TW-JD19 傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
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特點(diǎn)
1.模塊化設(shè)計(jì)：采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計(jì)，增強(qiáng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性和互換性。
2. 總線標(biāo)準(zhǔn)：建立統(tǒng)一的內(nèi)總線和接口約定，以實(shí)現(xiàn)*靈活的個(gè)性化配置、擴(kuò)展和系統(tǒng)管理。
3.可更換的核心系統(tǒng)：為適應(yīng)不同廠家的處理器、不同種類的處理器，通過改變系統(tǒng)核心卡來實(shí)現(xiàn)使用不同家族的單片機(jī)或者是不同種類的處理器（如MCU、DSP、ARM）等來組成系統(tǒng)。
4.快速連接線設(shè)計(jì)：提供三種連線方式①采用金質(zhì)縮緊孔單線接線；②采用排線集中接線；③自動(dòng)免連線模式接線。各模塊在設(shè)計(jì)時(shí)均融入三種連線方式于設(shè)計(jì)過程。
5.一機(jī)多用：采用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室相結(jié)合的設(shè)計(jì)構(gòu)思，在實(shí)驗(yàn)裝置上僅配備*常用的模塊，在實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)放置次常用模塊，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室中放置其他模塊。由此實(shí)現(xiàn)了該實(shí)驗(yàn)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)一機(jī)多用、便于擴(kuò)展和綜合的目標(biāo)。
6.接近工程實(shí)際：實(shí)驗(yàn)裝置上采用多種工業(yè)型傳感器，既可以用來完成傳感器原理、結(jié)構(gòu)與調(diào)理電路的教學(xué)，也可以用解決工業(yè)工程和過程中的實(shí)際問題。
7.學(xué)以致用：構(gòu)成實(shí)驗(yàn)裝置中的智能儀器的各模塊，在其設(shè)計(jì)時(shí)充分體現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù)和可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)，其核心卡可作為實(shí)際智能儀器的核心單元。實(shí)驗(yàn)裝置中信號(hào)轉(zhuǎn)換與信號(hào)調(diào)理電路采用工業(yè)和工程實(shí)際中所采用的成熟電路。實(shí)驗(yàn)裝置中使用的各種數(shù)字信號(hào)處理方法，采用典型的也是未來實(shí)踐系統(tǒng)首選的數(shù)字信號(hào)處理手段，具有很強(qiáng)的工程實(shí)用特征。
8.持續(xù)發(fā)展：結(jié)合單片機(jī)、嵌入式單片、FPGA/CPLD、DSP及ARM知識(shí)可以將檢測(cè)系統(tǒng)或智能儀器提高到更高的層次。
9.智能儀器儀表設(shè)計(jì)：結(jié)合工程實(shí)際給出了一個(gè)將常規(guī)儀器實(shí)現(xiàn)智能化的實(shí)例。
10.虛擬儀器儀表設(shè)計(jì)：結(jié)合數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)虛擬儀器儀表。
11.研究與創(chuàng)新能力培養(yǎng)：實(shí)驗(yàn)裝置中選用的幾項(xiàng)綜合型實(shí)驗(yàn)，是典型的檢測(cè)儀表或工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的微型化，既能夠使學(xué)習(xí)者領(lǐng)略檢測(cè)技術(shù)的典型應(yīng)用和掌握成熟可靠的檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，又是培養(yǎng)和發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)新能力、開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
12.開放式設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)裝置中的軟、硬件及系統(tǒng)均按照全開放的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便于學(xué)生開展研究型和創(chuàng)新型的實(shí)驗(yàn)。
