汽车发动机冷却循环系统实验教学装置的制作方法

1.本实用新型属于汽车电子教学实验设备领域，具体涉及一种汽车发动机冷却循环系统实验教学装置。


背景技术：

2.目前，在各院校和教学机构的汽车类相关专业中，发动机冷却循环系统是重要知识点，但在实验教学过程中如何有效进行教学，让学生在动手实验操作中更好地理解该系统的工作原理及过程是难点，因为该系统包括发动机、散热器、水泵、冷却风扇、温控开关、节温器等部件，制作实验系统较为昂贵及复杂，学生难以进行实验操作，尤其是冷却液通道经过发动机内部，学生在实验过程中不能有效观察冷却液在整个循环系统的流动路线。由于缺少合适的实验设备，教师在实验教学过程中，往往通过静态展示发动机冷却循环系统的各个组成部件对整个系统进行讲解，并对如温控开关、节温器等部件单独进行实验展示。学生难以理解整个系统的工作过程且不能动手进行实验操作，大大降低了实验教学的效果和实践教学的意义。
3.虽然也有部分模拟实验装置，但往往只是针对发动机冷却循环系统的个别部件，缺少对整个系统的实验模拟，如中国专利申请(公开号：cn105845012b)公开了“一种汽车冷却液温度传感器实验装置”，该装置包括电源单元、传感器供电单元、主控制器单元、液晶显示单元、键盘输入单元、传感器接口及故障设置单元、模数转换单元，可对主控制器的程序进行设计，根据电压值计算出电阻值再对应温度值，可进行传感器的短路和断路故障设置以及故障的修复和还原等，但该装置只是对发动机冷却循环系统中的温度传感器进行实验，不能展示冷却液在整个系统中的循环过程及路径，也无法实验演示及操作温控开关、节温器、冷却风扇等重要部件的工作过程。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种汽车发动机冷却循环系统实验教学装置，通过模拟汽车发动机冷却循环系统整体工作状况以及系统中各部件的工况，实现实验教学演示及学生的实验操作，并且可设置故障给学生进行解决，从而有效提高汽车发动机冷却循环系统的实验教学效果。
5.本实用新型的目的通过下述技术方案实现：
6.一种汽车发动机冷却循环系统实验教学装置，包括教学实验箱体30、操作面板31和集成电路模块；所述教学实验箱体30上安装有操作面板31；所述集成电路模块放置于教学实验箱体30的内部，包括主控制器单元、sw调试口单元、滤波电容单元、蜂鸣器单元、电源输入输出单元、按键输入单元、故障指示灯单元、驱动ic单元、lcd显示屏单元、工况调节旋钮编码器单元和温度自调节可调电阻器单元。
7.如图1所示，所述滤波电容单元通过连接外接的12v交流电源对电源输入输出单元进行供电；所述电源输入输出单元包括ams1117
‑
3.3和7805两个稳压器，可实现5v和3.3v电
压输出，用于给本实用新型的外驱供电，以实现安全供电，保证实验箱的电路安全性。电源输入输出单元为主控制器单元、sw调试口单元、蜂鸣器单元、按键输入单元、故障指示灯单元、驱动ic单元、lcd显示屏单元、工况调节旋钮编码器单元、温度自调节可调电阻器单元供电；主控制器单元通过程序分别控制驱动ic单元、蜂鸣器单元、故障指示灯单元、lcd显示屏单元；按键输入单元、工况调节旋钮编码器单元、温度自调节可调电阻器单元用于控制主控制器单元的程序跳转；所述驱动ic单元用于控制散热单元和led灯带单元，所述散热单元为散热风扇7，led灯带单元包括bc段led灯带、af段led灯带、ab段led灯带、bd段led灯带；sw调试口单元用于在调试程序时通过sw调试口将程序烧录进主控制器单元。
8.如图3所示，操作面板31安装有1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3、控制散热风扇小功率工作的继电器模型4、发动机冷却系统温控开关模型5、控制散热风扇大功率工作的继电器模型6、散热风扇7、工况调节旋钮编码器8、散热风扇故障恢复按键9、节温器故障恢复按键10、发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11、散热风扇故障指示灯12、节温器故障指示灯13、发动机冷却系统温控开关故障指示灯14、发动机温度传感器模型15、实验箱散热通风孔16、水泵模型17、温度自调节可调电阻器18、电源开关19、电源指示灯20、发动机冷却系统保险丝21、发动机机体模型22、节温器模型23、bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