专利名称：一种汽车发动机冷却水温测控教学实训台的制作方法
技术领域：
本发明涉及教学设备领域，尤其涉及汽车发动机冷却水温测控教学实训台。
背景技术：
随着经济的快速发展，汽车逐渐成为我国的支柱产业，汽车电子技术又是汽车技 术中发展最快、最先进的技术。目前汽车控制系统电脑化已广泛应用于各款车型，成为汽车 控制系统的普遍技术，具有典型性的有发动机冷却水温测量、显示及反馈测控系统。各汽车 品牌厂家纷纷提出要求，希望院校能培养出掌握单片机汽车控制系统技术的技能人才，来 完成基于单片机的汽车控制系统故障判断与维修工作。 但在已往相关技能人才的教学过程中，单片机课程往往注重编程能力的教学，学 生学过单片机课程后，仍然很难将单片机技术熟练的应用于实际操作。原因是学生在学习 过程中缺乏实战项目的训练，缺少对整个控制电路设计过程的完整训练，导致高层次的汽 车维修人员极其匮乏，传统技师虽经验丰富，却对基于单片机的汽车控制系统缺乏了解，无 法胜任基于单片机的汽车控制系统故障判断与维修。 因此有必要给用于汽车维修护理的单片机课程教学提供更加实用且有效的教学 设备，以满足市场需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能真实模拟
汽车发动机水温控制故障、便于教学的汽车发动机冷却水温测控教学实训台。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 构造一种汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其包括操作台，所述操作台内设 置有用于模拟真实汽车发动机水温升降的发动机水温模拟装置和用于完成发动机水温模 拟装置的水温值测控的水温测控电路； 所述操作台的表面上设置有用于控制所述水温测控电路动作的控制按钮、连接所 述水温测控电路的测试接口 ，用于从外部测试所述水温测控电路上的信号；
所述操作台的表面上还设置有连接所述水温测控电路、用于显示所述水温测控电 路检测到的水温值的温度显示装置。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，所述发动机水温模拟 装置包括加热器、水箱和风扇；其中， 所述加热器用于加热水箱中的水，模拟汽车发动机的水温升高的过程； 所述风扇用来降低水箱中水的温度，模拟汽车发动机冷却水温的过程。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，所述水温测控电路包
括 温度测量电路，用于监测所述发动机水温模拟装置的水温值； 微控制电路，用于根据所述温度测量电路所测得的水温值，产生控制所述风扇转速的风扇控制指令； 风扇控制电路，用于向所述风扇发送所述风扇控制指令，并控制所述风扇转动；
数/模显示电路，用于将所述水温值通过所述温度显示装置进行显示；
连接所述控制按钮的输入电路，用于将所述控制按钮的操作转换成指令信号发送 到所述微控制电路，控制所述微控制电路动作。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，还包括连接所述微控
制电路的报警输出电路，用于在所述水温值超过预定值时进行报警提示。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，所述控制按钮包括启
动控制按钮、停止控制按钮，分别用于控制所述微控制电路启动和停止。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，所述操作台的表面上 还设置有风扇转速标识。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，所述测试接口分别设 置在所述温度测量电路与所述微控制电路的连接线上，和所述微控制电路与所述风扇控制 电路的连接线上。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，所述水温测控电路还 包括复位电路，所述控制按钮包括连接所述复位电路的复位控制按钮。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，所述风扇控制电路连 接有用于控制所述风扇高速转动的高速降温继电器，和用于控制所述风扇低速转动的低速 降温继电器。 本发明所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其中，所述操作台的表面采 用镶嵌式马赛克模块。 本发明的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，解决了汽车专业教学过程中发动 机温度冷却水温的测控与显示的重要实训难题。为学生学习单片机应用技术提供了一个工 作过程导向的项目课程教学平台。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中 图1为本发明实施例的汽车发动机冷却水温测控教学实训台正面结构示意图；
图2为本发明实施例的汽车发动机冷却水温测控教学实训台侧面结构示意图；
图3为本发明实施例的汽车发动机冷却水温测控教学实训台的原理框图。
具体实施例方式
下面结合图示，对本发明的优选实施例作详细介绍。 图1和图2分别是本发明实施例的汽车发动机冷却水温测控教学实训台的正面和 侧面结构示意图，包括操作台40。 如图3所示，同时参照图1和图2，本发明实施例的汽车发动机冷却水温测控教学 实训台包括设置在操作台40内的用于模拟真实汽车发动机冷却水温升降的发动机水温模 拟装置IO和用于完成对发动机水温模拟装置的水温值测控的水温测控电路。设置在操作 台40的表面41上的温度显示装置50，该温度显示装置30连接至水温测控电路20，用于显
