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互聯(lián)網(wǎng)+(在線(xiàn))傳感器
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感器與電子測量在線(xiàn)實(shí)驗平臺
型號:RZ9643

一、簡(jiǎn)述

傳感器與電子測量在線(xiàn)實(shí)驗平臺將電子測量?jì)x器所涉的傳感器、微弱信號檢測、信號變送(電信號變換)、信號調理(各種放大器設計)、信號模數轉換、數字濾波、微處理器常用數據總線(xiàn)(SPI、I2C、單總線(xiàn)等)、通信總線(xiàn)(RS232(485)、CAN、MBUS)等功能通過(guò)分布式數據采集測控系統展現給學(xué)生,幫助學(xué)生理解傳感器特性和電子測量的基本原理與測量方法、掌握物理量電量間轉換關(guān)系及數據處理技能、訓練常用測量?jì)x器單元電路和功能軟件開(kāi)發(fā)能力、培養學(xué)生基于現場(chǎng)總線(xiàn)的分布式數據采集及虛擬儀器設計的工程實(shí)踐經(jīng)驗。
實(shí)訓平臺以臺式結構展示,采用口袋板模塊化結構設計理念,每個(gè)模塊均嵌M4微處理器、3寸FTF液晶、一種傳感器、3種通信總線(xiàn),能完成傳感器、電子測量、通信總線(xiàn)、虛擬儀器等實(shí)驗實(shí)訓;

二、主要技術(shù)參數

1、實(shí)訓平臺需支持線(xiàn)上線(xiàn)下實(shí)驗,即學(xué)生可在實(shí)驗平臺本地實(shí)驗和遠程在線(xiàn)實(shí)物實(shí)驗,遠程在線(xiàn)實(shí)驗基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、微處理器動(dòng)態(tài)加載技術(shù)及開(kāi)關(guān)矩陣電子連線(xiàn)技術(shù),學(xué)生可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在客戶(hù)端瀏覽器進(jìn)行電路搭建、參數配置、測試點(diǎn)選擇、虛擬儀器操作、實(shí)時(shí)信號測量等在線(xiàn)實(shí)驗。平臺標配高清攝像頭,供客戶(hù)端學(xué)生在線(xiàn)觀(guān)察平臺執行器件動(dòng)作和顯示器件狀態(tài),攝像頭前后左右位置可控。
2、“互聯(lián)網(wǎng)+智能感知實(shí)訓平臺”配置5類(lèi)模塊:傳感與檢測模塊、主控模塊、虛擬儀器、開(kāi)發(fā)模塊和執行機構模塊:
2.1、傳感與檢測模塊:包括電阻式/電感式/電容式/霍爾式/光電式/熱電式各類(lèi)傳感器、信號調理電路、微處理器、TFT液晶顯示器、通信總線(xiàn)等單元;信號變送與調理電路學(xué)生能在后臺瀏覽器上搭建和調整;
2.2、主控模塊:TFT液晶、微處理器、分布式通信總線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò )接口;能完成通信協(xié)議設計、通信總線(xiàn)應用、不同總線(xiàn)的分布式數據采集、綜合測控儀器設計、網(wǎng)絡(luò )和后臺PC機數據交互等實(shí)驗實(shí)訓、開(kāi)發(fā)軟件動(dòng)態(tài)加載;
2.3、虛擬儀器: TFT液晶、微處理器、雙通道差分雙極性模數轉換器、USB接口、信號源驅動(dòng)、示波器模擬前端、電壓表電流表接口等;能完成基于LABVIEW虛擬儀器設計開(kāi)發(fā)實(shí)驗:(虛擬任意信號發(fā)生器、數字示波器、頻譜儀、電壓表、電流表、邏輯分析儀等虛擬儀器);
2.4、開(kāi)發(fā)模塊:設置多種運算放大器、阻容器件、電位器等,學(xué)生可通過(guò)連線(xiàn)自主搭建或設計微弱信號檢測(不同物理量)、信號調理放大、信號與變換(電壓電流、電壓頻率)、信號調制解調電路、信號分離電路、信號控制等電路實(shí)驗;
2.5、執行器件:電動(dòng)絲桿(配攝像頭)、步進(jìn)電機、繼電器等;執行器件能和傳感器配合,實(shí)現力、距離、位置、電流、溫度、轉速等物理量的遠程調節,確保遠程在線(xiàn)傳感器實(shí)驗的閉環(huán)測控;執行器件單元內置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡和CAN總線(xiàn)模塊,支持遠程在線(xiàn)控制和在線(xiàn)實(shí)驗操作;
2.6、光柵傳感器:執行器件單元標配光柵傳感器,確保位置閉環(huán)控制,光柵傳感器指標:精度5um  行程200mm;
3、嵌入式PC控制器:15寸FHD液晶,8G內存 ,8代i5,240G固態(tài),千兆網(wǎng)口;
4、實(shí)驗臺一體化鋼結構設計,嵌入式實(shí)驗模塊和液晶顯示器按裝,整體協(xié)調美觀(guān);實(shí)驗模塊標準開(kāi)模邊框,有機玻璃保護,與實(shí)驗臺磁鐵吸合,更換方便;實(shí)驗臺側面標配電源插座,鍵盤(pán)鼠標USB接口,布局合理;

