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LIGO-MSP01型 传感器与检测技术群体课程创新实验平台

科教设备有限公司专业生产维修电工实训考核装置,智能楼宇实验台,工业机器人实验台,教学设备,汽车实训设备,机电一体化实训设备,电工电子电力拖动实验室设备,中职实训基地设备,产教融合实训基地建设,物联网实训沙盘,数控实训考核设备,化工实验室设备等教学设备。

LIGO-MSP01型 传感器与检测技术群体课程创新实验平台(图1)

一、基础简介
1. 实训平台能适用传感器与检验测试技术课程群的实训需求,并而且设定有占用空间小、箱式挂式模块件设计规范、互换性强,从基础实训到包括完整系统在一台实训装置上便可以全部完成。避免了不一样课程需要不一样实训装置、占用空间大、难以包括完整系统、不便利实施综合性和设计型实训的麻烦。
2. 能适应不一样专业和不一样层次的教学需要,可按不一样需求选用不一样的配备,并可按照用户的要求增添实训箱式挂式模块件。
3. 实训装置能完成传感器与检验测试技术相关课程实训,经过实训能掌控把握各种传感器原理、信号处置整理电子回路及检验测试方法。
4. 传感器部分:含有概括压力、压电、应变、电容、霍尔、温度(℃)、光敏、气敏(酒、CO)、电涡流、光纤位移、长光栅位移、差动变压器、光电耦合等各种常见传感器。
5. 检验测试部分:运用工业实际中广泛应用的成熟电子回路完成对各种传感器信号的拾取、变换、调理、采样、存储、解算、控制及显露等处置整理电子回路,实训装置充分考虑抗干扰及可靠性技术的应用,学员可以学以致用。
6. 经过使用本实训平台,有利于广大学员对书本知识的理解和深化,在完成传感器与检验测试技术等一系列基础实训后,便能掌控把握传感器与检验测试技术课程群所要求的基础原理、实操技能和动手能力。若再完成一个或几个综合型实训,则对系统有一个较为全面的认知,形成基础的解决实践问题的知识体系。如果能进一步完成设计型乃至创新型实训,则将形成解决实践问题的能力和积累解决实践问题的经验,从而培养其创新精神和创新能力。

