(shù)量。本實驗用兩個按鈕 K1 和 K2 產(chǎn)生開關(guān)信號，經(jīng)過 TLP521 光電隔離電路產(chǎn)生邏輯電平，送到 8255 接口電路，共用到 2 片 8255 芯片，其中 8255（1）用于擴(kuò)展開關(guān)量的輸入接口，而 8255（2）用于擴(kuò)展開關(guān)量的輸出接口，處理器定時掃描按鈕的狀態(tài)并顯示在顯示器上，如圖 1。實驗的主要程序流程圖如圖 2。圖 1 數(shù)字量輸入通道設(shè)計實驗電路接線圖說

53、明說明：上圖僅畫出控制芯片的必要連接線，部分引腳已在內(nèi)部連接好，欲知芯片的詳細(xì)連接情況，請參見附錄六。圖 2 數(shù)字量輸入實驗主要程序流程圖實驗內(nèi)容和步驟實驗內(nèi)容和步驟：1、按照圖 1 連接實驗電路。2、檢查電路。萬用表撥到直流電壓 20V 檔。3、確保電路正確無誤后上電。用萬用表測量按鈕按下前后 a,b 兩點的電壓,并觀察顯示器上的開關(guān)狀態(tài)變化。4、實驗完畢，斷電，拆除實驗連接線并整理實驗臺。（七）（七） 、數(shù)字量輸出驅(qū)動真空接觸器實驗、數(shù)字量輸出驅(qū)動真空接觸器實驗實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康模?、 理解數(shù)字量輸出電路的基本構(gòu)成。2、 掌握數(shù)字信號電路與功率電路接口的方法。實驗儀器和設(shè)備實驗儀器和設(shè)備：序

54、號設(shè)備名稱及參數(shù)數(shù)量在實驗中的用途1控制變壓器（100VA）1 個為真空接觸器線圈提供電源2交流真空接觸器（660/1140V，80A）1 臺控制對象324V 直流電源（24V，1A）1 個直流繼電器的工作電源4實驗電路板1 塊組成數(shù)字控制電路原理簡述原理簡述：數(shù)字量輸出電路是智能電器設(shè)備的控制電路中常用的電路。它輸出數(shù)字量，可用于顯示、報警或驅(qū)動其它負(fù)載。數(shù)字量輸出電路形式多樣，但均具有一個共同特點，即放大接口的驅(qū)動能力使數(shù)字信號可以驅(qū)動大功率的負(fù)載，有的數(shù)字量輸出電路還具有隔離功能，以保護(hù)信號處理電路。本實驗將在實驗電路板上連接控制電路，如圖 1。數(shù)字量由實驗電路板撥碼開關(guān) K 的開合產(chǎn)生

55、，ULN2003 為達(dá)林頓接口芯片，相當(dāng)于反相器，輸入高電平時，輸出端能灌入最大 500mA 的電流，它將直接驅(qū)動直流繼電器 KM2,用 KM2 的常開觸點來控制真空接觸器的線圈與控制變壓器的連接，從而達(dá)到控制真空接觸器的目的。當(dāng)撥碼開關(guān) K 斷開時，ULN2003 的 1 腳被 10K 電阻下拉為低電平，16 腳輸出高電平，直流繼電器線圈的 24電源無法灌入電流，常開觸點斷開，真空接觸器線圈與控制變壓器斷開，無法合閘；當(dāng)撥碼開關(guān) K 合上時，ULN2003 的 1腳為高電平，16 腳則輸出低電平，直流繼電器線圈的 24V 電源通過 16 腳形成回路，直流繼電器線圈上電，常開觸點吸合，真空接觸

56、器線圈與控制變壓器接通，真空接觸器合閘。圖 1數(shù)字量輸出驅(qū)動真空接觸器實驗電路連接圖說明：說明：本圖只畫出了控制芯片的必要連接線，欲了解芯片的詳細(xì)連接情況請參照附錄六。實驗內(nèi)容和步驟實驗內(nèi)容和步驟：1、按圖 1 連接實驗電路。2、檢查電路。3、確認(rèn)電路連接正確后，上電。撥動撥碼開關(guān) K,使真空接觸器合閘或分閘。4、實驗結(jié)束，斷電，拆除實驗連接線，整理實驗臺。（八）（八） 、三相異步電動機(jī)起?？刂茖嶒?、三相異步電動機(jī)起?？刂茖嶒瀸嶒?zāi)康膶嶒災(zāi)康模?、 學(xué)會綜合運用數(shù)字量輸入和輸出實現(xiàn)電動機(jī)起?？刂?。2、 理解數(shù)字控制電路的工作原理。3、 了解三相異步電動機(jī)起?？刂瞥绦蜍浖脑O(shè)計方法。實驗儀器和設(shè)

