CN111312040A - 一种带检测装置的电路分析实验箱及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种带检测装置的电路分析实验箱，包括实验箱和检测装置，实验箱一侧设有与箱内被测元件连接的检测接口，检测装置通过数据线与实验箱的检测接口连接，检测装置包括VXI总线主机箱及VXI仪器模块，VXI总线主机箱用于向VXI仪器模块提供VXI总线背板和工作电源，VXI仪器模块用于向箱内被测元件发送检测信号对其进行检测、并显示检测结果。该实验箱的用法包括将VXI仪器模块插到主机箱背板槽上、将检测装置与实验箱连接、下载测量、参数计算和显示程序、将检测装置与显示器连接、测试、对测量结果进行计算处理和判断。该实验箱既能满足电路分析实验的要求，又能对箱内电子元件做高效的检测，确保实验的精确性，成本低、效率高。

Description

一种带检测装置的电路分析实验箱及使用方法

技术领域

本发明涉及电工教学中的电路分析实验箱，尤其涉及一种带检测装置的DJ-DL8电路分析实验箱及使用方法。

背景技术

现有的DJ-DL8电路分析实验箱是用于学生学习《电路分析基础》这门课专用的实验设备，用于做课程相关实验，该实验箱正面印有实验用的电路图，背面配备有独立的电阻、电感、电容和电源，学生可依据电路图利用箱内的电子原件进行相关的电路分析实验；现有的DJ-DL8电路分析实验箱存在如下不足：

（1）该实验箱只具备做电路分析课程实验的功能，没有对实验箱内电子元件性能好坏的检测功能，目前还没有专门的设备和专门的软件，对实验箱全部电子器件做高效的检测；

（2）该实验箱上没有与自动检测装置的接口，无法使用具有检测功能的通用检测设备对实验箱内的电子元件进行检测，不利于检修维护；

（3）该实验箱电子元件数量大（有独立的电阻、电感、电容和电源共80个）， 如用传统的方法逐个检测，工作量大、效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带检测装置的电路分析实验箱及使用方法，以克服上述已有技术存在的不足。

本发明采取的技术方案是：

一种带检测装置的电路分析实验箱，包括实验箱，实验箱内配备有供实验用的电子元件，所述电子元件包括电阻、电容和电感，所述实验箱一侧设有与箱内电子元件连接的检测接口，包括公共端口和检测端口，所述公共端口接地，所述检测端口包括电阻检测端口R1、R2、R3…RM、电容检测端口C1、C2、C3…CN和电感检测端口L1、L2、L3…LP，实验箱内的电阻公共端接地，另一端分别接电阻检测端口R1、R2、R3…RM，实验箱内的电容公共端接地，另一端分别接电容检测端口C1、C2、C3…CN，实验箱内的电感公共端接地，另一端分别接电感检测端口L1、L2、L3…LP；

该电路分析实验箱还带有检测装置，所述检测装置为分离式检测装置，所述分离式检测装置通过数据线与实验箱的检测接口连接；

所述检测装置包括VXI总线主机箱及VXI仪器模块，所述VXI总线主机箱上设有背板槽和VXI总线，VXI总线主机箱的作用是向VXI仪器模块提供VXI总线背板和所需的工作电源，VXI仪器模块用于向箱内的电阻、电容和电感发送检测信号对其进行检测并显示检测结果；

所述VXI仪器模块包括VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块，所述VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块分别插在背板槽上、并通过背板槽上的VXI总线连接，VXI继电器矩阵开关模块通过数据线与实验箱的检测端口连接；

所述VXI测试控制机模块为VXI内嵌式测试控制机模块，该测试控制机模块与VXI总线相容并具有通用计算机能力和VXI总线系统资源管理能力、支持VXI总线字串行通信协议；其作用是：