4示水温测控电路20监测到的水温值。在操作台40的表面41上可设置有用于控制水温测 控电路20动作的控制按钮。 其中，发动机水温模拟装置10可由加热器、水箱和风扇11组成，通过加热器加热 水箱中的水，模拟汽车发动机的水温升高的过程；并通过风扇11来散热冷却，降低水箱中 水的温度，模拟汽车发动机冷却水温的过程。 如图3所示，本实施例中的水温测控电路20采用单片机控制处理系统及驱动电路 实现，其包括温度测量电路22、微控制电路21、风扇控制电路27、数/模显示电路23和输入 电路26，还可包括连接至微控制电路21的报警输出电路25，用于在水箱的水温值超过预定 值时进行报警提示。 其中温度测量电路22用于监测发动机水温模拟装置10的水温值。微控制电路21 用于根据温度测量电路22所测得的水温值，产生控制风扇ll转速的风扇控制指令。风扇 控制电路27用于向风扇ll发送风扇控制指令，并控制风扇ll转动。数/模显示电路23 用于将水温值通过温度显示装置30进行显示。输入电路26具体可以是键盘电路，其连接 至控制按钮，用于将控制按钮的操作转换成指令信号发送到微控制电路21，控制微控制电 路21动作。 其中，温度测量电路22可包括温度传感器221和A/D转换电路，通过温度传感器 221监测得到发动机水温模拟装置10水箱中的水温模拟量，并通过A/D转换电路将水温模 拟量转换为数字的水温值，并发送给微控制电路21。 为使本发明的实训台更可控，水温测控电路20还可包括连接微控制电路21的复 位电路24，以在系统出现故障时能及时的复位，重新进行设置操作，便于学生反复的进行故 障检测及实验。 为模拟真实汽车的发动机冷却水温过程，在风扇控制电路27上分别连接有用于 控制风扇ll高速转动的高速降温继电器lll，和用于控制风扇ll低速转动的低速降温继电 器112。在微控制电路21获取到的发动机水温模拟装置10水箱中的水温值超过第一高温 阈值(如88°C )时，产生第一控制指令并发送给低速降温继电器112，以控制风扇11低速 转动，对水箱中的水进行初步降温；在微控制电路21获取到的发动机水温模拟装置10水箱 中的水温值超过第二高温阈值(如93tO时，产生第二控制指令并发送给高速降温继电器 111，以控制风扇11高速转动，对水箱中的水进行进一步的降温。 当加热器继续加热，水箱中的水来不及降温，达到第三高温阈值(如95°C )时，微 控制电路21可产生一报警指令，并发送给报警输出电路25进行报警提示。其中，本实施例 的报警输出电路25可连接一蜂鸣器，或指示灯等报警装置，通过声音或指示灯的闪烁来进 行提示。 以上所涉及的第一高温阈值、第二高温阈值和第三高温阈值等参数，可在水温测 控电路20的程序烧入的时候进行参数设置。温度显示装置30的显示也可通过设定水温阈 值来控制，如设置在水箱中的水达到某一温度(如7(TC )时才开始显示，以完全模拟真实汽 车环境，达到实训的目的。 本实施例以上所述的水温测控电路20与发动机水温模拟装置10相结合，不仅能 真实的模拟汽车发动机的水温测控过程，而且作为本实施例的汽车发动机水温测控教学实 训台的一个独立电路模i央，可由学生根据相关的单片机基础知识和相关的硬件电路设计知识单独设计完成，完成其硬件部分功能；同时根据所学的软件基础知识对其控制过程进行 编程、程序烧入，完成其软件功能。由于其所模拟的汽车发动机的水温测控过程与汽车完全 相同，因此可以很好的实现单片机硬件和软件课程的实际训练，以填补现有课程中实际操 作训练的不足，使学生在面对真实的汽车发动机水温控制系统故障时游刃有余。
为实现人机交互，使学生更易操作，在本实施例的操作台的表面上还设置有与以 上发动机水温模拟装置10、水温测控电路20等部件相对应的面板标识以及各种用于控制 水温测控电路20动作的控制按钮等部件。其中控制按钮可包括启动控制按钮、停止控制按 钮和复位控制按钮，分别用于控制微控制电路启动、停止以及复位。 同时为更加真实的模拟汽车环境，在操作台40的表面41上还可设置有与汽车相 同的能反应风扇转速的风扇标识灯113，该风扇标识灯113连接至高速降温继电器111和低 速降温继电器112，实时反应出风扇11的转速情况。 为了更方便学生对模拟的故障进行检测，在操作台40的表面41上还设置有能反 应水温测控电路实际情况的原理图标识，具体可参照图3中的原理图。在操作台40的表面 41上还设置有连接至水温测控电路的测试接口 28，用于从外部测试水温测控电路20上的 信号。测试接口 28可根据需要设置在水温测控电路20的不同地方，如设置在温度测量电 路22与微控制电路21的连接线上，和微控制电路21与风扇控制电路27的连接线上等，以 便于检测关键的电路信号。 在本发明所模拟的汽车发动机系统出现故障时，可直接采用测量设备通过这些测 试接口 28进行初步检测，而不需要直接拆下水温测控电路的电路板，当检测到故障点时， 可有目的的针对水温测控电路电路板上的位置进行处理，时故障排除更加容易。
