一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台制造技术

本发明专利技术公开了一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台，包括斯特林模型机、数据收集处理及控制系统、自动控制燃料转换系统以及固定台架；数据收集处理及控制系统由单片机、传感器以及控制器组成，用以完成数据收集处理和自动控制燃料转换系统的控制；所述自动控制燃料转换系统固定在固定台架上，其受数据收集处理及控制系统的控制，用以完成燃料转换；自动控制燃料转换系统包括点火装置、转换装置、熄灭装置，转换装置固定在固定台架的底板上，点火装置、熄灭装置以及斯特林模型机分别相邻放置在圆形转台周围。本发明专利技术实现了斯特林机稳定运行数据的自动测量和燃料自动转换的功能。

A miniature Stryn engine teaching experiment test platform

The invention discloses a miniature Stryn engine experiment test platform, including the Stryn model of data collection, processing and control system, automatic control system and fixed fuel conversion platform; data collection and processing and control system is composed of MCU, sensor and controller, to complete the data collection processing and automatic control of fuel conversion system the automatic control; the fuel conversion system is fixed on the fixed bed, which is controlled by the data collection and processing and control system, to complete the conversion of fuel; automatic control fuel conversion system comprises an ignition device, switching device, extinguishing device, switching device is fixed on the bottom plate is fixed on the bench, the ignition device and extinguishing Stryn model machine device and respectively positioned in the circular table around the adjacent. The invention realizes the automatic measurement of the stable operation data of the Stryn machine and the function of automatic fuel conversion.