二、特别点
1. 模型块化设计:应用标准的模型块化设计,增强系统的构造性和互换性。
2. 总线标准:建立统一的内总线和连接口约定,以完成*灵活的个性化配备、拓展和系统管理。
3. 可更换的核心系统:为适应不一样厂家的处置整理器、不一样种类的处置整理器,经过改变系统核心卡来完成使用不一样家族的单片机或者是不一样种类的处置整理器(如MCU、DSP、ARM)等来构成系统。
4. 快速连接线设计:提供三种连线方法①应用金质缩紧孔单线接线;②应用排线集中接线;③自动免连线模式接线。各模型块在设计时均融入三种连线方法于设计过程。
5. 一机多用:应用实训现场与实训准备室相集合的设计构思,在实训装置上仅配备装备*常用的模型块,在实训装置内部存储放次常用模型块,在实训准备室中存放其他模型块。由此完成了该实训装置能够完成一机多用、方便拓展和综合的目标。
6. 接近工程实际:实训装置上应用多种工业型传感器,既可以用来完成传感器原理、构造与调理电子回路的教学,也可以用解决工业工程和过程中的实际问题。
7. 学以致用:包括实训装置中的智能仪表器具的各模型块,在其设计时充分体现实际系统的抗干扰设计技术和可靠性设计技术,其核心卡可作为实际智能仪表器具的核心单元。实训装置中信号变换与信号调理电子回路应用工业和工程实际中所应用的成熟电子回路。实训装置中使用的各种数字信号处置整理方法,应用经典型的也是未来实践系统首选的数字信号处置整理手段,设定有很强的工程实用特征。
8. 持续发展:集合单片机、嵌入式单片、FPGA/CPLD、DSP及ARM知识可以将检验测试系统或智能仪表器具提升到更高的层次。
9. 智能仪表器具仪表设计:集合工程实际给出了一个将常规仪表器具完成智能化的实例。
10. 虚拟仪表器具仪表设计:集合数值收集卡设计虚拟仪表器具仪表。
11. 研究与创新能力培养:实训装置中选用的几项综合型实训,是经典型的检验测试仪表或工业应用系统的微型化,既能够使学习掌控把握者领略检验测试技术的经典型应用和掌控把握成熟可靠的检验测试系统的设计技术,又是培养和发挥学员创新能力、开展创新实训的实训平台。
12. 开放式设计:实训装置中的软、硬件及系统均按照全开放的思想实行设计,以方便学员开展研究型和创新型的实训。
13. *小知识单元:为每个模型块均可拆分到该知识层次的*小知识单元。
三、适用界限
实训台主要针对高校大学员课程设计、毕业设计和电子设计竞赛的研发平台,体现了灵活、开放、创新、综合、跨领域、跨专业的设计理念。其功能拓展模型块覆盖了多个专业多门课程,适合电子类、通信类、自动化类、计算机数值类、机电类、测控仪表器具类等专业的学员实行综合、创新设计。
四、构造简介
本装置由控制屏,实训桌、活动箱式挂式模块件及拓展模型块、实训箱构成。实训台美观大方,尺寸可选;活动箱式挂式模块件含有概括CPU箱式挂式模块件、连接口箱式挂式模块件、对象箱式挂式模块件、ARM箱式挂式模块件;其功能拓展模型块覆盖了多个专业多门课程,含有CPU类、通用连接口类、人机界面HMI类、信号变换隔离类、通信类、执行机构类、传感器类共40多项。
五、技术功能数值参考规格
1. 写入电源:一相三线220V±10% 50Hz
2. 作业环境:温度(℃)-10℃~+40℃ 相对湿度<85%(25℃) 海拔<4000m
3. 绝缘电阻:>3MΩ
4. 漏电保护:漏电动作电流(A)≤30mA,动作时间≤0.1s
5. 装置容量(KV):<200VA
6. 外观尺寸:1620mm×805mm×1400mm
六、装置的配备装备及技术功能
本装置主要采用实训控制屏和实训桌两部分构成。
(一)实训控制屏
1. 电源及保护体系
(1) 直线DC稳压电源,每套功能配备如下:① ±5V/1A和±15V/1A各两路,一路+24V/1A,均设定有短路软截止自动恢复保护功能;② 0~30V/1A连续可调电源一路,设定有短路软截止自动恢复保护功能,带数字显露电压(V)表变换指示;
(2) 实训装置设定有漏电保护,控制屏若有漏电情况,漏电流(A)超过一定值,即切断电源,对人身安全起到一定的保护。
2. 仪表器具仪表
(1) 信号发生器:1k~10kHz音频信号;1~30Hz低频信号