本实施例中的操作台40优选采用柜式，操作台40的外形，包括颜色、高度、立面角 度等均符合人体工程学的要求。为使其装配、功能扩展更加灵活，操作台40的表面41均采 用镶嵌式马赛克面板材料，实现了模块化设计，功能扩展灵活。 为全方位贴近汽车实际，操作台40内所配备的传感器、继电器、插接件、冷却风 扇、面板标识等均来源于汽车，可消除学生学习的陌生感，使教学环境更加真实。且操作台 内强弱电布线分离，既能保证安全，又可防止信号交叉干扰，确保系统独立稳定运行，提高 本发明实训台的可靠性。 本发明的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，通过采用单片机控制处理系统及 驱动电路，模拟发动机加热及冷却装置，实现发动机冷却水温的实时检测、动态模拟及数字 显示，使学生能亲自参与电路设计和制版，并能模拟各种汽车发动机冷却水温故障，使学生 能实际动手检测电路、排除故障。可涉及到的教学环节包括电路设计(电类学生)、PCB板 的设计与制作(电类学生)、实施电路器件选材，焊接制作、单板调试，编程(电类学生)、程 序烧入，参数修改、联机调试、设置故障(汽车类学生)、排除故障(汽车类学生)等。
由于汽车发动机冷却水温测控系统(包括发动机冷却水温测量、显示及反馈)，不 仅能反映单片机在汽车控制系统的工作方式，且该系统的故障还是汽车最常见的故障，具 有典型性，代表性和实用性。因此本发明不仅解决了汽车专业教学过程中发动机温度冷却 水温的测控与显示重要实训难题，而且以汽车发动机水温测控为模型，给学生学习汽车单 片机应用技术提供了 一个工作过程导向的项目课程教学平台。
0051] 本发明可适用于技工院校、高职高专汽车类、电类专业项目课程教学以及复合型教学，也可以作为高级工、技师毕业论文课题；学生还 可以在"生产实习"课程教学中参与到企业的实训台生产。 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
一种汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，包括操作台，所述操作台内设置有用于模拟汽车发动机水温升降的发动机水温模拟装置和用于完成发动机水温模拟装置的水温值测控的水温测控电路；所述操作台的表面上设置有用于控制所述水温测控电路动作的控制按钮，和连接所述水温测控电路的测试接口，用于从外部测试所述水温测控电路上的信号；所述操作台的表面上还设置有连接所述水温测控电路、用于显示所述水温测控电路检测到的水温值的温度显示装置。
2. 根据权利要求1所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，所述发动机水温模拟装置包括加热器、水箱和风扇；其中，所述加热器用于加热水箱中的水，模拟汽车发动机的水温升高的过程；所述风扇用于降低水箱中水的温度，模拟汽车发动机冷却水温的过程。
3. 根据权利要求2所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，所述水温测控电路包括温度测量电路，用于监测所述发动机水温模拟装置的水温值；微控制电路，用于根据所述温度测量电路所测得的水温值，产生控制所述风扇转速的风扇控制指令；风扇控制电路，用于向所述风扇发送所述风扇控制指令，并控制所述风扇转动；数/模显示电路，用于将所述水温值通过所述温度显示装置进行显示；连接所述控制按钮的输入电路，用于将所述控制按钮的操作转换成指令信号发送到所述微控制电路，控制所述微控制电路动作。
4. 根据权利要求3所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，还包括连接至所述微控制电路的报警输出电路，用于在所述水温值超过预定值时进行报警提示。
5. 根据权利要求3所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，所述控制按钮包括启动控制按钮、停止控制按钮，分别用于控制所述微控制电路启动和停止。
6. 根据权利要求1所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，所述操作台的表面上还设置有风扇转速标识。
7. 根据权利要求1所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，所述测试接口分别设置在所述温度测量电路与所述微控制电路的电连接线上，和所述微控制电路与所述风扇控制电路的连接线上。
8. 根据权利要求1所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，所述水温测控电路还包括复位电路，所述控制按钮包括连接所述复位电路的复位控制按钮。
9. 根据权利要求3所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，所述风扇控制电路连接有用于控制所述风扇高速转动的高速降温继电器，和用于控制所述风扇低速转动的低速降温继电器。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的汽车发动机冷却水温测控教学实训台，其特征在于，所述操作台的表面采用镶嵌式马赛克模块。
全文摘要
本发明涉及一种汽车发动机冷却水温测控教学实训台，包括操作台，操作台内设置有用于模拟汽车发动机水温升降的发动机水温模拟装置，和用于完成发动机水温模拟装置的水温值测控的水温测控电路；操作台的表面上设置有用于控制水温测控电路动作的控制按钮、连接水温测控电路的测试接口，用于从外部测试水温测控电路上的信号；操作台的表面上还设置有连接水温测控电路、用于显示水温测控电路检测到的水温值的温度显示装置。本发明的汽车发动机水温测控教学实训台，解决了汽车专业教学过程中发动机温度冷却水温的测控与显示重要实训难题，为学生学习汽车单片机应用技术提供了一个工作过程导向的项目课程教学平台。
文档编号G09B19/00GK101707017SQ20091010966
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者李文秋, 汤湘林, 王小娟, 邱勇根, 阳红 申请人:深圳高级技工学校