[实用新型]学生安全数控电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种集中控制式学生安全数控电源系统 

背景技术

中学物理实验特别是电学实验时，需要使用可以精确控制输出并且拥有多种电压及电流输出类型的学生电源。同时，为了保证学生的人身安全及学校财产安全，学生电源系统应该具有过流保护、教师机控制各分立电源的功能。目前，实验室普遍配备的都是旋钮调压、指针指示电压的老式学生电源，这些学生电源存在电压输入不便捷、指示不直观、没有集中控制式管理功能等问题，在实验过程中容易引入人为误差且存在一定的安全隐患。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种集中控制式学生安全数控电源系统。其中教师机电源和学生机电源可以分别独立提供交、直流电压输出并具有过流保护功能；同时可以通过教师机统一控制学生机电压输出类型及电压值。 

本实用新型提供的技术方案是：一种集中控制式学生安全数控电源系统。其特征在于：包括学生数控电源教师机与学生机，其中教师机具有过流保护、漏电保护、刷卡开机、教师机电源输出以及控制学生机电源输出等功能；学生机具有过流保护、独立电源输出以及受控电源输出等功能。一套集中控制式学生安全数控电源系统由一台学生安全数控电源教师机和若干台学生机组成，教师机与学生机之间通过网线联接通信，教师机能够控制自身的电压及电流输出同时能够控制并锁定学生机的交直流电压输出。所述教师机由数控面板、电压输出主板及刷卡控制器组成，电压输出主板包括微控制器、电磁继电器、交流变压器、场效应管、电流传感器及直流稳压管等；所述学生机由数控面板和电压输出主板组成。 

按上述方案，所述数控面板采用按键式输入，LED数码管指示电压。 

按上述方案，所述教师机与学生机电压输出主板均采用交流变压器分4个绕组分别输送“2V”、“4V”、“8V”和“16V”四个不同的交流电压等级到4个独立的电磁继电器，通过微控制器控制与交流变压器绕组相连的电磁继电器导通与关闭，以输出合适的交流电压。通过控制不同的电压组合即可输出2-30V精确度为2V的交流电压；当输出类型为直流电压时，微控制器与场效应管相连的PWM管脚进入工作状态，通过PWM波的占空比控制场效应管的 导通及截止时间比例，作为开关电源输出设定的直流电压值。并且直流电压输出端与微处理器的模数转换接口相连，微处理器通过转换后的数字电压值判断当前输出的准确性，并通过PID算法动态调整PWM波的占空比进而调整直流电压输出，形成闭环控制，使得输出直流电压快速精确的稳定到设置的电压值。 

按上述方案，所述的教师机与学生机电压输出主板上的交流变压器均备有一个输送“1V”电压的绕组，在低电压大电流输出时，通过电磁继电器控制其导通可以进行电压补偿。 

按上述方案，所述教师机与学生机的输出端均装有电流传感器，能够准确检测当前工作电流。电流传感器通过模数转换接口与微控制器连接，当微控制器检测到电流的采样值超过相应输出的最大电流输出门限值后，微控制器会切断相应的输出，同时，主板微处理器会向面板微处理器发送复位输出指令，将面板当前的输出显示值复位，达到数字化检测的过流保护功能。 

本实用新型的有益效果为： 

1.本实用新型采用按键式电压设置输入及LED数码管显示，电压设定值输入便捷，指示直观，采用电压数字控制模式避免了传统旋钮式调节学生电源可能导入的误差； 

2.本实用新型具有集中控制功能，教师机与各台学生机均可独立进行电压设置与输出，同时教师机可以远程设置并锁定学生机电压输出，实现对各分立学生机组的集中控制； 

3.本实用新型教师机具有大电流输出功能，能提供最大40A的电流输出同时保持工作电压不变； 

4.本实用新型采用电流传感器进行电流检测，电流检测精度高，通过与微控制器配合使用，可以准确判断电压采样值是否超出当前输出状态下的最大电流输出门限，实现在不同输出级别下的智能过流保护功能。 

附图说明

图1学生安全数控电源教师机面板示意图 

图2学生安全数控电源学生机面板示意图 

图3学生安全数控电源教师机硬件示意图 

图4学生安全数控电源学生机硬件示意图 

图5学生安全数控电源教师机软件流程图 

图6学生安全数控电源学生机软件流程图 

具体实施方式