（1）向系统提供共用资源以及系统的逻辑组态和管理服务，所述共用资源包括系统时钟和模块识别线，所述管理服务包括识别系统中所有的VXI总线器件、管理系统自测试和诊断序列、配置系统的地址空间、配置系统的命令者和从者层级、分配VME系统的IQR线和启动正常系统操作；

（2）通过VXI总线与VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块交互通信，并调动上述模块的资源完成测试工作；

所述VXI信号源模块用于产生波幅为2V、100Hz的正弦波信号，作为在检测过程中向被测电子元件施加的激励源；

所述VXI数字多用表模块用于测量交、直流电压和电流、电阻、电容、电感的量值；

所述VXI继电器矩阵开关模块用于将实验箱中的被测元件与VXI总线连接。

其进一步的技术方案是：

所述VXI总线主机箱采用HPE8401A机箱，VXI总线主机箱上设有标准电源和空气冷却系统并配置有显示器，所述VXI信号源模块为HPE1445A任意波形发生器，所述VXI数字多用表模块为HPE1410A数字多用表，所述VXI继电器矩阵开关模块选用HPE1466矩阵开关模块，所述电阻检测端口R1、R2、R3…RM、电容检测端口C1、C2、C3…CN和电感检测端口L1、L2、L3…LP采用可与HPE1466矩阵开关模块之D型插头配合的插口。

更进一步：所述VXI机箱总线背板上的VXI总线包括：VME计算机总线、触发总线、加法总线、时钟与同步线、模块识别线、星型线、电源分配总线和本地总线；

所述VME计算机总线包括数据传输总线DTB、DTB仲裁总线、优先中断总线和公用总线：触发总线包括8条TTL触发线和6条ECL触发线；加法总线用于将模拟信号相加到一根单线上，将最多3个独立的波形发生器的输出信号进行相加，从而得到一个复合的合成信号作为另一模块的激励源；时钟与同步总线用于提供两个时钟和一个时钟的同步信号；模块识别总线用于检测背板槽中模块是否存在；星型总线包括STAR X和STAR Y两条线；所述电源分配总线用于为每个模块提供电压，包括：+2 V、-2 V、+5 V、-5 V、+12 V、+24 V、-24V七种直流电压，最高功率为268W；本地总线用于实现两个相邻模块间的通信。

其另一技术方案是：

一种带检测装置的电路分析实验箱的使用方法，该方法为上述的一种带检测装置的电路分析实验箱的使用方法，包括下述步骤：

第一步：将VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块、VXI继电器矩阵开关模块直接插到VXI总线主机箱背板槽上；

第二步：将VXI继电器矩阵开关模块即HPE1466矩阵开关模块上的D型插头与实验箱上对应的检测端口连接，确保实验箱上所有需要测试的电子元件能与继电器矩阵开关模块可靠连接，从而能通过继电器矩阵开关模块送上VXI总线被测试；

第三步：通过VXI总线主机箱上的USB接口用数据线与备用电脑连接，将备用电脑中设定的程序下载到VXI测试控制机上，包括测量、参数计算和显示程序；

第四步：机箱上电后，通过数据线将显示器与VXI测试控制机模块上的显示器接口连接，以便能将测试结果显示出来；

第五步：VXI测试控制机模块运行程序开始测试：

（1）控制VXI继电器矩阵开关，将需要测试的电子元件送上总线；

（2）调用信号源模块，作为激励源，通过总线向该电子元件发送测试信号；

（3）调用VXI数字多用表模块对该电子元件进行测量，如果电子元件是电阻，则测量它的电阻值，如果电子元件是电容，则测量它的电容值，如果电子元件是电感，则测量它的电感值，每个电子元件测10次；

第六步：对测量结果进行计算处理和判断：将10次测量结果计算平均值和方差，然后与该电子元件在实验箱上的示值作比较，平均值小于一定范围且方差小于5%时则判断该电子元件是好的，否则，是坏的，并将测试和判断结果在显示器上显示。