27、接线槽28；操作面板31的右上角设置有电源开关19和电源指示灯20；操作面板31的右方设置有温度自调节可调电阻器18、实验箱散热通风孔16、发动机冷却系统温控开关故障指示灯14、节温器故障指示灯13、散热风扇故障指示灯12、发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11、节温器故障恢复按键10、散热风扇故障恢复按键9、工况调节旋钮编码器8；根据实际发动机冷却循环系统的工作原理及冷却液的流动路线和方向，在操作面板31上设置有bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27，用于模拟操作面板31上冷却液流动通道；在冷却液流动通道上连接有发动机机体模型22、节温器模型23、水泵模型17、发动机冷却系统温控开关模型5和散热风扇7，用于表示冷却系统各器件的位置关系，其中，bc段led灯带24两端连接的是发动机机体模型22和水泵模型17，af段led灯带25两端连接的是发动机机体模型22和散热风扇7，ab段led灯带26两端连接的是发动机机体模型22和水泵模型17，bd段led灯带27两端连接的是水泵模型17和散热风扇7。冷却液可从水泵模型17出发流经发动机机体模型22再回到水泵模型17或者从水泵模型17出发经过发动机机体模型22，然后经过节温器模型23，再经过散热风扇7冷却的散热片，再回到水泵模型17。在图3上可以用bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27的颜色显示和频闪来区分此时的冷却液流向。在电源开关19的左侧设置有发动机冷却系统保险丝21，用于保证用电的安全；在节温器模型23的上下方分别设置有显示节温器开度的1号lcd显示屏1和显示节温器处冷却液温度的2号lcd显示屏2，此处冷却液温度对应节温器的不同开度；在散热风扇7的右上端设置有发动机温度传感器模型15，在散热风扇7的左端分别设置有控制散热风扇小功率工作的继电器模型4、控制散热风扇大功率工作的继电器模型6和显示经过发动机冷却系统温控开关处的冷却液温度的3号lcd显示屏3，3号lcd显示屏3用于让学生知道对应散热风扇7的大小运行功率变化时经过发动机冷却系统温控开关处的冷却液温度的数值。在发动机冷却系统温控开关模型5、控制散热风扇小功率工作的继电器模型4、控制散热风扇大功率工作的继电器模型6、以及散热风扇7的旁边均有设置有插线槽28，用于在实验前用实验导线进行电气连接。
9.上述汽车发动机冷却循环系统实验教学装置的使用方法，可以模拟7种工况，包括：模拟汽车发动机冷却系统的小循环工况、模拟汽车发动机冷却系统的混合循环工况、模拟汽车发动机冷却系统的大循环工况、模拟汽车发动机冷却系统的节温器故障工况、模拟汽车发动机冷却系统的散热风扇故障工况、模拟汽车发动机冷却系统的温控开关故障工况、模拟汽车发动机冷却系统从冷态起动到大循环这一冷却液温度逐渐变化的阶段；上述7种工况分别对应主控制器单元设定的7种程序，使用时将旋转工况调节旋钮编码器调到相应的档位，即可以启动主控制器单元设定的相应程序，从而模拟相应的工况。
10.(1)模拟汽车发动机冷却系统的小循环工况：采用led灯带表示冷却液走向，ab段led灯带26、bc段led灯带24是频闪蓝色光的，表示冷却液没有流向节温器模型23，而且散热风扇7不工作；因为此时是小循环，温度还不足以让节温器阀门打开，所以led灯带表示的冷却液经过水泵模型17入口然后进入发动机机体模型22；此时1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3分别显示出节温器开度、节温器处冷却液温度和经过温控开关冷却液温度，并且这三个lcd显示屏屏幕上所显示的内容都是主控制器单元预先设置好的值，不能变化；蜂鸣器单元在主控制器单元的程序控制下发出低频有序的蜂鸣声。实际发动机中此时的温度不足以让节温器阀打开，温控开关也处于关闭档位，散热风扇不工作。
