GL-5000傳感器綜合運用平臺
2020-07-01 20:59

傳感器
測控技術綜合實訓室建設方案
一、結合傳感器測量與控制系統的信號框架流程,本實驗室主要由以下幾部分組成:
1、傳感器原理與應用性實驗實訓;
2、結合各類工業傳感器應用模型的綜合應用設計實驗實訓(溫度測控單元、液位/流量測控單元、轉速測控單元、環境參數測控單元、環形傳輸檢測裝置、直線位移測控單元、單片機單元等);(根據教學需求:可以對單元配置進行選擇、增減)
3、相關通用儀器及輔助(計算機、示波器、萬用表等);
二、設備組成

序號 實驗室 設備名稱 主要組成 單位 備注
1 傳感器測控技術綜合實驗室  
 
 
 
現代傳感器與測控技術綜合實驗平臺
 
 

 
主控臺 不含電腦
不含示波器
不含萬用表等
2 獨立傳感器及實驗模塊
3 實驗臺桌
4 單片機單元 配套二次開發應用
5 液位/流量傳感器檢測裝置 二次開發實訓控制應用
6 溫度檢測裝置 二次開發實訓控制應用
7 智能家居環境監測裝置 二次開發實訓控制應用
8 轉速檢測裝置 二次開發實訓控制應用
9 環形輸送線裝置 二次開發實訓控制應用
10 直線位移控制檢測裝置 二次開發實訓控制應用
11 CCD(CMS工業視覺檢測系統)  
12 載荷檢測控制裝置 二次開發實訓控制應用
13      
三、設備參數指標
 
設備名稱
主要組成參數
 
 
 
 
 
 
 