【技术实现步骤摘要】
一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台
本专利技术涉及一种小型化斯特林发动机，特别是用于发动机方向本科生的教学所用的小型化的能够综合地完成燃料转换和数据收集显示的斯特林发动机教学实验测试平台测试系统。
技术介绍
发动机实验教学是培养能源动力方向本科生运用到所学的相关知识，用实验的方法研究斯特林发动机，解决斯特林发动机相关问题的重要环节，也是引导学生能从发动机结构结构，发动机特性等多方面地掌握斯特林发动机的工作原理、特性、构造以及其相互关系的综合教学方法。发动机实验教学有利于培养学生对斯特林发动机的结构和功能特性的认识，锻炼学生的动手能力，提高学生的创新能力。目前，已经出现了很多优秀的实验教学平台，如专利号CN201510528289.9的技术文献中提到的一种起重机教学实验平台，以及专利号CN201510830418.X技术文献中提到的一种并行多用途教学实验平台，它们在实验平台的功能设计和结构设计方面都有功能多样，内容全面等优点。但是公知的斯特林发动机实验教学平台，除了单纯的模型裸机，就是庞大的工业级斯特林机。单纯的斯特林模型机只有一套根据斯特林热力循环原理而构建的完整机械机构，需要人工布置燃料，没有数据采集装置。如专利号CN201220515492.4的技术文献中提到的一种斯特林发动机模型，是一种很好的体现斯特林发动机运行特点与原理的模型，可以完成完整的斯特林循环做功，并通过发电机转化为电能。但是如果它用于高校斯特林发动机实验教学方面，其过程简单枯燥，内容单一，无法激起学生兴趣，且难以体现斯特林发动机的运转特性，不利于学生学习。大型的工业级斯特林机，有完整的传感器设备，易于投入实际使用。但是其结构复杂体积庞大不利于学生直观地了解斯特林机的原理及运行特性。如专利号CN2014072079.0技术文献中提到的一种斯特林发动机，是一种十分实用且成熟的工业级斯特林发动机。但是如果将其用于高校斯特林发动机实验教学，其又显得结构复杂，体积过于庞大，因此难以体现出斯特林机器结构简单、燃料多样的特点，难以为学校教学实验所用。现在，斯特林发动机教学方面需要一种既足够小型化，又具有数据收集处理和自动控制功能的斯特林发动机实验教学平台。但是目前，没有一种斯特林发动机实验教学平台既体积合，适方便实验又能够拥有数据收集处理和自动控制功能。申请人综合分析了导致上述问题发生的原因，发现主要是因为斯特林发动机实验教学平台缺少燃料自动转换的控制功能，难以体现其燃料多样的特点，内容单一，无法激起学生兴趣；以及缺少数据收集处理及控制系统，无法体现斯特林发动机过程简单枯燥的运转特性，不利于学生学习。如果能够找到一种斯特林发动机实验教学平台，既体积合适方便实验，又能够拥有数据收集处理和燃料自动转换的功能，显然有助于学生学习斯特林发动机相关知识，激起学生兴趣。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有斯特林机的实验平台体积庞大，教学实验不便，以及没有数据收集处理和燃料自动转换的控制功能，实验不便且过程枯燥单调的缺陷，本专利技术提供一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台，包括斯特林模型机，、数据收集处理及控制系统、自动控制燃料转换系统以及固定台架；所述数据收集处理及控制系统由单片机、传感器以及控制器组成，用以完成数据收集处理和自动控制燃料转换系统的控制；所述自动控制燃料转换系统固定在固定台架上，其受数据收集处理及控制系统的控制，用以完成燃料转换；自动控制燃料转换系统包括点火装置、转换装置、熄灭装置，转换装置固定在固定台架的底板上，转换装置包括圆形转台机构，点火装置、熄灭装置以及斯特林模型机分别以圆形转台机构的圆形转台圆心为中心依次相邻放置在圆形转台周围。进一步地，所述圆形转台机构还包括液体燃料灯、步进电机以及减速器；步进电机与减速器主动端轴连接，减速器驱动端与圆形转台通过传动轴连接，圆形转台可在步进电机驱动下逆时针转动；圆形转台上以90度为一分度，每分度开有一个凹槽，四个液体燃料灯分别放置在圆形转台的四个凹槽内；点火装置两电极、斯特林模型机热缸、熄灭装置盖帽分别以逆时针顺序布置在圆形转台三个相邻分度的圆形凹槽正上方并固定于底板上，剩余一个空分度位置。更进一步地，所述点火装置还包括电池、由单片机控制的继电器以及变压器；电池正极通过继电器与变压器供压端正极接通，电池负极与变压器供压端负极接通；电极悬置在待点液体燃料灯芯两端。更进一步地，所述熄灭装置还包括凸轮电机、联轴器、凸轮轴、凸轮从动件，凸轮电机主轴连接联轴器主动端，联轴器驱动段连接凸轮轴，凸轮从动件位于凸轮轴正上方且可在凸轮驱动下产生上下位移，凸轮从动件上固连盖帽。进一步地，所述数据收集处理及控制系统的传感器包括火焰传感器、温度传感器、电流传感器、电压传感器、磁力传感器、压力传感器以及单片机；火焰传感器包括熄灭火焰传感器及点燃火焰传感器，熄灭火焰传感器用以检测点火装置执行电弧点火动作后的燃料燃烧状况，点燃火焰传感器用以检测熄灭装置执行熄灭动作后的燃料燃烧状况；温度传感器包括用以收集斯特林模型机热缸温度数据的热缸温度传感器、用以收集斯特林模型机冷缸温度数据的冷缸温度传感器、以及用以收集环境温度数据的环境温度传感器；电流传感器串联在发电机为电源的电路之中，用以收集负载电流数据；电压传感器并联在发电机电路中负载的两端收集负载电压数据；磁力传感器固定在发动机飞轮的后方，并在飞轮边缘固定有消磁块，收集飞轮转速数据；压力传感器固定在固定台架的底板上；单片机与上述各个传感器部件电连接。更进一步地，所述数据收集处理及控制系统还包括显示屏，显示屏固定在固定台架上，与单片机电连接。进一步地，所述固定台架还包括分别固定在底板上的斯特林模型机台体、点火装置固定架、转换装置固定架、熄灭装置架、传感器支撑架；所述斯特林模型机台体为高度可调节的水平支撑台。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种拥有数据收集处理和燃料自动转换两种功能的斯特林发动机实验教学平台，实现了斯特林机稳定运行数据的自动测量和燃料自动转换的功能，能完成有关斯特林机理论分析、稳定工况运行参数测定、实际效率计算实验。通过本试验平台的实验，促使学生将理论课所学的理论知识与实践融会贯通，为以后专业课学习、毕业设计、甚至是以后工作都奠定良好的基础。本专利技术不仅方便了实验者操作，还提高了安全性，使得实验更加安全有效。本专利技术也会提升学生学习兴趣，通过参加实验使得学生了解到斯特林发动机的特性，激发学生探索的欲望。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的轴测图；图2是本专利技术的后部轴测图；图3是本专利技术的转台机构轴测图；图4是本专利技术的凸轮机构轴测图；图5是本专利技术的点火装置轴测图。图中：1.斯特林模型机，2.冷缸温度传感器，3.斯特林模型机台体，4.点燃火焰传感器，5.一号传感器支撑块，6.底板，7.压力传感器，8.电池盒固定架，9.电池，10.变压器，11.变压器固定架，12.电极固定架，13.减速器，14.步进电机，15.电极，16.圆形转台，17.液体燃料灯，18.二号传感器支撑块，19.显示屏，20.熄灭火焰传感器，21.电机支撑块，22.凸轮电机，23.联轴器，24.凸轮轴，25本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台，包括斯特林模型机，其特征在于，还包括数据收集处理及控制系统、自动控制燃料转换系统以及固定台架；所述数据收集处理及控制系统由单片机、传感器以及控制器组成，用以完成数据收集处理和自动控制燃料转换系统的控制；所述自动控制燃料转换系统固定在固定台架上，其受数据收集处理及控制系统的控制，用以完成燃料转换；自动控制燃料转换系统包括点火装置、转换装置、熄灭装置，转换装置固定在固定台架的底板上，转换装置包括圆形转台机构，点火装置、熄灭装置以及斯特林模型机分别以圆形转台机构的圆形转台圆心为中心依次相邻放置在圆形转台周围。