13.最小知識(shí)單元：為每個(gè)模塊均可拆分到該知識(shí)層次的最小知識(shí)單元。
概述
1.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能滿足傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程群的實(shí)驗(yàn)需求，并且具有占用空間小、掛箱設(shè)計(jì)規(guī)范、互換性強(qiáng)，從基本實(shí)驗(yàn)到構(gòu)成完整系統(tǒng)在一臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置上便可以全部實(shí)現(xiàn)。避免了不同課程需要不同實(shí)驗(yàn)裝置、占用空間大、難以構(gòu)成完整系統(tǒng)、不方便實(shí)施綜合性和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的麻煩。
2.能適應(yīng)不同專業(yè)和不同層次的教學(xué)需要，可按不同需求選擇不同的配置，并可根據(jù)用戶的要求增添實(shí)驗(yàn)掛箱。
3.實(shí)驗(yàn)裝置能完成傳感器與檢測(cè)技術(shù)相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)苷莆崭鞣N傳感器原理、信號(hào)處理電路及檢測(cè)方法。
4.傳感器部分：包括壓力、壓電、應(yīng)變、電容、霍爾、溫度、光敏、氣敏（酒、CO）、電渦流、光纖位移、長(zhǎng)光柵位移、差動(dòng)變壓器、光電耦合等各種常見傳感器。
5.檢測(cè)部分：利用工業(yè)實(shí)際中廣泛采用的成熟電路完成對(duì)各種傳感器信號(hào)的拾取、轉(zhuǎn)換、調(diào)理、采樣、存儲(chǔ)、解算、控制及顯示等處理電路，實(shí)驗(yàn)裝置充分考慮抗干擾及可靠性技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生可以學(xué)以致用。
6.通過使用本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，有利于廣大學(xué)生對(duì)書本知識(shí)的理解和深化，在完成傳感器與檢測(cè)技術(shù)等一系列基本實(shí)驗(yàn)后，便能掌握傳感器與檢測(cè)技術(shù)課程群所要求的基本原理、操作技能和動(dòng)手能力。若再完成一個(gè)或幾個(gè)綜合型實(shí)驗(yàn)，則對(duì)系統(tǒng)有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，形成基本的解決實(shí)踐問題的知識(shí)體系。如果能進(jìn)一步完成設(shè)計(jì)型乃至創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，則將形成解決實(shí)踐問題的能力和積累解決實(shí)踐問題的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
技術(shù)指標(biāo)
1.輸入電源：?jiǎn)蜗嗳€220V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對(duì)濕度＜85%(25℃) 海拔＜4000m
3.絕緣電阻：＞3MΩ
4.漏電保護(hù)：漏電動(dòng)作電流≤30mA，動(dòng)作時(shí)間≤0.1s
5.裝置容量：＜200VA
6.外形尺寸：1620mm×805mm×1400mm
實(shí)驗(yàn)掛箱具體硬件資源
1.控制器單元掛箱：掛箱主要用于插接不同的CPU模塊。掛箱上包含了CPU模塊的接口插座和基本實(shí)驗(yàn)電路及系統(tǒng)擴(kuò)展電路，可單獨(dú)完成大部分的基本實(shí)驗(yàn)，掛箱上有三個(gè)（40P、20P、50P）扁平電纜接口槽用于和其他掛箱連接。掛箱上的資源如下：
(1)8259中斷源模塊（擴(kuò)展8路外部中斷源）
(2)8255接口模塊
(3)8279鍵盤顯示接口模塊
(4)8254可編程定時(shí)器模塊
(5)硬件看門狗電路模塊
(6)I2C EEROM模塊
(7)I2C并行接口模塊
(8)I2C時(shí)鐘模塊
(9)單次脈沖模塊
(10)開關(guān)量輸入模塊
(11)關(guān)量輸出模塊
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
本裝置由控制屏，實(shí)驗(yàn)桌、活動(dòng)掛箱及擴(kuò)展模塊、實(shí)驗(yàn)箱組成。實(shí)驗(yàn)臺(tái)美觀大方，尺寸可選；活動(dòng)掛箱包括CPU掛箱、接口掛箱、對(duì)象掛箱、ARM掛箱；其功能擴(kuò)展模塊覆蓋了多個(gè)專業(yè)多門課程，包含CPU類、通用接口類、人機(jī)界面類、信號(hào)變換隔離類、通信類、執(zhí)行機(jī)構(gòu)類、傳感器類共40多項(xiàng)。