57、備實驗儀器和設(shè)備：序號設(shè)備名稱及參數(shù)數(shù)量在實驗中的用途1 三相異步電動機(jī)（380V370W）1 臺被控對象2真空接觸器（6601140V，80A）1 臺控制三相異步電動機(jī)3控制變壓器（100VA）1 臺為真空接觸器線圈提供電源4直流繼電器（線圈 24V,250V/10A）1 個控制真空接觸器線圈524V 直流電源（24V1A）1 個為直流繼電器線圈供電6按鈕（紅、綠）2 個用作起、停按鈕7實驗電路板1 塊連接控制電路原理簡述原理簡述：1、硬件電路分析、硬件電路分析本實驗要實現(xiàn)電動機(jī)起停的數(shù)字控制。實驗電路如圖 1 所示。圖中，三相電源經(jīng)過真空接觸器的主觸點與三相異步電動機(jī)相連，只要真空接觸器合

58、閘，電動機(jī)就可以運行。控制變壓器采用 220V 輸入，輸出為 36V，經(jīng)直流繼電器的常開觸點與真空接觸器線圈相連接。8255（2）RA0 引腳經(jīng)過反向驅(qū)動器 ULN2003 與直流繼電器線圈相連，處理器在 8255（2）的 RA0 引腳輸出高電平時，ULN2003 的 16引腳為低電平，24V 電源向它灌入電流，直流繼電器線圈 KM2 上電，常開觸點閉合，否則常開觸點斷開，從而控制真空接觸器的分閘與合閘。按鈕 QA、TA 和接觸器常開輔助觸點構(gòu)成三路開關(guān)信號，其中 QA 產(chǎn)生起動信號，TA 產(chǎn)生停止信號，真空接觸器的常開輔助觸點用于返回真空接觸器的開合狀態(tài)，這三個開關(guān)量經(jīng)光電隔離后產(chǎn)生邏輯電平

59、分別送到 8255（1）的 RB0、RB1 和 RB2 引腳，當(dāng)它們斷開時在相應(yīng)的引腳上產(chǎn)生邏輯“1”,閉合時產(chǎn)生邏輯“0” 。圖 1 三相異步電動機(jī)起?？刂茖嶒灲泳€圖說明說明：上圖僅畫出控制芯片的必要連接線，部分引腳已在內(nèi)部連接好，欲知芯片的詳細(xì)連接情況，請參見附錄六。2 2、軟件設(shè)計、軟件設(shè)計三相異步電動機(jī)起?？刂栖浖O(shè)計流程圖如圖 2 所示。程序首先對兩片 8255 擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始化，把 8255（1）的 B 口設(shè)置成輸入，8255（2）的 A 口設(shè)置成輸出，然后定時讀取 8255（1）的 B 口數(shù)據(jù)，為了防止干擾，程序加入消抖延時，只有前后兩次讀取的 B 口數(shù)據(jù)相同，才認(rèn)為數(shù)據(jù)有效，

60、否則無效。在處理有效的 B 口數(shù)據(jù)時，先判斷 8255（1）口的 B2 的值，因為它反映當(dāng)前真空接觸器狀態(tài)，如果 B21，即分閘狀態(tài)，則下一步判斷 B0,即是否有起動信號，若 B00，有起動信號，將向 8255（2）的 A0 引腳輸出 1,驅(qū)動直流繼電器，使真空接觸器合閘，電機(jī)運行；如果 B20，即合閘狀態(tài)，則下一步判斷 B1，即是否有停止信號，若B10，即有停止信號，將向 8255（2）A0 引腳輸出 0,使直流繼電器線圈斷電，真空接觸器分閘，電機(jī)停止運行。圖 2三相異步電動機(jī)起?？刂瞥绦蛄鞒虉D實驗內(nèi)容和步驟實驗內(nèi)容和步驟：1、按圖 1,連接實驗線路。2、檢查電路。3、確認(rèn)電路連接無誤后上電