創新型測控傳感器技術綜合實驗實訓平台,工業自動化實訓室設備
2025-08-27 10:48
一、產品概述：
1、創新型測（cè）控傳感（gǎn）器技（jì）術綜合實驗實（shí）訓平台,創新型測（cè）控傳感（gǎn）器技術綜合實驗實訓裝置,工業（yè）自動化實訓室設備能滿足傳感器與檢測技術課程群的實驗需求，並且具有占用空間小、掛箱設計規範、互換性強，從基本實驗到構成完整係統在（zài）一台（tái）實驗裝置上便可以全部實現。避免了不（bú）同課程需（xū）要不同實驗裝置、占用空間大、難以構成完（wán）整（zhěng）係統、不方便實施綜合（hé）性和設計型實驗的麻煩。2、能（néng）適應不同專業和不（bú）同層次的教學需要，可按不同需求選擇（zé）不同的配（pèi）置，並可根據用戶的要求增添實驗掛箱。
3、實驗裝置能完成傳感器與檢測技術相關課程實驗，通過實驗能掌握各種（zhǒng）傳感（gǎn）器原理、信號處理電路及檢（jiǎn）測方法。
4、傳感（gǎn）器部分：包括（kuò）壓力、壓電、應變、電（diàn）容（róng）、霍爾、溫度、光（guāng）敏、氣（qì）敏(酒（jiǔ）、C0)、電渦流、光纖位移、長光（guāng）柵位移、差動變壓器、光電耦合等（děng）各種常見傳感器。
5、檢測部分：利用（yòng）工業實際中廣泛采用的成熟電路完成對各種傳感器信號的拾取、轉換、調理、采樣、存儲、解算、控製及顯（xiǎn）示等（děng）處理電路，實驗（yàn）裝置充分考慮抗幹擾及可靠性技術的應用，學生可以（yǐ）學以致用。
6、通過使用本實驗平台，有利（lì）於廣（guǎng）大學生對書本知識的（de）理解和深化，在完成傳感器與檢測技術等一係列基本實驗（yàn）後，便能掌握（wò）傳感器與檢測技術課程群所要求的基本原理、操作技能和動手能力。若再完成一個或幾個綜合（hé）型實驗，則對係統有一個較為全（quán）麵的認識，形成基本的解決實踐問題（tí）的知識體係（xì）。如果（guǒ）能進（jìn）一步（bù）完成設計型乃至創新型實（shí）驗，則將形成解（jiě）決實踐問（wèn）題的能力和積累解決實踐問題的經驗，進而培養其創新精神和（hé）創新能力。
二、功能特點：
1、模塊化設計：采用標準（zhǔn）的（de）模塊化設計，增強係統（tǒng）的（de）結構性（xìng）和互換性。
2、總線（xiàn）標準：建立統一的內總線和接口約定（dìng），以實現最靈活的個性化配置、擴展和係統管理。
3、可（kě）更換的核心（xīn）係統：為適應不同廠家的處理器、不同種類的處理器，通過改變係統（tǒng）核心卡來實現使用不同家族的單片機或者是不同種類的處理器(如MCU、DSP、ARM)等（děng）來組成（chéng）係統。
4、快速連接（jiē）線設計：提供三種連線方式
①采用金質縮緊孔單線接線；
②采用排線集中接線；
③自（zì）動免連線模式接線。各模塊在設計時均融（róng）入三種連（lián）線方式於設計過程。
5、一機多用：采用實驗現場與實驗準備（bèi）室相結合的設計構思，在實驗裝置上僅配備最常用的模塊，在實驗裝置內（nèi）放置（zhì）次常用模塊，在實驗準備（bèi）室中放置其他（tā）模塊。由此實現了該實（shí）驗裝置能夠實現一機多用、便於擴展和綜合的目標。
6、接近工程（chéng）實際：實驗裝置上采用多種工業型傳感器，既可以用來完成傳感器原理、結（jié）構與調理電路的教學，也可以用解決工業工程和過程中的（de）實（shí）際問題。
7、學以致用：構成實驗裝置中的智能儀器的各模（mó）塊，在其設計時充分體現實際係統的（de）抗幹擾（rǎo）設計技術和可（kě）靠（kào）性設計技術，其核心卡可作為實際智（zhì）能儀器的核心（xīn）單元。實驗裝置中（zhōng）信號轉換與信（xìn）號調理電路采用工業和工（gōng）程實際中所（suǒ）采用的成熟電（diàn）路（lù）。實驗裝（zhuāng）置中使用的各種數字信號處理方法，采用典型的也是未來實踐係統首選的數字信號處理手段（duàn），具有很強的工程實用特征。
