工业传感器实验台,工业传感器技术实训装置

发布时间：2024-04-19 18:06浏览次数：times

一、设备简介：
本实验台打破了原有多门课程实训相互独立的模式，将电路分析、模电、数电、微处理器、传感器、FPGA技术、虚拟仪器技术、嵌入式技术等多门课程有机地结合在一个综合实训体系之下，同时融入Labview、Protel、C语言的等应用软件，向学生提供一个认识、系统集成、创新和科研相结合的实验台，培养学生掌握电子设计理念，跟踪电子领域的前沿技术动态，以满足现代化创新性人才培养的需要。
该平台既能满足单一课程的理实一体化的实训要求，也能作为职业院校综合创新能力培养的实验台，更能作为课程设计、毕业设计、大赛训练等设备。

二、产品特点：
1）适合电子信息、计算机、自动化、通讯等各专业职业能力的综合训练
突破原有实训模式，将多门课程的实验内容有机地融合在一起。将各课程如电子技术、电路原理、单片机、传感器、虚拟仪器、FPGA、嵌入式等课程的知识点融合在一起进行综合职业技能实训。
3）实训环境能很好地解决课程设计、毕业设计和大赛前训练的硬件环境问题
4）对学生的三个阶段的实训，培养了学生动手设计操作、系统集成、团队合作等能力和习惯。
阶段是实验者根据具体的实验要求，选择合适的功能电路，依据各功能电路的技术参数，组成一个目标系统，然后对目标系统进行功能和参数测试，完成实验测试报告。
第二阶段由实验者自主设计和制作系统中的某一功能电路。从原理设计，元器件选型，线路板绘制、制作、安装、调试。实现对原有功能电路的替代。
通过实验的阶段的训练，可以帮助学生建立一个系统的概念。通过第二阶段的训练，可以给学生一个研发的完整过程。这两个阶段的实验可以以*短的时间达到的实验效果。同时由学生开发的功能电路又可以作为下一届学生的实验模块，通过几年的积累可以为实验室积累起丰富的功能电路库。
第三阶段的训练为多位实验者合作完成一个系统的设计制作和调试。首先由所有参加人员共同完成系统的整体方案设计，然后进行功能划分，由每位实验学生分别完成，完成的过程与第二阶段的训练相同。在这一阶段，主要训练学生的团队合作精神和互相帮助作风，体会共同解决问题的乐趣，分享经验教训。
5）模块化的硬件结构和理实一体化的实训教学模式
本实训教学平台由控制平台、标准模块和实际对象等组成，各种知识点实训是通过标准模块来体现。综合训练采用实际对象和一个或多个标准模块来完成，通过实训学生可以知道单一知识点的应用和系统的关系，使所学的内容相互串联起来。
6）有效地培养学生系统集成能力
向学生提供各种功能的实验模块，学生根据实现项目的需要选择合适的实验模块，连接组合后构成一个实验系统，再配以适当的软件或控制方式，即可完成一个实验项目。培养了学生的系统集成能力。提供给学生一个与以后工作过程和环境相近的实验台，使学生可以很快地适应毕业以后工作。
7）更好地为学校节省了实训室建设资金。
本实验台在满足设计性、综合性的实验项目基础上，依然能进行原有的模拟电子技术、数字电子技术、电路分析等实验内容。

三、技术条件
1、工作电源：单相三线制AC220V±10%/3A/50Hz/电源;
2、整机容量：小于1kVA;
3、尺寸：控制屏的长×宽×高：1.3m×0.4m×0.5m；
实训桌的长×宽×高：1.8m×0.8m×0.8m；
4、重量：小于200kg。
5、虚拟多用表参数：
交流电压量程档位分：10、50、250、1000
直流电压档位分：0.25、1、2.5、10、50、250、1000
欧姆档分：x1，x10，,100，,1000，,1K，x10K，x100K
电流表档位：50μa、0.5、5、50、500
BATT：1.2-3.6V，RL=12Ω
BUZZ：R×3
红外发射检测功能：垂直角度±15°距离1-30cm
三极管测量孔