由于采取上述技术方案，本发明之一种带检测装置的电路分析实验箱及使用方法具有以下有益效果：

1．该电路分析实验箱既能满足教学做电路分析课程实验的功能，又具有对实验箱内电子元件性能好坏的检测功能，便于对实验箱内的电子器件进行监测维护，确保实验的精确性；

2. 该电路分析实验箱检测装置VXI仪器模块之间提供VXI总线和数据线交互通信，可对实验箱内全部电子器件做高效的检测，系统运行精确，自动化程度高，检测精度高、成本低，节约资源，从而克服原来检修维护工作繁重，费时费力的状况；

3．该电路分析实验箱带有分离式检测装置，实验箱上设有与箱内元件连接的检测端口，检测装置通过数据线与检测端口连接，检测装置包括VXI总线主机箱及VXI仪器模块，VXI总线主机箱提供VXI仪器模块的安装背板，XI仪器模块可直接插在VXI总线主机箱背板槽上，所有安装、维护、更换方便；

4．该实验箱自动检测装置部分可以与实验箱分离，这样可以依次对所有设计了检测接口的实验箱进行检测，从而提高了自动检测机箱的利用率，进而使成本下降，具有良好的经济性。

下面结合附图和实施例对本发明之一种带检测装置的电路分析实验箱及使用方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1 为一种带检测装置的电路分析实验箱实体示意图；

图2为VXI仪器模块连接示意图；

图3为VXI仪器模块供电系统结构示意图；

图4为一种带检测装置的电路分析实验箱系统结构示意图；

图中：

1―实验箱，2―数据线，3―检测装置，301―VXI测试控制机模块，302―VXI信号源模块，303―VXI数字多用表模块，304―VXI继电器矩阵开关模块。

具体实施方式

实施例一

一种带检测装置的电路分析实验箱，包括实验箱，实验箱内配备有供实验用的电子元件，所述电子元件包括电阻、电容和电感，所述实验箱一侧设有与箱内电子元件连接的检测接口，包括公共端口和检测端口，所述公共端口接地，所述检测端口包括电阻检测端口R1、R2、R3…RM、电容检测端口C1、C2、C3…CN和电感检测端口L1、L2、L3…LP，实验箱内的电阻公共端接地，另一端分别接电阻检测端口R1、R2、R3…RM，实验箱内的电容公共端接地，另一端分别接电容检测端口C1、C2、C3…CN，实验箱内的电感公共端接地，另一端分别接电感检测端口L1、L2、L3…LP；

该电路分析实验箱还带有检测装置，所述检测装置为分离式检测装置，所述分离式检测装置通过数据线与实验箱的检测接口连接；

所述检测装置包括VXI总线主机箱及VXI仪器模块，所述VXI总线主机箱上设有背板槽和VXI总线，VXI总线主机箱的作用是向VXI仪器模块提供VXI总线背板和所需的工作电源，VXI仪器模块用于向箱内的电阻、电容和电感发送检测信号对其进行检测并显示检测结果；

所述VXI仪器模块包括VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块，所述VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块分别插在背板槽上、并通过背板槽上的VXI总线连接，VXI继电器矩阵开关模块通过HPE1466矩阵开关D型插头和数据线与实验箱的检测端口连接；所述VXI测试控制机模块为VXI内嵌式测试控制机模块，该测试控制机模块与VXI总线相容并具有通用计算机能力和VXI总线系统资源管理能力（参见附注）、支持VXI总线字串行通信协议；其作用是：

（1）在物理连接层向系统提供共用资源（如系统时钟、模块识别线）以及系统的逻辑组态和管理服务，所述管理服务包括识别系统中所有的VXI总线器件、管理系统自测试和诊断序列、配置系统的地址空间、配置系统的命令者和从者层级、分配VME系统的IQR线和启动正常系统操作；

（2）通过VXI总线与VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块交互通信，并调动上述模块的资源完成测试工作；

