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一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2013-12-26
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2014-04-23
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2016-01-20
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2033-12-26
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201310729729.8 申请日 2013-12-26
公开/公告号 CN103680274B 公开/公告日 2016-01-20
授权日 2016-01-20 预估到期日 2033-12-26
申请年 2013年 公开/公告年 2016年
缴费截止日
分类号 G09B23/18 主分类号 G09B23/18
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 0
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN201335866Y、CN202749304U、CN101739875A、CN201355444Y、CN202815158U 被引证专利
专利权维持 7 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 江苏大学 当前专利权人 江阴智产汇知识产权运营有限公司
发明人 潘天红、谢华、盛占石 第一发明人 潘天红
地址 江苏省镇江市学府路301号 邮编 212013
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 江苏省 申请人所在市 江苏省镇江市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
江苏纵联律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
戴勇
摘要
本发明公开了一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置,包括:微处理器MCU、8155芯片、24个继电器、24个续流二极管,24个三极管、48个接线端子、24个限流电阻、24个上拉电阻、通信模块、报警模块、和键盘模块。本发明采用了三极管驱动继电器的方式,使得电路结构简单、元器件少,成本低,可自动检测实验设备端子间的连线状况,有效地保护了元器件,可靠性高;采用智能化的检测装置,有效地降低了实验指导教师的工作量,检测装置一旦给出报警信息,可由学生自主查找问题,有效地提高了学生自行解决问题的能力,确保了教学质量。本发明可应用于所有教学用电类实验装置。
  • 摘要附图
    一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置
  • 说明书附图:图1
    一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置
  • 说明书附图:图2
    一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置
  • 说明书附图:图3
    一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-05-25 专利权的转移 登记生效日: 2021.05.13 专利权人由江苏大学变更为江阴智产汇知识产权运营有限公司 地址由212013 江苏省镇江市学府路301号变更为214400 江苏省无锡市江阴市澄江中路159号D501-3
2 2016-01-20 授权
3 2014-04-23 实质审查的生效 IPC(主分类): G09B 23/18 专利申请号: 201310729729.8 申请日: 2013.12.26
4 2014-03-26 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种电气类实验设备连接线自动检测装置,其特征在于包括:微处理器MCU、8155芯片、继电器Ji、续流二极管Di、三极管Qi、48个接线端子即接线端子TM、限流电阻Ri、上拉电阻R24+i、用于写入“实验装置端子正确接线方式”程序的通信模块(201)、用于接线错误指示的报警模块(202)、用于接受用户输入指令的键盘模块(203);i=1,2,…,24;M=
1,2,…,48;
所述微处理器MCU通过总线接口与8155芯片相连;
继电器Ji线圈与续流二极管Di并联,且一端与电源+12V连接,另一端与三极管Qi集电极相连;三极管Qi发射极接地,三级管Qi基极与限流电阻Ri相连,从而构成第i个回路,i=1,2,…,24,共24个回路;所述24个回路受微处理器MCU的P12端口控制;
继电器Ji的公共触点(2)与实验用接线端子T2×i-1连接,继电器常闭触点(3)与8155端口、以及上拉电阻R24+i一端相连,上拉电阻R24+i另一端与驱动电源VCC相连,继电器Ji常开触点(1)与另一个实验用接线端子T2×i连接,亦即:VCC、Ji,接线端子T2×i-1、接线端子T2×i、上拉电阻R24+i、8155端口PA0构成第i个输出电路,i=1,2,…,24;以此类推,总共
24路输出电路;
所述微处理器MCU通过总线设置8155芯片的PA0,PA1,…,PA7,PC0,PC1,PC2和PC3共12个端口作为输出口,8155芯片的PB0,…,PB7,PC4,…,PC7共12个端口作为输入口。