11.(2)模拟汽车发动机冷却系统的混合循环工况：采用led灯带表示冷却液流向，此时冷却液流向节温器模型23，且散热风扇7小功率运行；因为是混合循环，温度足以让节温器阀以一定的开度打开，因此以led灯带表示的冷却液经过水泵模型17入口，然后进入发动机机体模型22，再经过节温器模型23去散热风扇7处；由此，经过以上模块管路的led灯带，即bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27频闪蓝色光，用以表示冷却液走向；此时1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3分别显示出节温器开度、节温器处冷却液温度和经过温控开关冷却液温度，并且这三个lcd显示屏屏幕上所显示的内容都是主控制器单元预先设置好的数值，不能变化，此时观察3号lcd显示屏3显示的数值，该数值表示经过温控开关冷却液温度，该工况下已经达到温控开关控制散热风扇7以小功率运行的温度，小功率运行即对应驱动ic单元中的u2驱动的小风扇a工作；蜂鸣器单元在主控制器单元的程序控制下发出高频有序的蜂鸣声。
12.(3)模拟汽车发动机冷却系统的大循环工况：采用led灯带表示冷却液流向路径，此时冷却液流向节温器模型23，散热风扇7开始工作并且以大功率工作；因为此时是大循环，温度足以让节温器阀全开，所以led灯带表示的冷却液经过水泵模型17入口，然后进入发动机机体模型22，再经过节温器模型23去散热风扇7处；此时，经过这些模块管路的led灯带即bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27频闪红色光，用以表示冷却液走向；1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3分别显示出节温器开度、节温器处冷却液温度和经过温控开关冷却液温度，并且这三个lcd显示屏屏幕上所显示的内容都是主控制器单元预先设置好的数值，不能变化；其中，3号lcd显示屏3显示的数值，该数值表示经过温控开关冷却液温度，此时已经达到温控开关控制散热风扇7以大功率运行的温度，大功率运行即对应驱动ic单元中的u2驱动的小风扇a、小风扇b、小风扇c同时工作；蜂鸣器单元在主控制器单元的程序控制下发出高频无序的蜂鸣声。
13.(4)模拟汽车发动机冷却系统的节温器故障工况：由于模拟的是节温器故障即节温器不受温度影响并始终处于关闭状态，则实际中发动机会过热，冷却液不会流向散热风
扇，因此由led灯带表示的冷却液只流经小循环对应的路径即只有bc段led灯带24和ab段led灯带26频闪；此时，1号lcd显示屏1会显示为0；显示节温器处冷却液温度的2号lcd显示屏2屏幕显示异常乱码，表示没有冷却液流向这里，且散热风扇7不工作；同时bc段led灯带24和ab段led灯带26的灯带颜色也从正常蓝色转换为红色，表示此时冷却液过热。在实验教学中，学生需要根据上述所看到的现象去判断此时属于什么故障类型，并在散热风扇故障恢复按键9、节温器故障恢复按键10、发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11三个按键内选择正确对应的按键。如果选择了散热风扇故障恢复按键9或者发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11则节温器故障指示灯13不会亮灯。如果选择正确即选择了节温器故障恢复按键10，则对应的故障工况指示灯即节温器故障指示灯13就会亮绿灯，并且操作面板31恢复至刚刚开机状态等待下一步指令。
14.(5)模拟汽车发动机冷却系统的散热风扇故障工况：由于模拟的是散热风扇故障即散热风扇始终处于不工作状态，则实际中发动机会过热，冷却液虽然会通过节温器流向散热风扇，但是由于没有散热风扇的散热作用，实际中冷却液还是会发生过热，这与汽车发动机冷却系统的节温器故障工况类似，但不同点在于冷却液流向是流经所有水路并且通过散热风扇的，所以此时led灯带表示的冷却液流经大循环对应的路径即bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27都会频闪；此时，显示节温器开度的1号lcd显示屏1显示一个数值，该数值是一个预先设置的固定数值；显示节温器处冷却液温度的2号lcd显示屏2和显示经过温控开关冷却液温度的3号lcd显示屏3显示数值不正常，数值过大，表示冷却液流向这里，但散热风扇7不运行；同时led灯带表示冷却液的灯带颜色也从正常蓝色转换为红色即bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27都从频闪蓝色光变成频闪红色光，表示冷却液过热。在实验教学中，学生需要根据上述所看到的现象去判断此时属于什么故障类型，并在散热风扇故障恢复按键9、节温器故障恢复按键10、发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11三个按键内选择正确对应的按键。如果选择了节温器故障恢复按键10或者发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11则散热风扇故障指示灯12不会亮灯。如果选择正确即选择了散热风扇故障恢复按键9，则对应的故障工况指示灯即散热风扇故障指示灯12就会亮绿灯，并且操作面板31恢复至刚刚开机状态等待下一步指令。