所述VXI信号源模块用于产生波幅为2V、100Hz的正弦波信号，作为在检测过程中向被测电子元件施加的激励源，所述VXI数字多用表模块用于测量交、直流电压和电流、电阻、电容、电感的量值，所述VXI继电器矩阵开关模块用于将实验箱中的被测元件与VXI总线连接。

所述VXI总线主机箱采用HPE8401A机箱 ，VXI总线主机箱上设有标准电源和空气冷却系统并配置有显示器，以提供适合仪器工作要求的公用电源、冷却和电磁屏蔽的环境条件（适合仪器工作要求是指温度小于45摄氏度，无电磁辐射干扰），所述VXI信号源模块为与VXI总线相容的HPE1445A任意波形发生器，所述VXI数字多用表模块为与VXI总线相容的HPE1410A数字多用表，所述VXI继电器矩阵开关模块选用HPE1466矩阵开关模块，所述HPE1466矩阵开关模块具有2个D型插头，每个D型插头64脚，共128个脚，可以满足电路分析实验箱所有电子元件测量需要，所述电阻检测端口R1、R2、R3…RM、电容检测端口C1、C2、C3…CN和电感检测端口L1、L2、L3…LP采用可与HPE1466矩阵开关模块之D型插头配合的插口，以便于通过数据线和VXI继电器矩阵开关D型插头与检测装置之VXI矩阵开关模块连接。

所述VXI机箱总线背板上的VXI总线包括VME计算机总线、触发总线、加法总线、时钟与同步线、模块识别线、星型线、电源分配总线和本地总线；所述VME计算机总线包括数据传输总线DTB、DTB仲裁总线、优先中断总线和公用总线：

（1）数据传输总线DTB由总线主模块（即总线上发起信息传输的模块--测试控制机模块）控制，用于VXI仪器模块主、从模块之间传递数据和状态信息，

（2）DTB仲裁总线在具有多个主模块的VME系统中，用来解决多个主模块争夺DTB总线使用权问题，防止总线冲突；

（3）优先中断总线用于VME总线系统的中断器（提供中断请求的器件）和中断处理器（管理和处理中断请求的器件）之间进行中断请求和中断认可；

（4）公用总线为系统提供时钟、系统初始化及故障检测；

所述触发总线由8条TTL触发线和6条ECL触发线构成，触发线通常用在模块内部的通信中，每一个模块，包括零槽的操作在内，都可以驱动触发线或从触发线上接受信号，触发总线可以用作触发、握手、定时或发数据；所述加法总线用于将模拟信号相加到一根单线上，将最多3个独立的波形发生器的输出信号进行相加，从而得到一个复合的合成信号作为另一模块的激励源；所述时钟与同步总线提供两个时钟和一个时钟的同步信号（两个时钟和一个时钟的同步信号都是从测试控制机模块上发出的，并经底板缓冲后分别送往每一个模块）；所述模块识别总线用于检测槽中模块是否存在、识别特定模块的物理位置或槽的号数以便指示模块的实际物理位置；所述星型总线包括STAR X和STAR Y两条线（两线在每一模块槽和零槽之间相连，零槽作为有12只脚的星形结构的中心，每一模块位于每一等长脚的末端）；所述电源分配总线用于为每个模块提供电压，包括：+2 V、-2 V、+5 V、-5 V、+12 V、+24 V、-24V七种直流电压，最高功率为268W；所述本地总线从模块用于实现两个相邻模块间的通信；

以上各总线是VXI总线的组成部分，VXI总线是连接检测装置各个模块的核心，是各个部分能协调工作的重要保证。

实施例二

一种带检测装置的电路分析实验箱的使用方法，该方法为实施例一所述的一种带检测装置的电路分析实验箱的使用方法，包括下述步骤：

第一步：将VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块、VXI继电器矩阵开关模块直接插到VXI总线主机箱背板槽上；