8、持續發展：結合單片機、嵌入式單片、FPGA／CPLD、DSP及ARM知識可（kě）以將檢測係統或智能（néng）儀器提高到更高的層次。
9、智能儀器儀表設計：結合工程實際給出了一個將常規儀（yí）器實現智能化的實（shí）例。
10、虛擬（nǐ）儀器儀表設（shè）計：結合數據采集卡設計虛擬儀器儀表。
11、研究與創新能力培養（yǎng）：實驗裝置中選用的幾項（xiàng）綜合型實驗（yàn），是典型的檢測儀表或工業應用係統的微型化，既能夠使學（xué）習者領略檢測技術的典型應用和掌握成（chéng）熟可靠的檢測係統的設計技術，又（yòu）是培養和發揮學生創新能力、開展創新實驗的實驗平台。
12、開放式設計（jì）：實驗裝（zhuāng）置中的軟、硬件及（jí）係統均按照全開放的思想進（jìn）行設計，以便於（yú）學生開展研究型和創新型的實驗。
13、最小知（zhī）識單元：為每個模塊均可（kě）拆（chāi）分到該知識層次的最小（xiǎo）知識單元。
三、適用範圍：
實驗台主要針對高校大學生課程設計、畢業設計和電子設計競賽的開發平台，體現了靈活、開放、創新、綜合、跨領域、跨專業的設計理念。其功能（néng）擴展模塊（kuài）覆蓋了多（duō）個專業多門課程，適合電子（zǐ）類、通信類（lèi）、自動化類、計算機類、機電類、測控儀（yí）器類等專（zhuān）業（yè）的學生進行綜合、創新設計（jì）。
四、結構簡介：
本裝置由控製屏（píng），實驗桌、活動掛箱及擴展（zhǎn）模塊、實驗箱組成。實驗台美觀大（dà）方，尺（chǐ）寸可選；活動掛箱包括CPU掛箱、接口掛箱（xiāng）、對象（xiàng）掛箱、ARM掛箱、DSP掛箱（xiāng）；其功能擴展模（mó）塊覆蓋了多個專業多門課程，包含CPU類（lèi）、通用接口類、人機界麵類、信號變換隔離類、通信類、執行機構類、傳感器類共40多項。
五、技（jì）術指（zhǐ）標：
1、輸（shū）入電源：單相（xiàng）三線220V±10％ 50Hz
2、工作環境：溫度10℃～+40℃相對（duì）濕度<85％(25℃) 海（hǎi）拔<4000m
3、絕緣電阻：大於3MΩ
4、漏電保護：漏電動作電流不大於30mmA，動作時間不（bú）大於0．1秒
5、裝置容量：<200VA
6、外形足寸：1620mm×700mm×1600mm，以（yǐ）實物（wù）為準。
六、裝置的配備及技術性能：
本裝置主要由實驗控製屏和（hé）實驗桌兩（liǎng）部分組成。
（一）實驗控製屏
A、電源及保（bǎo）護體係
1）直（zhí）流穩壓電源，每套（tào）功（gōng）能配置如下：
①±5V／lA，±12V／1A和±15V／1A各兩路，均具有短路軟截止自動恢複保護功能；
②O～3OV／1A連續可調（diào）電（diàn）源一路，具有短路軟（ruǎn）截止自動恢複保護功能，帶數顯電壓表切換指示；
③0~20mA連續可（kě）調恒流源、具有開路保護功（gōng）能，帶（dài）數顯（xiǎn）指示功能。
2）實驗裝置設有（yǒu）漏電保護，控製屏（píng）若有漏（lòu）電現象，漏電流（liú）超過一定值，即切斷電源，對人身安全起到一定的保護。
B、儀器儀表：
1、直流數字電壓表：200mV,2V,20V三檔（dàng）可調。
2、直（zhí）流數字電流表：範圍0~200mA，三位半數顯，配合可調恒流源使用（yòng）。
3、功率函數信號發生器
● 頻率範圍： 2HZ,20HZ,200HZ,2KHZ,20KHZ,200KHZ,2MHZ，分七檔
● 輸出波形：正弦波、三角波、方波
● 占空比調節：20%~80%
● 輸出電壓幅度：20VP-P 輸（shū）出阻抗：50Ω
● 5位LED頻率顯示（shì）
● 3位LED幅度顯示
● 外測範圍：10MHZ
● 兩檔衰（shuāi）減：20dB,40dB
● 有直流偏置功能
● 有（yǒu）VCF功能
● 有TTL輸出
● 有輸出保護不（bú）易損壞
4、低頻振蕩器（qì）部分
1）頻率調節電位器（qì）可調振蕩頻率從1Hz～30Hz。
2）幅（fú）度從0-8VP-P連續（xù）可調（diào）。
5、音頻振蕩器部分