15.(6)模拟汽车发动机冷却系统的温控开关故障工况：实际发动机冷却循环系统中温控开关有三个档位，当处于第一档位时是关闭散热风扇，处于第二档位时是散热风扇小功率运行，第三档是散热风扇大功率运行，由于此刻模拟的是温控开关故障，实际中发动机的表现为散热风扇能工作但是功率不会变化，随着冷却液温度上升，散热风扇一直都是小功率运行，虽然进行的仍然是大循环，但还是导致冷却液过热，发动机功率下降，这与汽车发动机冷却系统的节温器故障工况类似，但不同点在于该故障工况下冷却液是流经所有水路并通过散热风扇的，同时散热风扇也是会以小功率工作，所以此时led灯带表示的冷却液流经大循环对应的路径即：bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27都会频闪；显示节温器开度的1号lcd显示屏1显示一个数值，该数值是一个预先设置的固定数值；显示节温器处冷却液温度的2号lcd显示屏2和显示经过温控开关冷却液温度的3号lcd显示屏3显示不正常，数值也会过大，但是与“模拟汽车发动机冷却系统的散热风扇故障工况”对应的2号lcd显示屏2和3号lcd显示屏3所显示的数值相较比较小，表示此时有散热
风扇的降温作用，但是因为温控开关的损坏而无法检测到冷却液温度变大，散热风扇7小功率运行，无法跳转到大功率运行；同时led灯带表示冷却液的灯带颜色也从正常蓝色转换为红色即bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27都从频闪蓝色光变成频闪红色光，表示此时冷却液过热。在实验教学中，学生需要根据上述所看到的现象去判断此时属于什么故障类型，并在散热风扇故障恢复按键9、节温器故障恢复按键10、发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11三个按键内选择正确对应的按键。如果选择了节温器故障恢复按键10或者散热风扇故障恢复按键9则发动机冷却系统温控开关故障指示灯14不会亮灯。如果选择正确即选择了发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11，则对应的故障工况指示灯即发动机冷却系统温控开关故障指示灯14就会亮绿灯，并且操作面板31恢复至刚刚开机状态等待下一步指令。
16.(7)模拟汽车发动机冷却系统从冷态起动到大循环这一冷却液温度逐渐变化的阶段：通过旋转温度自调节可调电阻器18，以改变接入主控制器单元的电阻值进而影响stm32f407zgt6芯片检测到的电压值，以线性增大的电压值模拟线性递增的温度的情况；此时主控制器单元通过io口检测到温度自调节可调电阻器单元的电阻值不断发生变化，stm32f407zgt6芯片检测到电阻值不断变化后将会通过计算公式把电阻值转化为对应的冷却液温度，显示节温器开度的1号lcd显示屏1、显示节温器处冷却液温度的2号lcd显示屏2、显示经过温控开关冷却液温度的3号lcd显示屏3的屏幕显示出相对应的冷却液温度下的数值；随着旋转温度自调节可调电阻器18使得电压值变化进而模拟冷却液温度不断变化，表示节温器开度、节温器处冷却液温度、经过温控开关冷却液温度的1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3所显示的数值也会线性变化，并且变化的分度值为1个单位；此档位下，开始时1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3显示的数值是“小循环”工况下的数值，ab段led灯带26，bc段led灯带24是频闪蓝色光，散热风扇7不工作，蜂鸣器单元也在主控制器单元的作用下发出低频有序的蜂鸣声；随着旋转温度自调节可调电阻器18模拟温度从冷态开始升高，1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