第二步：将VXI继电器矩阵开关模块即HPE1466矩阵开关模块上的D型插头，与实验箱上对应的检测端口连接，确保实验箱上所有需要测试的电子元件能与继电器矩阵开关模块可靠连接，从而能通过继电器矩阵开关模块送上VXI总线被测试；

第三步：通过VXI总线主机箱上的USB接口用数据线与备用电脑连接，将备用电脑中设计好的程序下载到VXI测试控制机上，所述程序包括测量、参数计算和显示程序；

第四步：机箱上电后，通过数据线将显示器与VXI测试控制机模块上的显示器接口连接，以便能将测试结果显示出来；

第五步：VXI测试控制机模块运行程序开始测试：

（1）控制VXI继电器矩阵开关，将需要测试的电子元件送上总线，

（2）调用信号源模块，作为激励源，通过总线向该电子元件发送测试信号；

（3）调用VXI数字多用表模块对该电子元件进行测量，如果电子元件是电阻，则测量它的电阻值，如果电子元件是电容，则测量它的电容值，如果电子元件是电感，则测量它的电感值，每个电子元件测10次；

第六步：对测量结果进行计算处理和判断：将10次测量结果计算平均值和方差，然后与该电子元件在实验箱上的示值作比较，平均值小于一定范围且方差小于5%时则判断该电子元件是好的，否则，是坏的，并将测试和判断结果在显示器上显示。

附注： VXI总线系统资源管理能力表现在物理连接层向系统提供共用资源，如系统时钟、模块识别线，以及系统的逻辑组态和管理服务，管理服务包括识别系统中所有的VXI总线器件、管理系统自测试和诊断序列、配置系统的地址空间、配置系统的命令者和从者层级、分配VME系统的IQR线和启动正常系统操作，完成逻辑组态的零槽控制器才具备自动测试的条件。

Claims (4)

1.一种带检测装置的电路分析实验箱，包括实验箱，实验箱内配备有供实验用的电子元件，所述电子元件包括电阻、电容和电感，其特征在于：

所述实验箱一侧设有与箱内电子元件连接的检测接口，包括公共端口和检测端口，所述公共端口接地，所述检测端口包括电阻检测端口R1、R2、R3…RM、电容检测端口C1、C2、C3…CN和电感检测端口L1、L2、L3…LP，实验箱内的电阻公共端接地，另一端分别接电阻检测端口R1、R2、R3…RM，实验箱内的电容公共端接地，另一端分别接电容检测端口C1、C2、C3…CN，实验箱内的电感公共端接地，另一端分别接电感检测端口L1、L2、L3…LP；

该电路分析实验箱还带有检测装置，所述检测装置为分离式检测装置，所述分离式检测装置通过数据线与实验箱的检测接口连接；

所述检测装置包括VXI总线主机箱及VXI仪器模块；所述VXI总线主机箱上设有背板槽和VXI总线，VXI总线主机箱的作用是向VXI仪器模块提供VXI总线背板和所需的工作电源，VXI仪器模块用于向箱内的电阻、电容和电感发送检测信号对其进行检测并显示检测结果；

所述VXI仪器模块包括VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块，所述VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块分别插在背板槽上、并通过背板槽上的VXI总线连接，VXI继电器矩阵开关模块通过HPE1466矩阵开关D型插头和数据线与实验箱的检测端口连接；

所述VXI测试控制机模块为VXI内嵌式测试控制机模块，该测试控制机模块与VXI总线相容并具有通用计算机能力和VXI总线系统资源管理能力、支持VXI总线字串行通信协议，其作用是：

（1）向系统提供共用资源以及系统的逻辑组态和管理服务，所述共用资源包括系统时钟和模块识别线，所述管理服务包括识别系统中所有的VXI总线器件、管理系统自测试和诊断序列、配置系统的地址空间、配置系统的命令者和从者层级、分配VME系统的IQR线和启动正常系统操作；