1）頻率調節電位器可調振蕩頻率從（cóng）400Hz～10KHz，精度±5%。
2）幅度可從0-10VP-P連續可調。
6、頻率/轉速表：頻（pín）率測量範圍1～9999Hz，轉速測量（liàng）範圍（wéi）1～9999rpm；
7、溫度控製器，加熱源：提供一隻XMTD3000溫度控製器，可（kě）以顯示設定溫度和當前溫度。
8、數據采集卡，配套相應PC機上位軟件（jiàn），用於電信號的采集、處理、顯示。
C、傳感（gǎn）器由多（duō）種傳感器和信號調理模塊組（zǔ）成
1）轉（zhuǎn）動源部分：轉動源、霍爾傳感器、光電傳感器；應變片稱（chēng）重傳感器；可更換的（de）傳感（gǎn）器：差動變壓器（qì）傳感器（qì）、電容傳感器、渦流傳（chuán）感器、霍爾位移（yí）傳感器、磁（cí）電式傳（chuán）感器、光纖位移傳感器、濕敏（mǐn）傳感器、酒精傳感器。
2）振（zhèn）動源部分：應變片（piàn）振動台、壓電電傳感器；
3）氣體壓力傳感器部分：氣壓源、兩氣壓計、氣體壓力傳感器。
4）熱敏電阻傳感器，熱電偶傳感器（qì），PTl00鉑電阻等。
D、實驗掛（guà）箱及實驗模塊，掛件尺寸：468*330mm
1）控製（zhì）器單元掛箱：配有8051單片機模塊（kuài）、C8051嵌入式單片機模塊、其他CPU外圍單元、譯碼模塊、和常用接口模塊。
2）信號轉換（huàn）單元掛箱，掛件尺寸（cùn）：234*330mm
配有8位並行AD模（mó）塊、12位並行AD模塊、8位並行DA模塊、12位並行DA模塊、I／O口擴展（zhǎn）模塊、轉換模塊(模塊PCB板尺寸：176*90mm)
3）通（tōng）信與打印機單元掛箱，掛件尺寸（cùn）：234*330mm
配有RS232／RS485通信模塊、USB通信模塊，網絡控製器模塊（kuài）、CAN總線模（mó）塊(模塊PCB板尺寸：176*90mm >)、打印機（jī）放（fàng）在掛箱底板上
4）鍵盤與顯示單元（yuán）掛箱（xiāng），掛件尺寸：234*330mm
配有顯示(靜態顯（xiǎn）示、動態顯示、液晶顯示)模塊、16*16點陣顯示模塊、4X4鍵盤模塊(模塊PCB板尺寸：176*90mm)
5）對（duì）象控製單元掛箱（xiāng）（一），掛件（jiàn）尺寸：234*330mm
配備有開關量輸出模塊、開關（guān）量輸入模塊、光耦隔（gé）離模塊、繼（jì）電器模塊 (模塊PCB板尺寸：176*90mm)
6）對象控（kòng）製單元掛箱（xiāng）（二），掛件（jiàn）尺寸：234*330mm
配備有IC卡讀寫模塊、步進電機模塊（kuài）、直流小電機模塊（kuài）、語音處理模（mó）塊、交通燈模（mó）塊、 PWM調製模塊(模塊PCB板尺寸：176*90mm)
7）ARM9單元掛箱，掛件尺寸：468*330mm
配有完成ARM9實驗的基本模塊(核心板ARM9)
8）信號與係統實驗掛箱468*330mm
9）自控原理（lǐ）與計算機控製掛箱模塊（兩塊：一、468*330mm；二、234*330mm）
10）測控電路（lù）實驗掛箱模塊（兩塊：一、468*330mm；二、234*330mm）
七、實驗掛箱具體硬（yìng）件資源：1、控製器單元掛（guà）箱：掛箱主要用於插接不同的CPU模塊。掛箱上包（bāo）含了CPU模塊的接口插座和基本實驗電路（lù）及係（xì）統擴展電路，可單獨完成大部分的基本實驗，掛箱上有三個(40P、40P、20P)扁平電纜接口（kǒu）槽用於和其他掛箱連接。掛箱上的資源如（rú）下：
|
（1）8155接口（kǒu）模塊 （2）8255接（jiē）口模塊 （3）8279鍵盤顯（xiǎn）示接口模塊 （4）8253可編程定時器模塊（kuài） （5）硬件看（kàn）門狗電路模塊 （6） I2C EEROM模塊（kuài） （7）8250模塊 （8）8251模塊 |
（9）I2C存儲（chǔ）器模塊 （10）I2C時鍾（zhōng）模塊 （11）單次脈衝模塊 （12）93C46串行EEPROM模塊 （13）紅外線收發模塊 （14）DS18B20數字溫度傳（chuán）感器（qì）模塊 （15）開關（guān）量輸入模塊 （16）關量輸出模塊 |