3显示的数值将会从“小循环工况”程序下的数值线性连续地过渡到“混合循环工况”程序下的数值，此时bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27频闪蓝色光，散热风扇7小功率运行，蜂鸣器单元也在主控制器单元的作用下发出高频有序的蜂鸣声；随后随着旋转温度自调节可调电阻器18，1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3显示的数值将会从“混合循环工况”程序下的数值线性连续地变化到“大循环工况”程序下的数值，此时bc段led灯带24、af段led灯带25、ab段led灯带26、bd段led灯带27才会频闪红色光，散热风扇7大功率运行，蜂鸣器单元也在主控制器单元的作用下发出高频无序的蜂鸣声。在实验教学中，学生可以根据1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3显示的数值结合操作面板31的现象学习发动机冷却循环系统的工作原理。
17.使用时，首先打开教学实验箱体30，先自行阅读实验箱使用说明书29。老师演示前通过实验导线插接在接线槽上以接通整个实验线路。学生在实验前，需要根据阅读实验箱使用说明书29，先使用实验导线在接线槽28上正确连线后再进行下一步。学生操作的主要是操作面板31，需要打开电源开关19就可以进行控制操作面板31，此时观察电源指示灯20，如果亮了就代表实验箱可以正常工作。旋转工况调节旋钮编码器8，按照主控制器单元预先设定好的程序，工况调节旋钮编码器8的每个编码都对应主控制器单元上的一个运行程序。
结束所有演示后，按下电源开关19，电源指示灯20关闭后，把接线槽28的导线拔掉，就可以完成教学演示。
18.本实用新型与现有技术相比具有如下优点和效果：
19.(1)本实用新型可以模拟汽车发动机冷却循环系统的整体工作过程，各个部件均有模拟实验及相关数据均可视化，学生对整个系统及其相关部件工作过程和实时参数一目了然，极大提升教学效果。
20.(2)本实用新型配有故障设置及问答模式，紧扣课堂节奏，调动学生积极性及提高学生解决问题的能力。
21.(3)本实用新型相较于实体实验装置演示，减少废气排放，安全环保可靠；采用实验箱，结构紧凑，方便保存，且制作成本低，便于推广使用。
22.(4)本实用新型适用于教师教学及学生实验；教师可通过本装置进行教学演示，包括系统的不同工况及其故障演示，并可设置不同故障让学生进行排除及复原；学生可通过本实验装置进行动手操作，如线路连接，实验操作及数据记录、故障排除及还原等。
附图说明
23.图1是本实用新型的各单元的逻辑示意图
24.图2是本实用新型的实验教学装置的结构示意图
25.图3是本实用新型的操作面板的结构示意图
26.图4是本实用新型的主控制器单元的线路示意图
27.图5是本实用新型的sw调试口单元的线路示意图
28.图6是本实用新型的滤波电容单元的线路示意图
29.图7是本实用新型的蜂鸣器单元的线路示意图
30.图8是本实用新型的输入输出单元的线路示意图
31.图9是本实用新型的按键输入单元的线路示意图
32.图10是本实用新型的故障指示灯单元的线路示意图
33.图11是本实用新型的驱动ic单元的线路示意图
34.图12是本实用新型的lcd显示屏单元的线路示意图
35.图13是本实用新型的工况调节旋钮编码器单元的线路示意图
36.图14是本实用新型的温度自调节可调电阻器单元的线路示意图
具体实施方式
37.为了便于理解本实用新型，下面将结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但是，不以任何形式限制本实用新型。应该指出的是，对本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，本实用新型还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
38.除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语属于本实用新型的技术领域常用的专业术语，与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在限制本实用新型。
39.实施例1