四、技术说明
1、设备人身安全保护
具有电流型漏电保护功能，符合国家低压电气安全标准要求。
2、设备安全保护功能
1）直流电压表、直流电流表、交流数字毫伏表等测量仪表都具有过量程保护功能
2）恒压源、恒流源、信号源、直流稳压电源等都具有短路和开路保护功能。
3、主控屏及实训桌
主控屏采用1.2毫米冷轧钢板制作，喷塑工艺，结构简洁大方。顶部和后部采用开门形式，均可打开，便于维修和保养。主控屏设计了直流稳压电源、恒压源、恒流源、直流电压表、直流电流表、信号源及频率计、交流数字毫伏表、虚拟采集卡与计算机控制单元、网孔板等仪器仪表。控制屏配置了单相三极电源插座4个，供各类仪器仪表使用。
实训桌采用铁质喷塑结构,结构牢固,外形美观大方，实训桌上下可放置计算机主机、监视器及键盘等，还能存放各实训模块。
4、仪表说明
1）直流数字电压表：测量精度为0.5级，测量范围为0-200V，量程为200mV，2V，20V，200V四档直键开关切换，具有超量程保护功能，带有计算机接口。
2）直流数字电流表：测量精度为0.5级，测量范围为0-2A，量程为2mA，20mA，200mA，2A四档直键开关切换，具有超量程保护功能,带有计算机接口。
3）数字万用表
配置三位半数字式万用表，固定在实验屏的面板上。实验屏提供9V电源给万用表，免除了实验室经常更换万用表电池的工作。
4）交流毫伏表：测量频率范围5Hz－1MHz、测量电压范围0－700V的正弦波有效值电压，分为200mV、2V、20V、200V、700V五档量程，3位半数字显示，带计算机接口。
5、电源技术说明
1）双路0－30V恒压源及数字监视仪表
调节范围：0－30/1A连续可调；电压稳定度<3%，纹波电压<1mV，调节精度1%；
带三位半数显监示，通过开关切换可显示0～30V电压输出，带有计算机接口；具有短路保护和自动恢复功能。
2）0-200mA恒流源及数字监视仪表
调节范围：0-200mA连续可调，从0.00mA起调；开路电压：30V，具有开路保护功能，含三位半数显监示，带有计算机接口。
3）直流固定电源
供±12V，±5V/1A四路直流稳压电源，电源设有过流和短路保护功能。
6、虚拟仿真系统
单片机、plc可编程设计与控制虚拟仿真软件
本软件基于unity3d开发，内置任务书与实验提示，采用三维漫游的形式，可通过键盘控制移动，鼠标控制镜头方向，鼠标滚轮控制画面远近，可360度旋转，三维墙体上画有电气图。
1.设备元件组装：根据高亮提示，找到元件控制架，可从元件库中按电气元件布局图拖拽元件安置到元件控制架上，元件库设有控制面板、开关电源、微型继电器、PLC、变频器、步进电机、交流电机、伺服电机、伺服驱动器、步进驱动器、接口板、操作面板、断路器、伺服电机接口、数显电压表，选择错误时有提示。
2.技术指标测量：选择万用表检查伺服电机连接线、带BOP面板的伺服驱动器，左右按钮调至欧姆档，拖拽黑红表笔分别插入R、S、T、U、V、W、接地相测试阻值，根据高亮提示，在场景中找到电源开关，拖拽电笔或万用表进行测量电源是否打开。
3）电器元件连接：根据电气接线图，连接好电源线、控制线，高亮提示接口，将驱动器、接口板、动力线、伺服电机、编码器、PLC、继电器按顺序连接好，打开总电源开关、伺服电源开关、故障电路开关后，提示故障代码，从三项中多选故障原因。
4）参数调整测试：电源合闸进行调速，按任务书要求设置驱动器参数，进行点动控制/模拟量调速/多段调速控制，观察三维伺服电机运动控制。选择6条PLC程序选择任意一种然后进行伺服驱动器模拟量调速，PLC参数可调，设置好驱动器参数，进入三维伺服电机运动控制界面及电气显示界面，操作面板设有伺服启动、低速、中速、高速、伺服停止、扭矩限制、异常重置、正转/反转选择、0-10滑动控制（电气面板实时显示数值）。
5）巡视伺服系统口罩机三维虚拟仿真机，观察其结构，可注入故障点，多选故障原因，进行故障定位，将故障原因与对应的检测及定位方法连线，选择正确后进行故障排除，将故障原因与对应的解决方法连线。