【技术特征摘要】
1.一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台，包括斯特林模型机，其特征在于，还包括数据收集处理及控制系统、自动控制燃料转换系统以及固定台架；所述数据收集处理及控制系统由单片机、传感器以及控制器组成，用以完成数据收集处理和自动控制燃料转换系统的控制；所述自动控制燃料转换系统固定在固定台架上，其受数据收集处理及控制系统的控制，用以完成燃料转换；自动控制燃料转换系统包括点火装置、转换装置、熄灭装置，转换装置固定在固定台架的底板上，转换装置包括圆形转台机构，点火装置、熄灭装置以及斯特林模型机分别以圆形转台机构的圆形转台圆心为中心依次相邻放置在圆形转台周围。2.如权利要求1所述的一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台，其特征在于，所述圆形转台机构还包括液体燃料灯、步进电机以及减速器；步进电机与减速器主动端轴连接，减速器驱动端与圆形转台通过传动轴连接，圆形转台可在步进电机驱动下逆时针转动；圆形转台上以90度为一分度，每分度开有一个凹槽，四个液体燃料灯分别放置在圆形转台的四个凹槽内；点火装置两电极、斯特林模型机热缸、熄灭装置盖帽分别以逆时针顺序布置在圆形转台三个相邻分度的圆形凹槽正上方并固定于底板上，剩余一个空分度位置。3.如权利要求2所述的一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台，其特征在于，所述点火装置还包括电池、由单片机控制的继电器以及变压器；电池正极通过继电器与变压器供压端正极接通，电池负极与变压器供压端负极接通；电极悬置在待点液体燃料灯芯两端。4.如权利要求2所述的一种小型化斯特林发动机教学实验测试平台，其特征在于，所述熄灭装置还...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建华，雒鑫，李文博，刘欢，江华兴，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22