現代傳感器與檢測技術實驗臺

 
1.配置高穩定的±15V、+5V、±5V、±2V~±10V可調、0~+24V可調八種直流穩壓線性電源(低紋波,集成芯片控制可靠性高)、0~20mA可調恒流源;主控臺面板上還裝有電壓、頻率、轉速顯示表、照度表和電流表,并具有過流、過壓、漏電保護和聲光報警功能;音頻信號源(音頻振蕩器)1KHz~10KHz(Vpp0-20V可調);低頻信號源1Hz~30Hz(Vpp0-20V可調);氣壓源0-50kpa可調;高精度溫度調節儀表(控制溫精度±0.5℃);RS232USB計算機串行接口;流量計 、照度計。
2.三源模塊
1)振動源:1HZ-30HZ(振動頻率、幅度可調)采用兩片懸臂梁方式利用電磁原理激振,共振頻率12Hz左右,在懸臂梁上貼有4片金屬箔式應變片完成交流應變實驗;
2)轉動源:0-2400轉/分(可調)采用直流無刷電機,供電電壓0-12V,轉盤采用6個編碼孔方便轉速測量并且穩定;
3)加熱源 :<150℃(可調)采用大功率加熱棒,加熱快,并安裝降溫風扇。
3.數據采集卡及處理軟件
1)接口標準:RS232或USB口
2)A/D:12位
3)通道數:2通道
4)采樣頻率:100KHz(分檔可選)
5)測量誤差:0.2mv
6)測量量程:最大可達正負15V
7)支持電壓、電流信號直接輸入,無需配備轉換器
8)環境:windows98/2000/xp/win7
4.各實驗臺可通過地址設置聯網,通過一臺計算機可根據地址采集任何一臺實驗臺的傳感器數據信息,同時支持MODBUS-RTU協議,同時針對各測控單元,提供VC++高級語言編寫的數據采集與控制程序,同時提供虛擬儀器LABVIEW、MATLAB控制接口、DEMO程序、動態鏈接庫等二次開發接口。
5. ★傳感器3D仿真視頻教學軟件
為滿足專業課程資源庫建設需求,提供與規劃教材配套的應變、壓力、差動、電容、霍爾、磁電、壓電、電渦流、光纖、溫度、氣敏、濕敏等不少于12種傳感器的虛擬仿真教學;該教學軟件必須包含四個部份的視頻演示功能:
① 具有三維動畫、配合語音文字講解傳感器原理和構造的教學例程
② 具有與配套的實驗項目相對應的實驗教學示范例程。
③ 具有三維動態和靜態模擬演示例程
④ 具有傳感器相對應的工業應用說明。
投標人須提供對此項指標進行現場演示12種及以上的傳感器仿真教學,每演示一項不成功,視為一項技術參數不響應。
鐵質框架實驗桌(1800*800*1600mm),桌面鋪設防靜電粘合膠皮,實驗桌下方預留計算機主機位置,,實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節機構,便于移動和固定,有利于實驗室的布局,另設特制柜可分別安放各類傳感器檢測單元裝置等。
1.傳感器及光電器件配置:電阻應變式傳感器(量程:0- 200g 精度:±0.5%);差動變壓器(量程:±5mm 精度:±2%);擴散硅壓力傳感器(量程:0 -50KPa 精度:±2%);電容式傳感器(量程:±2mm 精度:±1%);霍爾式位移傳感器(量程:±5mm 精度:±2%);霍爾轉速傳感器(轉速:2400轉/分);磁電轉速傳感器(轉速:2400轉/分)、壓電式傳感器(精度:±2%);電渦流傳感器(量程:±2mm 精度:±3%);光纖位移傳感器(量程:±10mm 精度:±2%);光電轉速傳感器(轉速:2400轉/分);K型熱電偶(0-800?C);E型熱電偶(0-800?C);Pt100鉑電阻(0-800?C);Cu50銅電阻(-55 − +150?C);濕敏傳感器(10 − 95%RH);氣敏傳感器(50 −2000ppm);Cds光敏電阻(額定功率20mw,暗阻≥5MΩ);紅外發光二極管 (峰值波長940nm,工作電壓10V);光敏二極管(峰值波長880nm,工作電壓<10V, 暗電流≤0.2µA);光敏三極管(峰值波長880nm,工作電壓≤10V, 暗電流≤0.3µA);硅光電池(峰值波長700nm,開路電壓300mv);光照度探頭(1--1999Lx);紅外熱釋電傳感器(檢測距離0.1~5m);超聲位移傳感器(40kHz超聲波發射接收器,測量范圍70mm~250mm,分辨率1mm)
2.傳感器實驗模塊:應變傳感器實驗模塊;差動變壓器實驗模塊;擴散硅壓力實驗模塊;電容位移傳感器實驗模塊;霍爾位移傳感器實驗模塊;壓電傳感器實驗模塊;電渦流傳感器實驗模塊;光纖位移傳感器實驗模塊;溫度傳感器實驗模塊;濕敏傳感器實驗模塊;氣敏傳感器實驗模塊;移相檢波濾波模塊;光敏電阻-光電器件實驗(一)模塊;光電反射開關-光電器件實驗(光開關)模塊;ZIGBEE無線多功能傳感器節點和匯節點模塊;紅外熱釋電傳感器實驗模塊;超聲位移傳感器實驗模塊
128×64LCD模塊;4×4矩陣式鍵盤;4×1獨立式鍵盤;6位七段LED數碼管靜態顯示電路(與單片機串行接口);線性穩壓電源,±5V(0.5A)、±15V(0.5A),R型變壓器(30W),含短路和過流保護功能,提供聲光報警。MCU(C8051F360)模塊:由C8051F360單片機和CPLD兩片大規模集成芯片構成。CPLD的內部包括地址鎖存器、地址譯碼器、矩陣鍵盤編碼器、LCD模塊接口、RC振蕩電路,具有在系統編程功能。本模塊含有鍵盤顯示接口、并行總線擴展接口、串行總線擴展接口、RS232串行通信接口,并行AD-DA-SRAM模塊;16×16LED點陣模塊;串行RTC-ROM-18B20模塊;精密測量模塊;數控電壓源模塊;數控電流源模塊;程控放大器模塊;程控濾波器模塊;專用DDS(AD9833)模塊;FPGA模塊:核心芯片采用Altera公司EP2C5T144,EPCS4配置芯片,25MHz外部有源晶振,內置USB-Blaster配置電路。4個I/O擴展口,能方便地與MCU模塊、FPGA擴展模塊、高速A/D模塊、高速D/A模塊接口,寬帶放大驅動模塊;接收各類傳感器信號,準確轉換并顯示各類傳感器模塊輸出的物理量信號,提供開放的單片機數據采集、數據液晶顯示處理程序及接口,便于二次開發,實驗對各測控電路的現代電子設計電路的組建與擴展。