6）控制工艺方案，可选点动控制/模拟量调速/多段调速控制的单机模式及联机模式，调出控制面板，显示3条生产线运行，进行实时控制，可选点动、低中高速、启动、停止控制，速度可调，根据控制方案，系统自动得出生产线运行性能优劣，并提交交底记录。
维修电工电子电机与职业资格培训考评仿真软件
本软件为apk的格式，可在PC端使用，也可在移动端使用，本软件即可手动设置故障也能自动设置故障，本软件通过电路图中绿色的框选择手动设置故障点（*多可以设置39个故障点），也可以通过系统自动进行随机1个故障点设置，随机两个故障点设置，随机三个故障点设置，随机四个故障点设置，随机五个故障点设置，本软件内有工具箱，元件库，放大镜，电路图等功能，可通过工具箱可选择万用表进行检测，通过元件库选择合适的元件，通过放大镜可以清楚的了解各个元器件及电路。本软件通过电动机星三角启动控制电路故障的设置，并经过种种排查，让学生了解电动机星三角启动控制电路的工作原理及电路结构。
虚拟频谱仪、逻辑分析仪、示波器、三用表仿真软件：
本软件为apk的格式，可在PC端使用，也可在移动端使用，本软件的功能有：电阻的测量、交流电压的测量（测量变压器，若变压器测量烧坏多用表时，冒黑烟提示并可以重置多用表）、晶体管的极性判断、直流电压测量（通电流表档时灯光亮）、直流电流的测量、以及电容好坏的判断。本软件可任意拖动红色与黑色笔头，2个笔头拖拽至被测物体上定位时显示红圈，如未定位准确无红圈显示，并在进行错误操作的时（如所选量程错误、所测数据错误等等），仪表指针将无反应、提示错误重新测量等，本多用表可选择交流电压档，直流电压档，电阻档，电流档，电阻调0，并且可放大显示数据，可清楚观看所测数据大小。学生可以通过本软件学习多用表的正确使用方法。
机械实训安全教育虚拟仿真软件：本软件基于unity3d开发，软件采用三维漫游的形式，可通过键盘控制移动，鼠标控制镜头方向，设有机械安全距离实验，机械安全保护装置实验、机械安全防护设计基础考核，实验进行时，三维漫游画面采用箭头与脚印图案提示移动至实验位置，机械对象周围圆圈显示了工作半径，实验过程伴有三维机器人的对话框提醒。
A、机械安全距离实验内容包括防止上下肢触及危险区的安全距离实验（内分2种围栏高度与开口大小），选择进入后，镜头前弹出GB23821-2009《机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离》要求，错误示范：实验过程为人体进入机械对象工作半径受到伤害后，血色画面与语音提醒收到机械伤害，并回至原位并进行下一实验，*终一步为正确做法。
B、机械安全保护装置实验分为安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪等保护装置实验，可选类别（安全输入、安全控制、安全输出、其他）、生产厂家、产品列表（安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、安全护栏）。安装位置有蓝色闪烁框架提醒，实验流程：选择安全护栏并安装、选择安全连锁开关（或选择安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪）并安装、选择安全控制器并安装至电气控制箱、选择安全继电器并安装至电气控制箱、点击电气控制箱上的启动按钮。若进入危险区域时，系统将提示报警音，且机械对象停止工作，选择电气控制箱上的复位按钮可停止。
C、机械安全防护设计基础考核要求完成机械安全系统的安装，正确安装安全护栏、安全联锁开关、安全光幕、安全垫、安全激光扫描仪、安全控制器、安全继电器、24V电源、信号灯及急停按钮，考核分为十个考核点，部分考核点有3个选项，由学生自由选择，*终10项考核点选好后，提交确认，系统自动得出总分数以及各考核点的得分情况。
D、软件须为整体同一平台，不得以单独的资源展现。
E、同时为客户提供本软件的VR安装包方便用户拓展为VR实验，VR设备及软件安装调试不需提供。