三、特點(diǎn)

1、綜合性強:平臺支持傳感器、電子測量、通信總線(xiàn)、虛擬儀器、微處理器、精密位置控制等課程實(shí)驗;
2、原理展示生動(dòng):配套后臺軟件,通過(guò)理論和實(shí)際測式曲線(xiàn)對比,理解各種傳感器性能特點(diǎn)及物理量和電量轉換原理;
3、實(shí)驗方法靈活:支持本地實(shí)驗和基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程在線(xiàn)實(shí)驗;遠程在線(xiàn)實(shí)驗基于互聯(lián)網(wǎng),客戶(hù)端瀏覽器不需裝任何插件,學(xué)生能:
? 設置參數(電源電壓、溫度、壓力、位移、振動(dòng)幅度頻率等);
? 搭建調整電路(電橋電路、放大電路、變換電路、控制增益、橋臂平衡、調零等);
? 選擇測量點(diǎn);
? 操作虛擬儀器(真實(shí)儀器面板);
?  智能儀器設計;
? 虛擬儀器設計;
? 開(kāi)發(fā)軟件遠程加載
? 截取測量數據和測試波形

? 設計上傳電子報告;


四、
模塊布局與平臺實(shí)物

實(shí)訓平臺圖片(參考,傳感器種類(lèi)可調整)

實(shí)驗模塊布局

五、平臺配置

序號

模塊名稱(chēng)

備注

1

力傳感器模塊

5KG壓力傳感器(半橋、全橋)

2

熱電偶傳感器模塊

熱電偶,陶瓷加熱片,閉環(huán)控制

3

熱電阻傳感器模塊

熱電阻,陶瓷加熱片,閉環(huán)控制

4

霍爾、電流傳感器模塊

步進(jìn)電機控制、轉速與電流測量

5-1

電渦流位移傳感器模塊

傳感器結構與原理,位移測量;

5-2

體征傳感器模塊

測人體心率、血壓

6

總線(xiàn)式傳感器模塊

單總線(xiàn)溫度、SPI氣壓高度、I2C激光測距

7

振動(dòng)傳感器模塊

振動(dòng)幅頻控制與測量

8

噪聲傳感器模塊

噪音測量

9

智能家居傳感器模塊

溫濕度、光敏、氣敏

10

主控模塊

基于CAN、RS232、MBUS通信總線(xiàn),采集和控制各傳感器模塊,完成分布式數據采集、在線(xiàn)測控命令轉發(fā)、遠程開(kāi)發(fā)軟件加載等;

11

虛擬儀器開(kāi)發(fā)模塊

DDS信號源、4通道示波器、8路邏輯分析儀、頻譜儀、數控電源等測量接口和軟件設計

12

測距與位置傳感、執行器件模塊

電動(dòng)絲桿,光柵測距,電容式、電感式位置控制等,壓力傳感器遠程控制等;

13

嵌入式PC控制器

15寸工控液晶,I5處理器(選配)

注:傳感器種類(lèi)(模塊)可按學(xué)校要求調整


六、在線(xiàn)實(shí)現驗軟件界面

潤眾在線(xiàn)實(shí)驗室

傳感器實(shí)驗內容(可調整)