1.裝置主要由水泵0—0.2m3/h、液位傳感器(擴散硅壓力傳感器0-30cm,標準0-5V信號輸出)、渦輪式流量傳感器(0-0.5 m3,標準0-5V輸出工業信號)、多路手動閥門開關、壓力監測儀表、多路電磁閥、有機玻璃水槽、不銹鋼管道等部分組成。
2.通過對電磁閥和電機的控制進行給水、排水控制,可實現液位、流量工業傳感器的獨立接線實訓,零位/量程校準實驗及液位、流量閉環控制實驗,同時結合單片機測控單元可實現計算機上位機的數據采集、計算機閉環控制實訓實驗,提供VC++、虛擬儀器LABVIEW、MATLAB等接口及例程,便于二次實訓項目的二次開發。    
1.該裝置主要由K型熱電偶、E型熱電偶、Pt100、Cu50溫度傳感器、溫度變送器、冷卻風扇、獨立加熱源、功率加熱器等部分組成,可以輸出工業標準0—5V(對應0ºC到200ºC)信號,作為外部控制系統中的傳感器測量信號。
2.選擇內控方式可以完成基于智能儀表的溫度信號檢測和控制功能,同時結合單片機測控單元可實現計算機上位機的數據采集、計算機閉環控制實訓實驗,提供VC++、虛擬儀器LABVIEW、MATLAB等接口及例程,便于二次實訓項目的二次開發。
供電:AC220V:直流電源5V、12V、9V。每種傳感器的輸出都留有輸出檢測端口、可通過AD數據采集在電腦上進行測試分析。實現了每種傳感器都可以與電腦連接。
1.MQ-138(甲醛)2)MQ-7(CO)3)MQ-2(煙霧)4)MQ-135(CO2)5)MQ-3(酒精)
2.溫度傳感器:Pt100鉑電阻(厚膜元件),檢測環境溫度。配置了溫度變送器(測溫度范圍:-20℃~+80℃,對應于線性輸出:DC 0~5V  20℃/V)。
3.濕度傳感器:CHR-01陶瓷濕敏電阻,檢測環境相對濕度。配置了濕度變送器(測濕度范圍:0~100%RH,對應于線性輸出:DC 0~5V  20%RH/V)。
4.噪音傳感器:駐極體話筒,檢測環境噪音。配置了聲級儀(測量噪音范圍:30dB~130Db,對應于類比信號輸出:DC 0.3V~1.30V  10mV/dB)。靈敏度(0dB=1V/Pa, 1KHz)。
以上傳感器分別帶有模擬量輸出:調理校準電路、標準信號調理輸出、通過接線端子接入AD數據模塊進行在電腦測量、分析、控制。供電:AC220、額度功率:200W。同時結合單片機測控單元可實現計算機上位機的數據采集、計算機閉環控制實訓實驗,提供VC++、虛擬儀器LABVIEW、MATLAB等接口及例程,便于二次實訓項目的二次開發。
1.該模塊主要由轉速傳感器(光電傳感器、霍爾傳感器、磁電傳感器等)、可調轉速電機、功率放大器等部分組成,可以輸出轉速測量的脈沖信號和工業標準的0—5V(對應0到2400轉/秒)信號,配置傳感器變換電路、轉速表、超速報警電路等
2.同時結合單片機單元可實現計算機上位機的數據采集,提供VC++、虛擬儀器LABVIEW、MATLAB等接口及例程,實現基于轉速的計算機閉環控制功能,便于二次實訓項目的二次開發。
直線位移測控實驗裝置:了解直線位移傳感器的原理和直線位移傳感器的應用。
本實驗裝置內裝位移傳感器
二、配置
1、位移傳感器        1只
2、實驗裝置專用電源 1套
3、單片機控制系統                                 1套
三、指標
2、測量范圍:20CM
3、重量:約3kg
開展多項實驗實訓直線位移測量控制的實驗實訓
1.該實驗模型是來源于機場行李運送系統的環形傳送帶模型,具有遮擋式紅外檢測、反射式紅外檢測、金屬材質識別(銅、鋁、鐵等)、顏色識別、電容式、電感式等多種傳感器,模擬了環形傳送帶的整個運動過程,是一個具有實際應用價值的工程模擬實驗。
2.可完成上述裝置中所用傳感器的獨立接線實訓,狀態檢測實驗,同時結合單片機單元可實現計算機上位機的數據采集,開展多項自動傳送、分揀、識別、計數、緊急停車等實驗實訓項目。
1、CMOS攝像機:
(1)30萬像素;
(2)拍照楨率: 60楨/秒;
(3)232/USB接口,提供相關通訊議。
2、鏡頭:焦距50mm,焦距可調。
3、微位移支架:中間安裝相機,被測體放置微位移平臺。 4、軟件:提供相機控制程序和源代碼;工件尺寸測量,圓,直線,橢圓,長方形,字母和數字字符的識別程序和源代碼。
載荷測控實訓裝置:了解秤重傳感器傳感器的原理和載荷的應用。采用單片機控制加載機自動加載,裝置內裝秤重傳感器TYPE651kg和測微頭測量范圍0-1000g。
二、配置
1、秤重傳感器:TYPE651 1kg                1只
2、測微頭:(0~25MM) 1只
3、專用砝碼:(20g、100g、200g) 1套
4、實驗裝置專用電源: 1套
5、單片機控制系統                                 1套
三、指標
2、測量范圍:0~1000g
3、重量:約3kg
 