40.如图2所示，一种汽车发动机冷却循环系统实验教学装置，包括教学实验箱体30、操作面板31和集成电路模块。所述教学实验箱体30上安装有操作面板31，箱体上盖用于闭合教学实验箱以确保实验装置安全，箱体上盖内贴有实验箱使用说明书29，其内容包括实验原理、操作步骤以及注意事项，以便于学生实验前进行学习及安全操作提醒。所述集成电路模块放置于教学实验箱体30的内部，包括主控制器单元、sw调试口单元、滤波电容单元、蜂鸣器单元、电源输入输出单元、按键输入单元、故障指示灯单元、驱动ic单元、lcd显示屏单元、工况调节旋钮编码器单元和温度自调节可调电阻器单元。
41.如图4所示，所述主控制器单元包括stm32f407zgt6芯片、电容和电阻，电容用于帮助晶振起振和滤波，电阻用于限流。所述主控制器单元采用电源输入输出单元的3.3v电压输出端供电。
42.如图5所示，sw调试口单元包括电路板上的5pin插接件，所述sw调试口单元采用电源输入输出单元的3.3v电压输出端供电，连接stm32f407zgt6芯片的io口：接地端，pa13,pa14,nrst。
43.如图6所示，滤波电容单元是为了电路的安全性以及整体电路可靠性而采用的，由c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11、c12、c13电容并联来实现功能，所述滤波电容单元是采用电源输入输出单元的3.3v电压输出端供电，另一端接地端，当外驱和stm32f407zgt6芯片需要用到电源输入输出单元的3.3v电压供电的时候需经过这个滤波电容单元。
44.如图7所示，蜂鸣器单元是用于实现主程序中对应不同程序下的不同工况所发出的声音提示，所述蜂鸣器单元采用电源输入输出单元的3.3v电压供电，蜂鸣器通过q1三极管ss8050的基极串联r37从而由stm32f407zgt6芯片的pf8控制，一极连接蜂鸣器之后接地端。
45.如图8所示，电源输入输出单元用于供电，包括一个12v的交流电输入端和5v、3.3v的输出端。所述电源输入输出单元包括sw1，e1、e2、c22、r9，7805，ams1117
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3.3，led_k；其中sw1表示操作面板31上的电源开关19，电容的作用是隔直流电通交流电，电阻的作用是限流，led_k表示操作面板31上的电源指示灯20。
46.如图9所示，按键输入单元包括s2、s3、s4三个按键，r28、r29、r30三个限流电阻，接地端。s2表示操作面板31上的散热风扇故障恢复按键9，s3表示操作面板31上的节温器故障恢复按键10，s4表示操作面板31上的发动机冷却系统温控开关故障恢复按键11。所述按键输入单元采用电源输入输出单元的3.3v电压供电。s2、s3、s4对应分别通过stm32f407zgt6芯片的pe3、pe4、pe5io口进而控制芯片的程序跳转。
47.如图10所示，故障指示灯单元采用电源输入输出单元的3.3v电压供电，包括r25、r26、r27、led1、led2、led3和接地端，r25、r26、r27这3个限流电阻分别串联led1、led2、led3，以防止灯被烧坏。led1、led2、led3由stm32f407zgt6芯片的pe9、pe10、pe11控制。led1、led2、led3分别对应操作面板31上的散热风扇故障指示灯12、节温器故障指示灯13、发动机冷却系统温控开关故障指示灯14。led1、led2、led3用于故障工况时显示对应操作是否正确。
48.如图11所示，驱动ic单元用于驱动散热单元和led灯带单元，所述散热单元为散热风扇7，散热风扇7对应于驱动ic单元上的3个2pin接插件表示的3个小风扇：小风扇a、小风扇b、小风扇c。当只有小风扇a运转时对应“混合循环工况”程序下的散热风扇的小功率运
行，转速较小。当小风扇a、小风扇b、小风扇c同时运转时对应“大循环工况”程序下的散热风扇的大功率运行，转速较大。led灯带单元中bc段led灯带对应于驱动ic单元的e灯组、af段led灯带对应驱动ic单元的f、ab段led灯带对应驱动ic单元的g、bd段led灯带对应驱动ic单元的h。所述驱动ic单元中u2通用驱动芯片用于稳定驱动所述的散热单元，其中由stm32f407zgt6芯片的pe0、pe1、pe2控制，然后接地，所述散热单元采用电源输入输出单元的5v电压供电并且连接f1保险丝，f1保险丝对应于操作面板31上的发动机冷却系统保险丝21，发动机冷却系统保险丝21可以起到保护电路的作用，在电流过大时熔断。u3通用驱动芯片用于稳定驱动所述的led灯带单元，通过stm32f407zgt6芯片的pf6、pf7、pf9、pf10控制，然后接地，所述led灯带单元采用电源输入输出单元的5v电压供电。