（2）通过VXI总线与VXI信号源模块、VXI数字多用表模块和VXI继电器矩阵开关模块交互通信，并调动上述模块的资源完成测试工作；

所述VXI信号源模块用于产生波幅为2V、100Hz的正弦波信号，作为在检测过程中向被测电子元件施加的激励源；所述VXI数字多用表模块用于测量交、直流电压和电流、电阻、电容、电感的量值；所述VXI继电器矩阵开关模块用于将实验箱中的被测元件与VXI总线连接。

2.如权利要求1所述的一种带检测装置的电路分析实验箱，其特征在于：

所述VXI总线主机箱采用HPE8401A机箱，VXI总线主机箱上设有标准电源和空气冷却系统并配置有显示器，所述VXI信号源模块为HPE1445A任意波形发生器，所述VXI数字多用表模块为HPE1410A数字多用表，所述VXI继电器矩阵开关模块选用HPE1466矩阵开关模块，所述电阻检测端口R1、R2、R3…RM、电容检测端口C1、C2、C3…CN和电感检测端口L1、L2、L3…LP采用可与HPE1466矩阵开关模块之D型插头配合的插口。

3.如权利要求2所述的一种带检测装置的电路分析实验箱，其特征在于：所述VXI机箱总线背板上的VXI总线包括：VME计算机总线、触发总线、加法总线、时钟与同步线、模块识别线、星型线、电源分配总线和本地总线；

所述VME计算机总线包括数据传输总线DTB、DTB仲裁总线、优先中断总线和公用总线：触发总线包括8条TTL触发线和6条ECL触发线；加法总线用于将模拟信号相加到一根单线上，将最多3个独立的波形发生器的输出信号进行相加，从而得到一个复合的合成信号作为另一模块的激励源；时钟与同步总线用于提供两个时钟和一个时钟的同步信号；模块识别总线用于检测背板槽中模块是否存在；星型总线包括STAR X和STAR Y两条线；所述电源分配总线用于为每个模块提供电压，包括：+2 V、-2 V、+5 V、-5 V、+12 V、+24 V、-24V七种直流电压，最高功率为268W；本地总线用于实现两个相邻模块间的通信。

4.一种带检测装置的电路分析实验箱的使用方法，其特征在于：该方法为权利要求3所述的一种带检测装置的电路分析实验箱的使用方法，包括下述步骤：

第一步：将VXI测试控制机模块、VXI信号源模块、VXI数字多用表模块、VXI继电器矩阵开关模块直接插到VXI总线主机箱背板槽上；

第二步：将VXI继电器矩阵开关模块即HPE1466矩阵开关模块上的D型插头与实验箱上对应的检测端口连接，确保实验箱上所有需要测试的电子元件能与继电器矩阵开关模块可靠连接，从而能通过继电器矩阵开关模块送上VXI总线被测试；

第三步：通过VXI总线主机箱上的USB接口用数据线与备用电脑连接，将备用电脑中设定的程序下载到VXI测试控制机上，包括测量、参数计算和显示程序；

第四步：机箱上电后，通过数据线将显示器与VXI测试控制机模块上的显示器接口连接，以便能将测试结果显示出来；

第五步：VXI测试控制机模块运行程序开始测试：

（1）控制VXI继电器矩阵开关，将需要测试的电子元件送上总线；

（2）调用信号源模块，作为激励源，通过总线向该电子元件发送测试信号；

（3）调用VXI数字多用表模块对该电子元件进行测量，如果电子元件是电阻，则测量它的电阻值，如果电子元件是电容，则测量它的电容值，如果电子元件是电感，则测量它的电感值，每个电子元件测10次；

第六步：对测量结果进行计算处理和判断：将10次测量结果计算平均值和方差，然后与该电子元件在实验箱上的示值作比较，平均值小于一定范围且方差小于5%时则判断该电子元件是好的，否则，是坏的，并将测试和判断结果在显示器上显示。

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