 
四、典型實驗項目列表
傳感器實驗部分
實驗一金屬箔式應變片單臂電橋性能實驗
實驗二金屬箔式應變片半橋性能實驗
實驗三金屬箔式應變片全橋性能實驗
實驗四金屬箔式應變片單臂、半橋、全橋性能比較實驗
實驗五金屬箔式應變片溫度影響實驗
實驗六直流全橋的應用電子秤實驗
實驗七交流全橋的應用振動測量實驗
實驗八差動變壓器的性能實驗
實驗九激勵頻率對差動變壓器特性的影響實驗
實驗十差動變壓器零點殘余電壓補償實驗
實驗十一差動變壓器的應用振動測量實驗
實驗十二電容式傳感器的位移特性實驗
實驗十三電容傳感器動態特性實驗
實驗十四直流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗
實驗十五交流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗
實驗十六霍爾式傳感器振動測量實驗
實驗十七霍爾式傳感器的應用電子秤實驗
實驗十八霍爾測速實驗
實驗十九磁電式轉速傳感器的測速實驗
實驗二十用磁電式原理測量地震
實驗二十一壓電式傳感器振動實驗
實驗二十二電渦流傳感器的位移特性實驗
實驗二十三被測體材質對電渦流傳感器的特性影響實驗
實驗二十四被測體面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗
實驗二十五電渦流傳感器測量振動實驗
實驗二十六電渦流傳感的應用電子秤實驗
實驗二十七電渦流傳感器測轉速實驗
實驗二十八光纖傳感器的位移特性實驗
實驗二十九光纖傳感器測量振動實驗
實驗三十光纖傳感器的測速實驗
實驗三十一光電轉速傳感器的轉速測量實驗
實驗三十二利用光電傳感器測轉速的其它方案
實驗三十三溫度傳感器PT100的溫度特性實驗
實驗三十四溫度傳感器Cu50的溫度特性實驗
實驗三十五  K型熱電偶測溫實驗
實驗三十六  E型熱電偶測溫實驗
實驗三十七集成溫度傳感器特性實驗
實驗三十八氣體流量的測定
實驗三十九對酒精敏感的氣敏傳感器的原理
實驗四十對酒精敏感的氣敏傳感器的濃度測試實驗
實驗四十一濕度傳感器的原理
實驗四十二濕度傳感器的濕度實驗
實驗四十三紅外遙控實驗
實驗四十四暗光街燈實驗
實驗四十五溫度儀表PID控制實驗
實驗四十六計算機溫度PID控制實驗系統
實驗四十七計算機轉速PID控制系統
實驗四十八課程設計、畢業設計匯總實驗系統實驗
可擴展的虛擬儀器Labview實驗部分
實驗一    LabVIEW8.0程序開發環境
實驗二虛擬溫度計的設計及標定
實驗三加法函數節點的應用
實驗四布爾運算節點操作
實驗五利用VIs設計函數發生器
實驗六數組函數的應用
實驗七簇函數的應用
實驗八字符串函數的應用
實驗九While循環移位寄存器的應用
實驗十子VI的創建與調用
實驗十一虛擬示波器設計
實驗十二信號的瞬態特性測量
試驗十二電子計數器的設計
實驗十三可邏輯分析設計
實驗十四頻譜(幅值-相位)分析設計
實驗十五 Butterworth濾波器
實驗十六基于RS485數據采集卡的A/D采集實驗
實驗十七基于RS485數據采集卡的D/A輸出實驗
實驗十八基于RS485數據采集卡的DI采集實驗
實驗十九基于RS485數據采集卡的DO采集實驗
實驗二十應變傳感器虛擬儀器采集實驗
實驗二十一霍爾傳感器虛擬儀器采集實驗
實驗二十二電容傳感器虛擬儀器采集實驗
實驗二十三電渦流傳感器虛擬儀器采集實驗
實驗二十四光纖傳感器虛擬儀器采集實驗
實驗二十五基于LABVIEW溫度PID控制系統
實驗二十六基于LABVIEW轉速PID控制系統
 