| 模塊名（míng）稱 | 功能指標（biāo） |
| 51係列CPU模塊 | 支（zhī）持80C31、80C51，含32K SRAM、64K ROM組成（chéng）數據總線、地址（zhǐ）總線和控製總線 |
| Cygnal51CPU模塊 | 采用美國Cygnal公司的嵌入式單片（piàn）機C8051F020芯片，含32K SRAM，組成數據總線、地（dì）址總線和控製總線 |
| 譯（yì）碼模塊 | 采用LATTICE公司的ispLSI1016E完成整個係統的（de）譯碼工作 |
2、信號轉換單元掛箱：
掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平（píng）電纜接口槽用於和控製器單（dān）元掛箱信號連接。
掛箱（xiāng）支持的模塊：
| 模塊名稱 | 功能指標 |
| 8位並行AD模塊 | 由AD0809模數轉換電路組（zǔ）成8路（lù）8位AD。 |
| 8位（wèi）並行DA模塊 | 由兩隻DA0832數模轉（zhuǎn）換電路組成2路8位DA。 |
| 12位並行AD模塊 | 由AD574模數轉換電路組成12位AD。 |
| 12位並行（háng）DA模塊（kuài） | 由TLV5613數模轉換電（diàn）路（lù）組成12位DA。 |
| I/O 擴展模塊 |
由兩塊74LS244芯片（piàn）擴展成16路並（bìng）行輸入電路。 由兩塊74LS273芯片（piàn）擴展（zhǎn）成16路並行輸出電路。 用74LS164芯片組成串轉並輸（shū）出電路。 用74LS165芯片組成並（bìng）轉串輸入電路。 |
| 轉換模（mó）塊 |
用LM311實現V/F電路和F/V電路（lù） 用TLC549芯片組成串行AD轉換電路。 用TLC5615芯片組成串（chuàn）行DA轉換電路。 |
3、通信與打印機單元掛箱：掛箱（xiāng）上有三個（gè）（40P、40P、20P）扁平電纜（lǎn）接口槽用於（yú）和其（qí）他掛（guà）箱信號連接，打印機（jī）裝在掛箱的底板上。
掛箱支持（chí）的模塊：
| 模塊名稱 | 功能指標 |
| RS232/RS485/CAN總（zǒng）線（xiàn）通信模塊 |
由MAX232芯片組成RS232通信電路，MAX485芯片組成RS485通信電（diàn）路。 由（yóu）SJA1000芯片和TJA1050芯片組成CAN總線電路。 |
| USB通信模塊 | 由1581芯（xīn）片組成USB2.0通信模塊 |
| 網絡控製器模塊 | 采用RTL8019AS芯片 |
4、顯示與鍵盤單元掛箱：掛箱上有三個（40P、40P、20P）扁平電（diàn）纜接口槽用於（yú）和其他（tā）掛箱信號連接。
掛箱支持的模塊（kuài）：
| 模塊名稱 | 功能指標 |
| 靜態顯（xiǎn）示模塊 | 由74LS164芯片驅動 |
| 動態顯示模塊 | 采用8位8段LED數碼管。 |
| 液（yè）晶顯示模塊 | 提供128*64點陣的液晶顯示屏 |
| CPLD模塊（kuài） | 采用LATTICE公司1032芯（xīn）片 |
| 4*4行列式鍵盤 | 公共鍵盤 |
5、對象（xiàng）掛（guà）箱(一) ：掛箱上（shàng）有三個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽用於和其他掛（guà）箱信號連接。
掛（guà）箱支（zhī）持的模（mó）塊：
| 模塊名稱 | 功能指標（biāo） |
| 繼電器模塊 | 由兩個5V繼電器、2個12V繼電器和2個24V繼電器組成。 |
| 光耦隔離模塊 | 由3個TLP521-4芯片組成12入12出。 |
| LED顯示模（mó）塊 | 用（yòng）16個LED燈組成邏輯電平測試電路 |
| 開關量（liàng）模塊 | 用16個按（àn）鍵（jiàn）組（zǔ）成高低電平輸出電路 |