(2) 数字式电压(V)表:测量范围0~20V,分为200mV、2V、20V三档,写入阻抗大,精确度高
(3) 频率/转动速度表:频率测量界限1~9999Hz,转动速度测量界限1~9999rpm
(4) 高精确度温度(℃)调动仪:多种写入输出规格,人工智能调动以及功能数值自整定功能,先进控制算法,温度(℃)控制精确度±0.5 oC
3. 传感器由三个实训箱(335mm×445mm)、一个加热模型块和11块信号调理模型块构成
(1) THSMP-1型传感器实训箱(一)
转动源部分:转动源、霍尔传感器、光电传感器;应变片称重传感器;可更换的传感器:差动变压器传感器、电容传感器、涡流传感器、霍尔位移传感器、磁电式传感器、光纤位移传感器、湿敏传感器、酒精传感器。
(2) THSMP-1型传感器实训箱(二)
振动源部分:应变片振动台、压电电传感器,气体压力传感器部分:气压源 、两气压计、气体压力传感器。
(3) THSMP-1型传感器实训箱(三)
长光栅位移传感器部分:长光栅位移传感器、步进电动机;圆光栅角位移部分:光电编码器、步进电动机。
(4) THSMP-1型温度(℃)特性传感器加热源
含有概括:热敏电阻传感器,热电偶传感器,PT100铂电阻
(5) 信号调理模型块(配备有11块):差动变压器模型块、电容传感器模型块、电涡流传感器模型块、光纤位移传感器模型块、霍尔传感器模型块、温度(℃)传感器模型块、压电传感器模型块、压力传感器模型块、移相器、相敏检波器、低通滤波器模型块、应变片传感器模型块、光栅调理模型块。
4. 实训箱式挂式模块件及实训模型块, 挂式模块件尺寸:340mm×370mm
(1) 控制器单元箱式挂式模块件:配备有8051单片机模型块、C8051嵌入式单片机模型块、DSP5402处置整理器模型块(模型块PCB板尺寸:110mm×80mm)、其他CPU外围单元、译码模型块
(2) 信号变换单元箱式挂式模块件, 挂式模块件尺寸:170mm×370mm
配备有8位并行AD模型块、12位并行AD模型块、8位并行DA模型块、12位并行DA模型块、I/O口拓展模型块、变换模型块(模型块PCB板尺寸:120mm×80mm)
(3) 通信与打印机单元箱式挂式模块件, 挂式模块件尺寸:170mm×370mm
配备有RS232/RS485通信模型块、USB通信模型块,互联网控制器模型块(模型块PCB板尺寸:120 mm×80mm)、打印机放在箱式挂式模块件底层基板上
(4) 键盘与显露单元箱式挂式模块件, 挂式模块件尺寸:170mm×370mm
配备有显露(静态显露、动态显露、液晶显露)模型块、CPLD拓展模型块、4×4键盘模型块(模型块PCB板尺寸:120mm×80mm)
(5) 对象控制单元箱式挂式模块件,挂式模块件尺寸:170mm×330mm
配备装备有LED显露模型块,开关量输出模型块、步进电动机模型块、直线DC小电动机模型块、语音处置整理模型块、光耦隔离模型块、继电器模型块、交通灯模型块、双色LED点阵显露模型块(模型块PCB板尺寸:120mm×80mm)
(6) ARM7/ARM9单元箱式挂式模块件,挂式模块件尺寸:340mm×370mm
配备有完成ARM7/ARM9实训的基础模型块 (核心板ARM7或ARM9选配)
七、实训箱式挂式模块件具体硬件资源
1.控制器单元箱式挂式模块件:箱式挂式模块件主要用来插接不一样的CPU模型块。箱式挂式模块件上含有了CPU模型块的连接口插头座和基础实训电子回路及系统拓展电子回路,可单独完成大部分的基础实训,箱式挂式模块件上有三个(40P、20P、50P)扁平电缆连接口槽用来和其他箱式挂式模块件连接。箱式挂式模块件上的资源如下:
(1) 8259中断源模型块(拓展8路外部中断源)
(2) 8255连接口模型块
(3) 8279键盘显露连接口模型块
(4) 8254可编程定时器模型块
(5) 硬件看门狗电子回路模型块
(6) I2C EEROM模型块
(7) I2C并行连接口模型块
(8) I2C时钟模型块
(9) 单次脉冲模型块
(10) 开关量写入模型块
(11) 关量输出模型块
控制器单元箱式挂式模块件支持的CPU模型块和译码模型块:

模型块名称 功能指标
51系列CPU模型块 支持80C31、80C51,含32K SRAM、64K ROM 构成数值总线、地址总线和控制总线
Cygnal51CPU模型块 应用美国Cygnal公司的嵌入式单片机C8051F020芯片,含32K SRAM,构成数值总线、地址总线和控制总线
DSP CPU模型块 应用TI公司的TMS320VC5402芯片,含64K SRAM、1M ROM、XC95144芯片译码控制,构成数值总线、地址总线和控制总线
译码模型块 应用ALTERA公司的EPM7128完成整个系统的译码作业

2.信号变换单元箱式挂式模块件:箱式挂式模块件上有两个(26P、40P)扁平电缆连接口槽用来和控制器单元箱式挂式模块件信号连接。箱式挂式模块件支持的模型块:

模型块名称 功能指标
8位并行AD模型块 由逐次逼近式ADC0809模数变换电子回路构成8路8位A/D。
8位并行DA模型块 由2片DAC0832数模变换电子回路构成2路D/A
12位并行AD模型块 由多路开关芯片MPC508,可编程增益芯片AD526和逐次逼近式ADS774构成8路12位,可编增益1、2、4、8,变换速度为100K的A/D。
12位并行DA模型块 由DAC7625构成4路输出可变的D/A。
I/O拓展模型块模型块 由2块74LS244芯片拓展成16路并行写入电子回路 由2块74HC273芯片拓展成16路并行输出电子回路 用74LS164芯片构成串转并输出电子回路 用74LS165芯片构成并转串写入电子回路
变换模型块 应用美国NS公司的LM331VF/FV变换电子回路。 用TLC549芯片构成串行AD变换电子回路 用LTC1446芯片构成串行DA变换电子回路

3.通信与打印机单元箱式挂式模块件:箱式挂式模块件上有两个(20P、50P)扁平电缆连接口槽用来和其他箱式挂式模块件信号连接,打印机装在箱式挂式模块件的底层基板上。箱式挂式模块件支持的模型块: 4.显露与键盘单元箱式挂式模块件:箱式挂式模块件上有两个(20P、50P)扁平电缆连接口槽用来和其他箱式挂式模块件信号连接。箱式挂式模块件支持的模型块:

模型块名称 功能指标
静态显露模型块 由74LS164芯片驱动
动态显露模型块 应用2个4位8段共阳极数码管,可由8279芯片和CPLD芯片EPM7128驱动
液晶显露模型块 提供122×32点阵的液晶显露屏
CPLD模型块 应用ALTERA公司的EPM7128
4×4行列式键盘 可由8279芯片和CPLD芯片EPM7128控制

5.对象箱式挂式模块件:在绝大多数场合,单片机和DSP全部是用来控制的,因此必然有一个具体的控制对象。对象箱式挂式模块件主要用来插接单片机和DSP的控制对象模型块。经过对具体对象的控制实训,可使学员深入对单片机和DSP系统作业方法的理解,理解更多的单片机和DSP应用领域。支持的对象类模型块含有概括:

模型块名称 功能指标
继电器模型块 由2个5V继电器、2个12V继电器和2个24V继电器构成
光耦隔离模型块 由3个TLP521-4芯片构成12入12出
双色LED点阵显露模型块 双色LED显露屏
IC 卡读写模型块 I2C总线完成IC卡的读写及识别
直线DC电动机模型块 应用SG3525芯片驱动电动机,测速部分由一个霍尔开关构成
步进电动机 应用ULN2003驱动步进电动机
交通灯模型块 由12个LED灯构成
语音处置整理模型块 应用TLC320AD50I芯片构成语音处置整理电子回路
LED显露模型块 用16个LED灯构成逻辑电平测量试验电子回路
开关量模型块 用16个按键构成高低电平输出电子回路