2.根据权利要求1所述的一种电气类实验设备连接线自动检测装置的方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一,将“实验装置端子正确接线方式”以计算机程序形式,通过通信模块(201)下载到微处理器MCU中;
第一接线板(101)的12个接线端子P分别与自动检测装置的12个接线端子T连接,以端子编号增序一一对应,亦即:P1-T2,P2-T6,…,P12-T46;第二接线板(102)的12个接线端子V分别与自动检测装置的另外12个接线端子T连接,以端子编号增序一一对应,亦即:
V1-T4,V2-T8,…,V12-T48;
步骤二,按实验要求,将需要接线的接线端子接好线之后,按下键盘模块(203),此时微处理器MCU根据预先写入的程序发送检查指令,按顺序设置 8155芯片的12个输出端口的某一输出口为低电平0,其余输出口为高电平1;然后依次读取12个输入端口的电平信号,若对应的输入口为低电平0,则接线正确,否则接线错误;若所有的输入口与输出口的电平完全对应,亦即接线正确;
步骤三,当接线正确时,微处理器MCU的P12则输出一个高电平,使得三极管Qi导通,i=1,2,…,24;继电器Ji线圈通电,i=1,2,…,24;对应的继电器Ji的公共触点(2)、常闭触点(3)断开,常开触点(1)、公共触点(2)点吸合,从而接线端子T2×m通过继电器J2×m-1的常开触点(1)、公共触点(2)与接线端子T2×m-1连接在一起,接线端子T2×m-1与接线端子T2×m+1通过导线Lm连接在一起,接线端子T2×m+1通过继电器J2×m的常开触点(1)、公共触点(2)与接线端子T2×m+2连接在一起;m=1,2,…,12,从而便实现了整个实验的正确连线;
步骤四,整个实验结束之后,按下键盘模块(203),微处理器MCU的P12输出一个低电平,使得三极管Qi关断,i=1,2,…,24;此时继电器线圈失去电流,触点连接状况恢复原样。

3.根据权利要求2所述的一种电气类实验设备连接线自动检测装置的方法,其特征在于:一旦某条连线发生错误时,亦即微处理器MCU检测到输入端口数据与预先设置数据不同,此时报警装置(202)发出报警信息,并且微处理器MCU的P12输出保持为低电平,此时三极管Qi不通,于是继电器Ji的线圈断开,继电器Ji的触点的吸合情况不发生任何改变,整个系统便保持断路状态,进而保护元器件,避免了元器件由于接线出错而烧毁的情况;所述i=1,2,…,24。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置,具体涉及一种基于微处理器MCU控制的、智能化的、自动判别接线正确与否的装置,属于电气工程领域。

背景技术

[0002] 实验是研究自然科学的一种重要方法,电气类实验在大学本科教学环节中尤其重要,除了进一步巩固理论知识外,还可培养学生掌握实验技能,为将来从事工程技术工作打好必要的基础。完成电气类实验的首要步骤就是电路之间的接线,在实验教学过程中,经常出现由于学生接线错误而导致电路或者元器件被烧毁的现象,造成财产损失,甚至出现事故。
[0003] 现有的实验教学,基本上都采用学生先接线,再由实验教师检查是否有误,然后再容许学生进行相关实验内容。这种检查方法,耗时耗力,效率低下,且无法彻底地排除人为因素的影响。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置,以提高效率、降低成本、提高可靠性。
[0005] 为了解决以上技术问题,本发明采用的具体技术方案如下:
[0006] 一种电气类实验设备连接线自动检测装置,其特征在于包括:微处理器MCU、8155芯片、继电器Ji、续流二极管Di、三极管Qi、48个接线端子即接线端子TM、限流电阻Ri、上拉电阻R24+i、用于写入“实验装置端子正确接线方式”程序的通信模块201、用于接线错误指示的报警模块202、用于接受用户输入指令的键盘模块203;i=1,2,…,24;M=1,2,…,48;