裝置的配備及技術(shù)性能
本裝置主要由實(shí)驗(yàn)控制屏和實(shí)驗(yàn)桌兩部分組成。
(一)實(shí)驗(yàn)控制屏
1.電源及保護(hù)體系
(1)直流穩(wěn)壓電源，每套功能配置如下：① ±5V/1A和±15V/1A各兩路，一路＋24V/1A，均具有短路軟截止自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)功能；② 0～30V/1A連續(xù)可調(diào)電源一路，具有短路軟截止自動(dòng)恢復(fù)保護(hù)功能，帶數(shù)顯電壓表切換指示；
(2)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)有漏電保護(hù)，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源，對(duì)人身安全起到一定的保護(hù)。
2.儀器儀表
(1)信號(hào)發(fā)生器：1k～10kHz音頻信號(hào)；1～30Hz低頻信號(hào)
(2)數(shù)字式電壓表：量程0～20V，分為200mV、2V、20V三檔，輸入阻抗大，精度高
(3)頻率/轉(zhuǎn)速表：頻率測(cè)量范圍1～9999Hz，轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍1～9999rpm
(4)高精度溫度調(diào)節(jié)儀：多種輸入輸出規(guī)格，人工智能調(diào)節(jié)以及參數(shù)自整定功能，先進(jìn)控制算法，溫度控制精度±0.5 oC
3.傳感器由三個(gè)實(shí)驗(yàn)箱(335mm×445mm)、一個(gè)加熱模塊和11塊信號(hào)調(diào)理模塊組成
(1) 傳感器實(shí)驗(yàn)箱(一)
轉(zhuǎn)動(dòng)源部分:轉(zhuǎn)動(dòng)源、霍爾傳感器、光電傳感器；應(yīng)變片稱重傳感器；可更換的傳感器：差動(dòng)變壓器傳感器、電容傳感器、渦流傳感器、霍爾位移傳感器、磁電式傳感器、光纖位移傳感器、濕敏傳感器、酒精傳感器。
(2) 傳感器實(shí)驗(yàn)箱(二)
振動(dòng)源部分:應(yīng)變片振動(dòng)臺(tái)、壓電電傳感器，氣體壓力傳感器部分:氣壓源 、兩氣壓計(jì)、氣體壓力傳感器。
(3) 傳感器實(shí)驗(yàn)箱(三)
長(zhǎng)光柵位移傳感器部分：長(zhǎng)光柵位移傳感器、步進(jìn)電機(jī)；圓光柵角位移部分：光電編碼器、步進(jìn)電機(jī)。
(4) 溫度特性傳感器加熱源
包括：熱敏電阻傳感器，熱電偶傳感器，PT100鉑電阻
(5)信號(hào)調(diào)理模塊(配有11塊)：差動(dòng)變壓器模塊、電容傳感器模塊、電渦流傳感器模塊、光纖位移傳感器模塊、霍爾傳感器模塊、溫度傳感器模塊、壓電傳感器模塊、壓力傳感器模塊、移相器、相敏檢波器、低通濾波器模塊、應(yīng)變片傳感器模塊、光柵調(diào)理模塊。
4.實(shí)驗(yàn)掛箱及實(shí)驗(yàn)?zāi)K, 掛件尺寸：340mm×370mm
(1)控制器單元掛箱：配有8051單片機(jī)模塊、C8051嵌入式單片機(jī)模塊、DSP5402處理器模塊(模塊PCB板尺寸：110mm×80mm)、其他CPU外圍單元、譯碼模塊
(2)信號(hào)轉(zhuǎn)換單元掛箱, 掛件尺寸：170mm×370mm
配有8位并行AD模塊、12位并行AD模塊、8位并行DA模塊、12位并行DA模塊、I/O口擴(kuò)展模塊、轉(zhuǎn)換模塊（模塊PCB板尺寸：120mm×80mm）
* (3)通信與打印機(jī)單元掛箱, 掛件尺寸：170mm×370mm
配有RS232/RS485通信模塊、USB通信模塊，網(wǎng)絡(luò)控制器模塊（模塊PCB板尺寸：120 mm×80mm）、打印機(jī)放在掛箱底板上
* (4)鍵盤與顯示單元掛箱, 掛件尺寸：170mm×370mm
配有顯示（靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示、液晶顯示）模塊、CPLD擴(kuò)展模塊、4×4鍵盤模塊（模塊PCB板尺寸：120mm×80mm）
* (5)對(duì)象控制單元掛箱，掛件尺寸：170mm×330mm
配備有LED顯示模塊，開關(guān)量輸出模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊、直流小電機(jī)模塊、語音處理模塊、光耦隔離模塊、繼電器模塊、交通燈模塊、雙色LED點(diǎn)陣顯示模塊（模塊PCB板尺寸：120mm×80mm）
* (6)ARM7/ARM9單元掛箱，掛件尺寸：340mm×370mm
配有完成ARM7/ARM9實(shí)驗(yàn)的基本模塊 （核心板ARM7或ARM9選配）