開(kāi)發(fā)軟件遠程加載


線(xiàn)上設計壓力傳感器橋臂電路(1/4、1/2、全橋可設,測量電路增益可調)



線(xiàn)上設計熱電阻測量電路(接線(xiàn)方式可設,增益可調整)

七、實(shí)訓類(lèi)型

第一章 電子測量(傳感器)電路
實(shí)驗1  比例放大器
實(shí)驗2  測量放大器
實(shí)驗3  直流電壓測量電路
實(shí)驗4  直流電流測量電路
實(shí)驗5  電壓電流/電壓頻率變換電路實(shí)驗
實(shí)驗6  頻率測量電路
實(shí)驗7  交流電壓測量電路
實(shí)驗8  直流電橋測量電路
實(shí)驗9  相敏檢波實(shí)驗
實(shí)驗10 PWM控制電路實(shí)驗
第二章 微處理使用與模數轉換
實(shí)驗1  stm32微處理器硬件資源使用(IO口、中斷、定時(shí)、比較、捕捉、DMA);
實(shí)驗2  stm32 數據總線(xiàn)使用(SPI、I2C)
實(shí)驗3  stm32人機對話(huà)接口設計(矩陣鍵盤(pán)、TFT彩色液晶顯示)
實(shí)驗4  模數與數模轉換基本概念介紹
實(shí)驗5  stm32模數轉換實(shí)驗
實(shí)驗6  雙極性多量程多通道模數轉換;
第三章 傳感器與嵌入式智能儀表設計
實(shí)驗1  編碼開(kāi)關(guān)參數設置與TFT液晶人機對話(huà)
實(shí)驗2  熱電阻傳感器與溫度計
實(shí)驗3  熱電偶傳感器與溫度計
實(shí)驗4  應力片傳感器與測力計
實(shí)驗5 電渦流傳感器原理與位移檢測儀實(shí)驗
實(shí)驗6  電容式傳感器原理與位移檢測儀實(shí)驗
實(shí)驗7  霍爾式傳感器原理與位移檢測儀實(shí)驗
實(shí)驗8  心率、血壓計
實(shí)驗9  氣壓、高度計
實(shí)驗10超聲波傳感器與測距儀
實(shí)驗11電量測量分析儀(電壓表與電流表)
實(shí)驗12  基于PID算法的電機測控儀
實(shí)驗13  基于PID算法的溫度控制儀
實(shí)驗14智能家居測控系統
實(shí)驗15基于絲桿與光柵傳感器的精準定位與位置控制實(shí)驗
第四章 局域網(wǎng)綜合測量?jì)x器
實(shí)驗1  點(diǎn)對點(diǎn)異步通信接口設計與數據傳輸
實(shí)驗2  點(diǎn)對點(diǎn)CAN通信接口設計與數據傳輸
實(shí)驗3  點(diǎn)對點(diǎn)MBUS通信接口設計與數據傳輸
實(shí)驗4  網(wǎng)絡(luò )接口設計與數據傳輸
實(shí)驗5  基于RS32總線(xiàn)的分布式數據采集與嵌入式儀表設計
實(shí)驗6  基于CAN總線(xiàn)的分布式數據采集與嵌入式儀表設計
實(shí)驗7  基于MBUS總線(xiàn)的分布式數據采集與嵌入式儀表設計
實(shí)驗8  基于網(wǎng)絡(luò )的虛擬綜合儀表設計
實(shí)驗9  基于WIFI的APP傳感器節點(diǎn)數據采集
實(shí)驗10 基于WIFI的APP執行器件動(dòng)作控制
第五章   虛擬儀器設計
實(shí)驗1、LABVIEW軟件基本編程實(shí)驗
實(shí)驗2、LABVIEW的DLL與API調用實(shí)驗
實(shí)驗3、LABVIEW的CIN節點(diǎn)調用實(shí)驗
實(shí)驗4、LABVIEW的ActiveX實(shí)驗
實(shí)驗5、LABVIEW的Matiab混合編程
實(shí)驗6、LabVIEW的子VI編程實(shí)驗
實(shí)驗7 虛擬信號源設計
實(shí)驗8 虛擬示波器設計
實(shí)驗9 虛擬頻譜儀設計
實(shí)驗10虛擬邏輯分析儀設計