[0007] 所述微处理器MCU通过总线接口与8155芯片相连;
[0008] 继电器Ji线圈与续流二极管Di并联,且一端与电源+12V连接,另一端与三极管Qi集电极相连;三极管Qi发射集接地,三级管Qi基极与限流电阻Ri相连,从而构成第i个回路,i=1,2,…,24,共24个回路;所述24个回路受微处理器MCU的P12端口控制;
[0009] 继电器Ji的常闭触点一端与实验用接线端子T2×i-1连接,另一端与8155端口、以及上拉电阻R24+i一端相连,上拉电阻R24+i另一端与驱动电源VCC相连,继电器Ji常开触点1与另一个实验用接线端子T2×i连接,亦即:VCC、Ji,接线端子T2×i-1、接线端子T2×i、上拉电阻R24+i、8155端口PA0构成第i个输出电路,i=1,2,…,24;以此类推,总共24路输出电路;
[0010] 所述微处理器MCU通过总线设置8155芯片的PA0,PA1,…,PA7,PC0,PC1,PC2和PC3共12个端口作为输出口,8155芯片的PB0,…,PB7,PC4,…,PC7共12个端口作为输入口。
[0011] 根据所述的一种电气类实验设备连接线自动检测装置的方法,其特征在于包括以下步骤:
[0012] 步骤一,将“实验装置端子正确接线方式”以计算机程序形式,通过通信模块201下载到微处理器MCU中;
[0013] 第一接线板101的12个接线端子P分别与自动检测装置的12个接线端子T连接(以端子编号增序一一对应,亦即:P1-T2,P2-T6,…,P12-T46);第二接线板102的12个接线端子V分别与自动检测装置的另外12个接线端子T连接(以端子编号增序一一对应,亦即:V1-T4,V2-T8,…,V12-T48);
[0014] 步骤二,按实验要求,将需要接线的接线端子接好线之后,按下键盘模块203,此时微处理器MCU根据预先写入的程序发送检查指令,按顺序设置8155芯片的12个输出端口的某一输出口为低电平0,其余输出口为高电平1;然后依次读取12个输入端口的电平信号,若对应的输入口为低电平0,则接线正确,否则接线错误;若所有的输入口与输出口的电平完全对应,亦即接线正确;
[0015] 步骤三,当接线正确时,微处理器MCU的P12则输出一个高电平,使得三极管Qi导通,i=1,2,…,24;继电器Ji线圈通电,i=1,2,…,24;对应的继电器Ji的常闭触点2、常闭触点3断开,常开触点1、常开触点2点吸合,从而接线端子T2×m通过接线端子J2×m-1的触点1、触点2与接线端子T2×m-1连接在一起,接线端子T2×m-1与接线端子T2×m+1通过导线Lm连接在一起,接线端子T2×m+1通过继电器J2×m的触点1、触点2与接线端子T2×m+2连接在一起;m=1,2,…,12,从而便实现了整个实验的正确连线;
[0016] 步骤四,整个实验结束之后,按下键盘模块203,微处理器MCU的P12输出一个低电平,使得三极管Qi关断,i=1,2,…,24;此时继电器线圈失去电流,触点连接状况恢复原样。
[0017] 一旦某条连线发生错误时,亦即微处理器MCU检测到输入端口数据与预先设置数据不同,此时报警装置202发出报警信息,并且微处理器MCU的P12输出保持为低电平,此时三极管Qi不通,于是继电器Ji的线圈断开,继电器Ji的触点的吸合情况不发生任何改变,整个系统便保持断路状态,进而保护元器件,避免了元器件由于接线出错而烧毁的情况;所述i=1,2,…,24。
[0018] 本发明具有有益效果。本发明采用了三极管驱动继电器的方式,使得电路结构简单、元器件少,成本低,可自动检测端子的连接状况,有效地保护了元器件,可靠性高,实现了精确化控制;本发明采用智能检测装置,有效地降低了实验教师的工作量,一旦出现状况可由学生自主查找问题,有效地提高了学生自行解决问题的能力,确保了教学质量。