49.如图12所示，lcd显示屏单元中包含3个lcd1602：lcd4、lcd5、lcd6，3个lcd1602分别连接r31、r32、r33三个用于防止lcd屏幕出现“鬼影”的2k电阻。所述lcd显示屏单元采用电源输入输出单元的3.3v电压供电。lcd4、lcd5、lcd6分别对应操作面板31的1号lcd显示屏1、2号lcd显示屏2、3号lcd显示屏3，三个lcd屏的rs端分别由stm32f407zgt6芯片的pb14、pg7、pa8控制，三个lcd屏的rw端由stm32f407zgt6芯片的pb13、pg6、pa9控制，三个lcd屏的e端由stm32f407zgt6芯片的pb12、pg5、pa10控制，三个lcd屏的其他数据位同时由stm32f407zgt6芯片的pd0、pd1、pd2、pd3、pd4、pd5、pd6、pd7控制。
50.如图13所示，工况调节旋钮编码器单元对应操作面板31的工况调节旋钮编码器8，由stm32f407zgt6芯片的pa1、pa2控制，另一端接地线。工况调节旋钮编码器单元可以控制stm32f407zgt6芯片的主程序的跳转，共有七个工况可调节，即stm32f407zgt6芯片有七个程序可以跳转。所述工况调节旋钮编码器单元采用电源输入输出单元的3.3v电压供电。
51.如图14所示，温度自调节可调电阻器单元包括rp1旋转电位器，对应于操作面板31的温度自调节可调电阻器18。所述温度自调节可调电阻器单元采用电源输入输出单元的3.3v电压供电，有接地端，rp1旋转电位器的变化阻值通过stm32f407zgt6芯片的pa0读取。
52.实施例2
53.教师教学演示：使用时，首先打开教学实验箱体30。老师演示前已在接线槽28处接好线，并在操作面板31上演示。在操作面板31中，老师只需要打开电源开关19就可以进行控制操作面板31，此时观察电源指示灯20，如果亮了就代表实验箱可以正常工作。旋转工况调节旋钮编码器8，根据图4主控制器单元预先设定好的程序，工况调节旋钮编码器8的每个编码都对应图4主控制器单元的一个程序。实验箱散热通风孔16保证了长时间教学演示下的散热安全性。
54.教师可通过本装置进行教学演示，分析不同工况以及故障演示现象，引导学生思考各工况的工作变化过程和故障原因并进行故障排除。(1)工况调节旋钮编码器8扭到1档的时候，对应图4主控制器单元的“小循环工况”程序，此时模拟汽车发动机冷却系统的小循环工况。(2)旋转工况调节旋钮编码器8至2挡，是图4主控制器单元的“混合循环工况”程序，此时模拟汽车发动机冷却系统的混合循环工况。(3)旋转工况调节旋钮编码器8至3挡，是图4主控制器单元的“大循环工况”程序，此时模拟汽车发动机冷却系统的大循环工况。(4)旋转工况调节旋钮编码器8至4挡，是图4主控制器单元的“故障工况之节温器故障工况演示及其判断”程序，此时模拟汽车发动机冷却系统的节温器故障工况。(5)旋转工况调节旋钮编码器8至5挡，是图4主控制器单元的“故障工况之散热风扇故障工况演示及其判断”程序，此
时模拟汽车发动机冷却系统的散热风扇故障工况。(6)旋转工况调节旋钮编码器8至6挡，是图4主控制器单元的“故障工况之温控开关故障工况演示及其判断”程序，此时模拟汽车发动机冷却系统的温控开关故障工况。(7)旋转工况调节旋钮编码器8至7挡，是图4主控制器单元的“温度自调节演示工况”程序，此时模拟汽车发动机冷却系统从冷态起动到大循环这一冷却液温度逐渐变化的阶段。
55.实施例3
56.学生实验操作：使用时，首先打开教学实验箱体30，先自行阅读实验箱使用说明书29，结合教师的讲解说明，使用实验导线在接线槽28处正确连线后再进行实验操作。学生主要在操作面板31上进行实验操作。在操作面板31中，学生需打开电源开关19，此时观察电源指示灯20，如果亮了就代表实验箱可以正常工作。学生旋转工况调节旋钮编码器8进入不同工况进行实验并记录相关实验现象及数据。结束所有操作后，按下电源开关19，电源指示灯20关闭，完成学生实验操作。
57.以上所述仅为本实用新型的实施例，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。