6.ARM7/ARM9 单元箱式挂式模块件
该箱式挂式模块件应用模型块化设计,由ARM7核心板、ARM9核心板和操作面板三大部分构成。
(1) ARM7核心板含有概括的资源有:
CPU模型块:三星S3C44B0X Arm7TDM1,16位/32位CPU,主频可达66M, 设定有WDT、8路10bit A/D、4通道DMA,外部贮存器: 2Mx8bit Flash Rom,8M x 8bit SDARM,带有IIC连接口。
USB连接口:适用USB1.1规范,使用USBN9603-28M。
以太网连接口:应用互联网专业芯片RTL8019AS,传输速率可以达到10M。
RS232连接口:2个标准RS232异步连接口,其中一个用来与PC的超级终端实行通讯,监视程序运行状态。
(2) ARM9核心板含有概括的资源有:
CPU模型块:(三星S3C2410微处置整理器,ARM9内核,主频可达202M;64M Nandflash,64M Sdram可平稳运行多种嵌入式就地实时实操系统)。
标准RS232连接口:应用MAX3232专电平变换芯片。
以太网连接口:应用专用的互联网芯片CS8900A和带有互联网变压器的互联网连接口,支持10M以太网。
USB从连接口:应用S3C2410自带的控制器。
USB主连接口:应用S3C2410自带的控制器。
(3) 操作面板含有概括的资源有资源(标准配备)
直线DC电动机、步进电动机;LED、键盘单元;A/D变换单元;D/A变换单元;CF卡连接口单元;IIS连接口;液晶模型块(应用5.7寸STN LCD(320×240),256色,还带有4线电阻式触摸屏); JTAG连接口(20针标准ARM拟真器连接口)。
(4) 选配拓展单元:CAN总线连接口;RS485连接口;GPRS模型块(可以完成收发短信,打电话等功能)。
八、基础实训内容
(一) 传感器实训内容 1. 金属箔式应变片―单臂电桥功能实训
2. 金属箔式应变片―半桥功能实训
3. 金属箔式应变片―全桥功能实训
4. 直线DC全桥的应用―电子秤实训
5. 交流AC全桥的应用―振动测量实训
6. 扩散硅压阻压力传感器差压测量实训
7. 差动变压器的功能实训
8. 激励频率对差动变压器特性的影响实训
9. 差动变压器零点残余电压(V)补偿实训
10. 差动变压器的应用――振动测量实训
11. 电容式传感器的位移特性实训
12. 电容传感器动态特性实训
13. 直线DC激励时霍尔式传感器的位移特性实训
14. 交流AC激励时霍尔式传感器的位移特性实训
15. 霍尔测速实训
16. 霍尔式传感器振动测量实训
17. 磁电式转动速度传感器的测速实训 
18. 压电式传感器振动实训
19. 电涡流传感器的位移特性实训
20. 被测体材料、面积大小对电涡流传感器的特性影响实训
21. 光纤传感器的位移特性实训
22. 光电转动速度传感器的转动速度测量实训
23. PT100温度(℃)控制实训
24. 包括温度(℃)传感器AD590的温度(℃)特性实训
25. 铂电阻温度(℃)特性实训
26. K型热电偶测温实训
27. E型热电偶测温实训
28. 气敏传感器实训
29. 湿敏传感器实训
30. 转动速度控制实训
(二) 单片机实训内容 80C51单片机实训
1. P1口的写入输出
2. P1口控制继电器实训
3. P1口控制光电隔离实训
4. 外部中断实训
5. 定时器实训
6. 计数器实训
7. SRAM外部数值存储器拓展实训
8. EEPROM外部数值程序存储器实训
嵌入式单片机(C8051)实训
1. 数字I/O口交叉开关设定实训
2. 配备内部和外部振荡器实训
3. I/O写入、输出实训
4. 定时器实训
5. 外部中断实训
6. 计数器实训
7. 音频控制实训
8. 片内模数变换(ADC)实训
9. 片内数模变换(DAC)实训
10. SRAM外部数值存储器拓展实训
11. SPI串行Flash存储器数值读写实训
连接口模型块实训
1. 硬件看门狗电子回路实训
2. CPLD地址译码实训
3. Flash ROM外部程序存储器实训
4. 8255并口拓展实训
5. 8255拓展键盘实训
6. 8255拓展7段数值管实训
7. 8255拓展点阵LED实训
8. 8255控制继电器实训
9. 8255光电隔离实训
10. 8255交通灯控制实训
11. 8279键盘显露连接口实训
12. 8254定时器实训
13. 8259中断实训