五、传感器二次线路设计与应用实训单元
本实验配置基本的水箱、管路、电磁泵等，利用不同工业液位测量传感器，组成多种液位检测系统，可提供的传感器包括有：应变式液位器等。
通过实验熟悉的安装测试方法，应用特点，测量范围，安装条件，掌握精度分析方法。
计算机控制就是学生能够自己编程进行调试。增强学生的动手能力和实训的能力。手动控制就是直接对设备进行动作，如输出一个电流或者是电压。仪表控制就是仪表直接输出和采集，所有的数据可以在电脑上显示。
本装置具有多重安全保护，提供IEC标准信号及相关测试点供单片机接入进行编程实验。
1、技术指标
1）、供电电源：AC220V±10%50HZ±5%1A有良好接地
2）、外形尺寸：
实验控制箱尺寸：不小于500mm（长）×300mm（宽）×500mm（高）
3）、重量：约15kg
2、实验内容
传感器实验：
1）涡轮流量变送器工作原理认识实验
2）液位变送器的标定方法和工作原理的认识实验
3）液位开关工作原理认识实验
控制实验：
1）液位PID控制实验
2）液位组态控制实验
3）流量PID控制实验
4）流量组态控制实验
5）开关量测试实验
3、配置方案：

名称	型号	数量
微型涡轮流量计	LWGY-10A	1
压力变送器	PT311B-5K233	1
RS485/RS232转换器		1
微型不锈钢储水箱		1
微型有机玻璃实验水箱		1
电磁阀		1
手动阀		1
微型磁力泵		1
控制器	4模拟量输入4模拟量输出	1

六、温度控制实验台
可快速升温，快速降温。其重要结构特点是微小、紧凑、美观、安全。装置由实验温度箱、加热器、可控硅调压模块、风扇、K型温度传感器及Pt100传感变送器等组成。可以和上位机组成温度检测和闭环温度控制系统。通过AD数据采集与上位机通讯。控制参数可以在上位机中设置。上位机软件采用VCC++、MCGS虚拟仪器等软件，实现在线检测、控制、参数修改、数据的存储分析、实时曲线和历史曲线显示和打印。装置具有安全保护，提供IEC标准信号及相关测试点供AD数据采集单片机接入进行编程实验。
1、实验温度源：温度范围0～150℃，
2、PT100温度传感器-50---500℃1只
3、PT100温度变送器输出信号：4～20mADC二线制，工作电压：12VDC)，精度等级：0.2%，
4、可控硅调压模块：全隔离单相交流可控硅调压模块；控制信号：4-20mADC 1个
5、加热铝锭和降温装置（开关量输出）
6、热电阻、传感变送的原理认识实验
7、温度特性实验
8、温度上位机组态控制实验
9、研究分析不同P、I、D参数值对控制系统的动态特性、静态特性性能影响与评价
10、利用中文组态软件和温度测控实验台进行组态工程编程训练实验

七、环形带运行装置创新单元（工业级）
配置：小型工业环形带运行装置，配有速度调节，松紧调节，数字显示装置，被测工件。
基本配置
1.配备环状运行输送带、
2.直流电机、
3.支撑架、
4.称重台和色块、砝码等、
5.红外对射式传感器、
6.红外反射式传感器、
7.电涡流接近开关、
霍尔传感器组成，可进行运行速度测量实验、产品计数实验、铁磁物体检测实验、颜色识别实验、物体定位实验。
内容包括：
1.光电计数：
配备光电传感器、计数器，了解动态计数方法
2.材质识别技术：
配备电涡流传感器与霍尔传感器，识别金属和非金属，铜与铁
3.转速测量与控制：
配备红外转速传感器（透射式与反射式）、霍尔转速传感器、电涡流转速传感器、磁电转速传感器。了解多种转速测量和控制手段及其各自的特点。
4直线位移测量和控制
超声波位移传感器，对零件的位移量（距离）实现动态测量。