6、對象掛箱(二) ：掛箱上有三（sān）個（40P、40P、20P）扁平電纜接口槽（cáo）用於和（hé）其他掛箱信號連（lián）接。
掛箱支持的模塊：
| 模塊名稱 | 功能指標 |
| IC卡讀寫模塊 | I2C總線實（shí）現IC卡的讀寫（xiě）及識別 |
| 直流電機 | 帶驅動小直流電機，測速部分由1個霍爾傳感器組成 |
| 步進電機 | 采用四相步進電機，帶驅動電路 |
| 交（jiāo）通（tōng）燈模塊 | 采用16個LED燈和四位數碼管組成。 |
| 語音處理模塊 | 采用1730專用語音芯片組（zǔ）成 |
| PWM調製模塊 | 由324運放芯片組成,用於小直流電（diàn）機調速 |
7、ARM9單元掛箱
1）CPU模塊：（三星（xīng）S3C2410微處理器，ARM9內核，可穩定運行多種嵌入式實時操作係統。）
內存SDRAM：64M。
Flash：8M
標準RS232接口：采用MAX3232專用電平轉換芯片（piàn）。
以太網接口：采用專用的網絡芯片DM9000和帶有網絡變壓器的網絡接口，支持100M以太網（wǎng）。
聲卡（kǎ）：AC97標準UDA1341、音頻輸入、雙聲道mic輸出
USB從（cóng）接口：采用S3C2410自帶的控製器。
USB從接口：采用S3C2410自帶的控製器。
2）麵板包括資源（標（biāo）準配（pèi）置）
直流電機、步進電機、LED、8*8LED點（diǎn）陣，4位8段數碼管，鍵盤單元、A/D轉換單元（板載電位器電（diàn）壓輸入）、D/A轉換單元、通用SD卡和SMC卡接口單（dān）元、IIS接口、4.3寸（cùn） TFT真彩液晶屏，分辨率480*272，帶4線電阻式觸摸（mō）屏；JTAG接口（20針標準ARM仿真接口），3個RS232串口，485通信接口（kǒu），CAN通信接口（帶光電隔離），數字溫度傳感器LM75，I2C EEPROM 24C16 。
8、DSP CPU 掛箱: 采用TI公司的TMS320VC5416芯片。
1）主CPU（DICE-5416EVM）模塊：采用TI公司TMS320C5416DSP芯（xīn）片，該模塊上的資源有（yǒu）。4mbit flash 256k*16bit SRAM 2500 gate CPLD 5416模塊上留有JTAG插口，用戶可以通過仿（fǎng）真器（qì）和CCS下載程序和進行實驗；
2）圖（tú）象、語音AD/DA模塊：語音模塊（kuài）采用（yòng）TLC320AD50芯片，最高抽樣率為22.05k，圖象采用高速AD（TLC5510）和高速的DA（TLC5602）；同時TLC5510和TLC5602又可做普通的AD、DA
3）通訊模塊：本（běn）係（xì）統可做串口、並口（kǒu）實驗，串口（kǒu）實驗：采用熱門器件（MAX3111ECWI）來完成跟計算機的異步通訊，其傳輸速率達230Kbps；並口實驗：利用並口（kǒu）與DSP的HPI直接實現跟計算機數據傳輸，其傳輸速率達2Mbps；
4）溫度、 電機控製模塊：電機控製模塊自帶一個閉環直流電機（jī）（12V）和一個步進電機（12V），利用電機控製模塊可做直流電機和步進電機控製方（fāng）麵的實驗，溫度傳感采用流行熱門器件一線集成溫度（dù）傳感器（DS18B20），測溫範圍為（wéi）－55℃－100℃ 精度為9位、12位。
5）信號源模塊：本模（mó）塊提供兩路（1Hz－60KHz）信號源，且正（zhèng）弦波（bō）的頻率、幅度均可調節 ，其中還提供兩路信（xìn）號的混頻電路，為實時（shí）的濾波算法提供了混頻輸入信號；
6）鍵盤顯示模塊（kuài）：本模塊有：1、128*64的圖（tú）形點陣液晶屏，利用LCD顯示模塊可做各種圖形、實時波形（xíng）顯示方麵的實（shí）驗（yàn）；2、八（bā）位數碼管；3、八個指示燈；4、八個按鍵輸入；為實驗儀提供了基本（běn）的輸入、輸出設備。為二次開（kāi）發提供了豐富的人機界麵資源；
9、開閉環創（chuàng）新實（shí）驗單元
U接口，配套上位機軟（ruǎn）件，可完成4層電梯控製，郵件分揀，數字邏輯（jí）分（fèn）揀，機器人自動掃雷等15個開閉環控製實驗項目。