实施方案

[0022] 下面结合附图及具体实施例,对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0023] 一种电气类实验设备连接线自动检测方法与装置,包括微处理器MCU、8155芯片、24个继电器,即继电器J1,继电器J2,…,继电器J24;24个续流二极管,即继电器D1,继电器D2,…,继电器D24;24个三极管,即三极管Q1,三极管Q2,…,三极管Q24;48个接线端子T1,接线端子T2,…,接线端子T48、24个限流电阻,即限流电阻R1,限流电阻R2,…,限流电阻R24;24个上拉电阻即上拉电阻R25,上拉电阻R26,…,上拉电阻R48、通信模块201、报警模块202、按键模块203。
[0024] 所述微处理器MCU通过总线接口与8155芯片相连;
[0025] 其中,继电器Ji线圈与续流二极管Di并联,且一端与电源+12V连接,另一端与三极管Qi集电极相连;三极管Qi发射集接地,三级管Qi基极与限流电阻 Ri相连,从而构成第i个回路,所有24个回路受微处理器MCU的P12端口控制;i=1,2,…,24;
[0026] 其中,一继电器Ji的常闭触点一端与实验用接线端子T2×i-1连接,另一端与8155端口、以及上拉电阻R24+i一端相连,上拉电阻R24+i另一端与驱动电源VCC相连,继电器Ji常开触点1与另一个实验用接线端子T2×i连接,亦即:VCC、Ji,接线端子T2×i-1、接线端子T2×i、上拉电阻R24+i、8155端口PA0构成第i个输出电路,i=1,2,…,24;以此类推,总共24路输出电路;
[0027] 所述微处理器MCU通过总线设置8155芯片的PA0,PA1,…,PA7,PC0,PC1,PC2和PC3共12个端口作为输出口,8155芯片的PB0,…,PB7,PC4,…,PC7共12个端口作为输入口。
[0028] 通信模块201用于写入“实验装置端子正确接线方式”程序;
[0029] 报警模块202用于接线错误指示;
[0030] 键盘模块203用于接受用户输入指令;
[0031] 实验前,预先将“实验装置端子正确接线方式”以计算机程序形式,通过通信模块201下载到微处理器MCU中。
[0032] 如图2所示,实验前,第一接线板101的接线端子Pj与自动检测装置的接线端子T4×j-2连接;第二接线板102的接线端子Vj,与自动检测装置的接线端子T4×j连接;第一接线板101的接线端子Pj、接线端子Tj、接线端子Tj+1、接线端子Tj+2、接线端子Tj+3,以及第二接线板102的接线端子Vj为一组,j=1,2,…12,以此类推,共有12组。
[0033] 如图2所示,自动检测装置虚线方框内,黑实心的接线端子T2×i-1,为学生实验时,需要接线的端子,i=1,2,...24。
[0034] 如图1所示,按实验要求接线,接线端子T2i-1通过导线与接线端子T2i+1,i=1,2,…,23;按下键盘模块203,此时微处理器MCU根据预先写入的程序发送指令,如图3所示,按顺序设置8155芯片的PA0,…,PA7,PC0,…,PC3总共12个输出端口的某一输出口为低电平0,其余输出口为高电平1;然后依次读取PB0,…,PB7,PC4,…,PC7总共12个输入端口的电平信号,若对应的输入口为低电平0,则接线正确,否则接线错误。
[0035] 若对应的输入口,输出口的电平完全对应,亦即接线正确,微处理器MCU的P12则输出一个高电平,使得三极管Q1至Q24导通,继电器J1至继电器J24导通,对应的继电器J1至继电器J24的常闭触点2、常闭触点3断开,常开触点1、常开触点2点吸合,从而接线端子T2通过J1的触点1、触点2与黑实心接线端子T1连接在一起,黑实心接线端子T1、黑实心接线端子T3通过导线L1连接在一起,黑实心接线端子T3通过继电器J2的触点1、触点2与接线端子T4连接在一起;其余11组电路电气的连线情况与如上所述相同,从而便实现了整个实验的正确连线。
[0036] 整个实验结束之后,通过按键模块203使得整个系统断开,此时继电器线圈失去电流,触点连接状况恢复原样。
[0037] 一旦某条连线发生错误时,亦即微处理器MCU检测到的输入端口数据与预先设置数据不同,此时报警装置202发出报警信息,并且微处理器MCU的P12输出保持为低电平,此时三极管Q1至三极管Q24不通,于是继电器J1至继电器J24的线圈断开,继电器J1至继电器J24的触点的吸合情况不发生任何改变,整个系统便保持断路状态,进而保护元器件,避免了元器件由于接线出错而烧毁的情况。
[0038] 本发明的工作过程如下:
[0039] 1、软件写入:实验教师根据实验过程中的接线情况,通过PC机,利用自动检测接线情况装置的通信模块201,向微处理器MCU中写入正确的接线情况数据,如图3所示的输出值。
[0040] 2、连线:实验前中,教师预先将自动检测接线情况装置的外侧接线端子连好线,如图2所示。学生在实验过程中负责连接自动检测装置的内侧接线端子,如图2所示虚线框内的接线端子。
[0041] 3、自动检测:接线完成后,按下键盘模块203,微处理器MCU通过总线控制8155芯片的输出口PA0至PA7及PC0至PC3依次改变电平变化,如图3所示。微处理器MCU通过总线检测8155芯片的输入口PB0至PB7及PC4至PC7输入的电平变化,并将其与如图3所示的输入口的数据进行比较。当接线无误时,二者数据完全相同,此时微处理器MCU的P12口将输出高电平,使得三极管Q1至三极管Q24导通,从而继电器J1至继电器J24的线圈通电,继电器J1至继电 器J24的触点由原来的触点2、触点3相连转变为触点1、触点2相连,进而自动检测接线情况的装置的虚线框内的黑实心接线端子与其外侧的接线端子连接在一起,例如图2中的接线端子T2×j、接线端子T2×j-1连接在一起,再通过导线又与接线端子T2×j+1、接线端子T2×j+2连接在一起,而101装置的接线端子Pj又与接线端子T2×j连在一起,102装置的接线端子Vj与接线端子T2×j+2连接在一起,进而使得左侧的接线端子Pj与右侧的接线端子Vj连接在一起,此处j=1,2,…,12,从而实现了正确的连线。如果接线有误,微处理器MCU检测到8155芯片的输入端PB0至PB7及PC4至PC7的电平变化与其预先写入的电平变化有区别,于是保持微处理器MCU的P12端输出为低电平,于是使得继电器J1至继电器J24线圈不通电,从而使得左侧的接线端子Pj与右侧的接线端子Vj断开,j=1,2,…12,有效地保护了电路,避免了元器件的损坏。

附图说明

[0019] 图1是本发明的自动检测装置的结构图。
[0020] 图2是本发明的自动检测装置的连线图。
[0021] 图3是本发明的微处理器MCU输入输出口PA、PB、PC的电平值。
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