八、直线位移装置
1、技术需求：
采模化设计，可固定于T槽铝合金实验板上，并能轻易滑动及锁紧之，以PC-Base为控制架构，可直接从计算机透过USB控制工作站动作，无需控制器搭配。可单站独立动作或多站联机动作，使用电压24V直流，配线采用电缆M8插接式接头，具IP65工业保护等级。
2、直线位移装置
直线距离和位移运动模块上可灵活安装数字式光栅尺、模拟量超声波和模拟量电感式等直线距离和位移测量的传感器，进行机械运动参量测量实验。
3、主要技术指标

项目	技术指标说明	项目	技术指标说明
直线运动行程	400mm	直流电机
运动速度	4m/min	外形尺寸	480mm╳230mm╳230mm
重复定位精度	±0.03mm	重量	<15kg

4、传感器配置及技术参数指标

序号	名称	规格及主要技术参数说明
1	数字式光栅尺	栅距：0.02mm(50线/mm)；精度：+3mm、+5mm、+10mm；量程：70~2640mm；移动速度：60、120m/min；电缆线长度：3m
2	模拟量超声波位移传感器	测量范围：3cm到3.35m；电压：5Vdc+/-10%；电流：30mA;：35mA；回声脉冲：正TTL脉冲，从115uS到18.5mS；
3	限位开关	检测距离Sn：1～20mm；工作距离Sr：Sn×80％；工作温度：-25～+70℃；工作电压：DC12V；响应频率：300Hz

1、超声波测距位移实验
2、数字光栅尺测距位移实验
3、编码器测距位移实验
4、电机自动往返控制

九、环境检测单元
1、传感器可包括多种：光照传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、CO传感器、红外传感器等；采用PLC系统统设计开发，结合传感器和上位机软件完成智慧环境的实训。
2.整体尺寸大小约460mm*360mm*300mm,支持TTL/232接口，采集和控制是通过plc实现。
本实验台包含检测对象、信号检测输出及执行机构。
1、检测对象：有光照检测、温度检测、湿度检测、可燃气体检测、烟雾报警检测和红外报警检测。其中光照、温度、湿度为模拟量信号输出并且连续，可燃气体和烟雾、红外是开关量信号输出只有在有报警时才有信号变化。信号检测范围及输出形式
2、光照检测：测量范围0～2000LX，输出形式，电压输出0～2V；供电电压DC24V
3、温度检测：测量范围-40℃～80℃，输出形式：电压输出1～5V；
湿度检测：测量范围RH0～100，输出形式：电压输出1～5V；
供电电压DC24V。
4、可燃气体检测：主要CO检测，当浓度超过1.5%即报警，开关量输出；供电电压DC24V
5、烟雾报警检测：检测烟雾浓度，当超过一定值后报警，开关量输出；供电电压DC24V
6、红外报警检测：热辐射检测，在检测范围内当有热源移动即报警。开关量输出；供电电压DC24V
7、k型热电偶套件
测量范围：0～600℃；铠装小型热电偶，测温模块测量范围：0～100℃
8、环境噪声传感器：供电电压10v-30vdc，输出0-5v。型号：HJCG07
执行机构：
10、电动遮光帘的运动：
电机供电DC24V12W，转速30r/min。遮光帘就会有动作。
11、灯的亮灭控制：LED灯，供电DC5V5W，光照>500LX
温度源的加热：
12、PTC恒温加热供电DC24V，功率50W风扇的启停：供电DC24V，转速3000r/min。
PLC和Python实验内容
1、光照度实验
2、温度实验
3、湿度实验
4、红外报警器实验
5、可燃气体报警器实验
6、烟雾报警器实验
7、人脸识别实验
8、指纹识别实验
9、烟雾测量
10、通过数据采集卡单元测量实验
11、遮光控制、补光控制、加热控制、通风控制是开关量输出，分别对应控制的农业大棚的遮光帘、补光灯、加热器、风扇。

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