14. 74LS244、74LS273 I/O口拓展实训
15. 74LS273控制继电器实训
16. 74LS273拓展光电隔离实训
17. 74LS165拓展并行写入口实训
18. I2C EEPROM的读写实训
19. I2C串行口拓展电子回路实训
20. I2C时钟芯片实训
21. 8位A/D实训
22. 8位D/A实训
23. 多路开关实训
24. 可编程增益放大器实训
25. 12位A/D实训
26. 12位D/A实训
27. 串行A/D、D/A实训
28. 函数发生器实训
29. F/V、V/F变换实训
30. RS232通信实训
31. RS485通信实训
32. USB模型块通信实训
33. 以太网通信实训
34. 十字路口交通灯实训
35. 双色LED点阵显露实训
36. 液晶显露实训
37. 静态串行显露实训
38. 动态扫描显露实训
39. 阵列式键盘实训
40. 直线DC电动机驱动实训
41. 步进电动机驱动实训
42. IC卡读写实训
43. 打印机实训
(三) DSP5402实训
1. 常用指令实训
2. 数值存贮实训
3. CCS环境下C程序设计
4. 定时器实训
5. 中断实训
6. A/D采样实训
7. D/A变换实训
8. A/D与D/A变换综合实训
9. 数字波动线产生实训
10. 语音就地实时回放及延时实训
11. 语音录音与回放实训
12. BOOTLOADER装载实训
13. 阵列式键盘数码管控制实训
14. 液晶显露器驱动实训
15. 快速傅立叶变换(FFT)实训
16. 有限冲击响应滤波器(FIR)算法
17. 无限冲击响应滤波器(IIR)算法实训
18. 卷积(Convolve)算法实训
19. 离散余弦变换(DCT)算法实训
20. 相关(Correlation)算法实训
21. µ_LAW算法实训
22. DTMF(双音多频)信号的产生和检验测试
23. 语音编码/解码(G711编码/解码器)
24. 混叠信号的就地实时数字滤波
25. AD采样FFT解析实训
26. 语音滤波实训
27. 二维图象生成实训
28. 数字图象生成实训
29. UART通信实训
(四) ARM7/ARM9实训内容
1. 键盘、LED实训
2. 直线DC电动机、步进电动机实训
3. RS485通信实训
4. CAN通信实训
5. GSM通信实训
6. IIS音频连接口实训
7. 以太网实训
8. USB驱动实训
9. LCD驱动实训
10. 触摸屏实训
11. µCOS-II的移植
12. D/A连接口实训
13. 熟悉Linux研发环境
14. SD卡读写实训
15. IIS音频驱动实训
16. USB驱动实训
17. 互联网驱动实训
18. Bootload实训
19. Linux内核移植实训
(五) 综合类实训
1. 键盘、LED发光管实训
2. 行列式键盘、动态显露实训
3. 单片机控制的PWM完成的D/A变换
4. 单片机控制PWM完成D/F变换
5. 8254测量电动机转动速度实训
6. 单片机控制电动机转动速度实训(D/A)
7. 单片机控制电动机转动速度实训(PWM)
8. 温度(℃)收集实训
9. IC卡原理实训
10. 考勤机实训
11. 身份认证实训
12. 门禁系统设计
13. 单片机完成PC机键盘控制器实训
14. 用单片机完成高精确度脉冲测频
15. 单片机完成的线性V/F变换实训
16. 基于微机控制通信的单片机通用数值收集系统
17. 基于以太网的远程数值收集系统
18. IC智能收费系统实训
19. 基于RS485总线的分布式模仿IC卡电子门锁系统实训
20. 简便多任务就地实时实操系统(µ/COS)实训
21. 智能家居远程控制模仿系统设计
22. 单片机上网实训
23. 远程抄表系统
24. 基于USB的数值收集卡设计
25. 家庭智能报警系统
(六) 双CPU综合实训 1. 单片机与DSP双机通信系统 (七) 综合类仪表器具仪表实训 虚拟仪表器具仪表实训
1. 电子秤实训
2. 位移测量仪实训
3. 温度(℃)仪实训
4. 转动速度仪实训
5. 电压(V)表
6. 虚拟示波器
7. 随意波动线发生器
智能仪表器具仪表实训
1. 电子秤实训
2. 位移测量仪实训
3. 温度(℃)仪实训
4. 转动速度仪实训
5. 电压(V)表
6. 信号发生器


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