可擴展的MATLAB實驗部分
實驗一  MATLAB配置
實驗二設備啟動/關閉實驗
實驗三  A/D操作實驗
實驗四  D/A操作實驗
實驗五  DI操作實驗
實驗六  DO操作實驗
實驗七電壓狀態監視/報警實驗
實驗八  PID控制實驗
實驗九基于SIMULINK的PID控制實驗
液位/流量傳感器檢測裝置
1、 液位傳感器零位/量程校準實驗
2、 流量傳感器零位/量程校準實驗
3、 液位傳感器線性度測量實驗
4、 液位設定PID控制實驗
溫度檢測裝置
1、 E型熱電偶溫度特性實驗
2、 PT100型溫度傳感器特性實驗
3、 CU50型溫度傳感器特性實驗
4、 智能儀表溫度閉環控制實驗
5、 溫度控制系統P、I、D參數分析實驗
環境參數檢測裝置
1、 酒精檢測儀的設計實驗
2、 濕度檢測實驗
3、 PM2.5濃度監測實驗
4、 光敏電阻暗光街燈實驗
5、 光敏三極管紅外遙控實驗
6、 太陽能電池功率測試實驗
7、 光照強度檢測實驗
8、 環境參數聯動檢測實驗等
轉速檢測裝置
1、 光電傳感器轉速測量實驗
2、 磁電傳感器轉速測量實驗
3、 霍爾傳感器轉速測量實驗
直線位移控制檢測裝置
1、 位移傳感器檢測實驗
2、 限位開關檢測與應用實驗
3、 位移控制實驗等
環形輸送線裝置
1、 環形傳輸帶速度檢測實驗
2、 傳輸帶金屬材質檢測實驗
3、 傳輸帶物體顏色檢測實驗
4、 傳輸帶物體計數實驗
5、 電容/電感傳感器綜合應用實驗等
CMS工業視覺檢測系統
1、 工件尺寸測量,圓,直線,三角形,長方形
2、 字母和數字字符的識別。
3、漢字的識別。
載荷測控實訓裝置
1、 稱重傳感器測量
2、 稱重傳感器的測控
單片機LCD液晶測控單元
實驗一單片機傳感器AD采樣實驗
實驗二單片機傳感器數據量綱變換實驗
實驗三單片機傳感器數據LCD液晶顯示實驗
實驗四溫度的單片機閉環PID控制實驗
實驗五轉速的單片機閉環PID控制實驗
實驗六液位的單片機閉環PID控制實驗等

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