八、實(shí)驗室配置

序號

設備名稱(chēng)

數量

1

傳感器與電子測量在線(xiàn)實(shí)驗平臺

每組一臺(標配)

2

嵌入式計算機

每組一臺(選配)

3

在線(xiàn)實(shí)驗網(wǎng)管平臺

1套(選配,遠程實(shí)驗需要)

4

在線(xiàn)實(shí)驗操作平臺

1套(選配,遠程實(shí)驗需要)

5

100M雙蹤示波器

每組一臺


九、附一

在線(xiàn)實(shí)驗網(wǎng)管平臺與操作平臺

1、在線(xiàn)實(shí)驗網(wǎng)管平臺
?  用戶(hù)管理
用戶(hù)類(lèi)型分為教師用戶(hù)和學(xué)生用戶(hù):
教師用戶(hù)分為管理教師與普通教師;管理教師可以管理遠程虛擬實(shí)體實(shí)驗室的一切日常事務(wù),包括用戶(hù)管理、課程管理、實(shí)驗室配置、實(shí)驗內容編輯、實(shí)驗時(shí)間安排、公告管理等功能;
普通教師可以發(fā)布管理公告(APP)、設置學(xué)生實(shí)驗權限(APP)、輔導學(xué)生實(shí)驗(APP)、批改實(shí)驗報告;
學(xué)生用戶(hù)能夠查看實(shí)驗時(shí)間、調閱實(shí)驗課件、進(jìn)行實(shí)驗操作、上傳實(shí)驗報告和查看成績(jì)。
?  實(shí)驗室管理
分配實(shí)驗設備、建立用戶(hù)鏈接;
建立實(shí)驗設備性能擋案,便于教師查閱維護;
統計實(shí)驗設備利用率;
2、在線(xiàn)實(shí)驗操作平臺
?  客戶(hù)端操作平臺基于瀏覽器設計,當用戶(hù)點(diǎn)擊進(jìn)入在線(xiàn)操作實(shí)驗時(shí),系統會(huì )自動(dòng)分配給用戶(hù)一個(gè)實(shí)驗設備(這個(gè)實(shí)驗設備在5分鐘內只有該用戶(hù)可以連接),當用戶(hù)通過(guò)瀏覽器運行提供的實(shí)驗軟件時(shí),軟件會(huì )連接服務(wù)器,服務(wù)器通過(guò)記錄的IP地址判斷連接用戶(hù)身份,為實(shí)驗箱和客戶(hù)端的中繼數據,用戶(hù)在客戶(hù)端的操作會(huì )直接發(fā)送給服務(wù)器,服務(wù)器判斷用戶(hù)身份后轉發(fā)給對應的實(shí)驗箱;實(shí)驗箱將測量數據實(shí)時(shí)的發(fā)送給服務(wù)器,服務(wù)器會(huì )根據保存的設備使用記錄的信息將數據轉發(fā)給對應的客戶(hù)端(如果客戶(hù)端是連接的話(huà));
?  學(xué)生通過(guò)瀏覽器調閱實(shí)驗課件了解實(shí)驗目的、實(shí)驗原理、實(shí)驗內容、實(shí)驗步驟、實(shí)驗注意事項;
?  客戶(hù)端實(shí)驗操作:設計并調試傳感器前端變送電路、測量實(shí)驗數據、基于總線(xiàn)的分布式數據采集;
?  提供基于瀏覽器的虛擬儀器(虛擬示波器、虛擬信號源、虛擬電壓表電流表、虛擬邏輯分析儀),能實(shí)時(shí)測試各測試點(diǎn)時(shí)域波形、電壓電流、邏輯信號,完成原理實(shí)全和設計實(shí)驗;
?  動(dòng)態(tài)加載二次開(kāi)發(fā)各種算法軟件,實(shí)時(shí)反饋算法結果,驗證二次開(kāi)發(fā)算法性能;
?  教師能通過(guò)管理員平臺隨時(shí)遠程監視學(xué)生實(shí)驗過(guò)程,觀(guān)測學(xué)生實(shí)驗結果,輔導學(xué)生實(shí)驗,解答學(xué)生實(shí)驗疑問(wèn);
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