CSY-5000工業(yè)傳感器與測控技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺
一、功能概括
實(shí)驗(yàn)臺綜合傳感器測試、機(jī)械柔性轉(zhuǎn)子測試等多種檢測功能與一體。適用與“傳感器原理”“自動檢測技術(shù)”“非電量電測技術(shù)”、“機(jī)械量電測”等課程的科研、實(shí)驗(yàn)教學(xué)。傳感器采用是工業(yè)結(jié)構(gòu),便于學(xué)生加強(qiáng)對書本知識的理解,并在實(shí)驗(yàn)過程中,通過信號的拾取,轉(zhuǎn)換,分析,可以檢測、模擬多種轉(zhuǎn)動機(jī)械的振動情況:如轉(zhuǎn)速、振幅、相位、位移進(jìn)行測量,以及進(jìn)行轉(zhuǎn)子動平衡、臨界轉(zhuǎn)速、軸心軌跡圖、幅頻和相頻特性曲線、傳動等。
測控系統(tǒng)信號流程圖
被測控對象可以是運(yùn)動機(jī)械對象,如轉(zhuǎn)子,直線運(yùn)動模塊等運(yùn)動參量,也可以是過程對象和參數(shù),如溫度、壓力、流量等,如果是工程測試課程實(shí)驗(yàn),一定要選擇一定數(shù)量的工程被測對象,并強(qiáng)調(diào)工程對象參量的測量方法和特征;
傳感器安裝在被測控對象上或?qū)ο蟾浇?,將需測量參數(shù)值通過各種物理或化學(xué)等效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電流或電壓,這部分是傳感器原理課程主要講授的內(nèi)容;
調(diào)理電路將傳感器輸出的原始信號進(jìn)行濾波或放大等,轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電信號,以便數(shù)據(jù)采集卡或控制器接收,這部分既可作為傳感器原理的一部分,也可作為信號處理的一部分?,F(xiàn)在許多工業(yè)傳感器直接將此部分與傳感器集成在一起,方便用戶使用;以上圖片僅供參考根據(jù)配置有所不同。
數(shù)據(jù)采集卡將調(diào)理電路輸出的標(biāo)準(zhǔn)測量信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,傳送給計(jì)算機(jī)便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、處理、顯示或用于控制;
二、產(chǎn) 品 系 統(tǒng) 組 成
(一)、實(shí)驗(yàn)裝置組成
該系統(tǒng)由主控屏、振動源、溫度源、伺服電機(jī)、傳感器和相應(yīng)的、信號數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件、、實(shí)驗(yàn)臺桌、XSM轉(zhuǎn)速測量控制儀等部分組成。采用伺服電機(jī)驅(qū)動方案,電機(jī)軸經(jīng)聯(lián)軸器直接驅(qū)動轉(zhuǎn)子,要求結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速范圍寬,且平穩(wěn)可靠。 臺面小于: 1600×800×750(mm) AC220 V 50Hz。適應(yīng) “傳感器原理”、“非電量檢測技術(shù)”、“工業(yè)自動化儀表與控制”等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
輸入電源:單相三線,220V,允差±10%,50Hz,允差±10%, 50 Hz,主控臺上應(yīng)預(yù)留備用多功能電源插座并可以按要求擴(kuò)充多功能電源插座。
安全保護(hù)措施:具有接地保護(hù)、漏電、過載、過流保護(hù)功能,安全性能要求符合相關(guān)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。
裝置容量:<2.5kVA。
其它配件:工具、連接電纜、工件、指導(dǎo)書、使用說明書、軟件、程序等。
(二)、主控臺:
提供高穩(wěn)定的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源;主控屏面板上裝有電壓、氣壓、頻率、轉(zhuǎn)速、角度位置、八位格雷碼、八位二進(jìn)制碼顯示表。信號源;;轉(zhuǎn)子、電機(jī)、脈沖輸入輸出、高精度智能調(diào)節(jié)儀表帶通訊RS232、485接口;PCI計(jì)算機(jī)插卡;流量計(jì)、測速輪盤等。
主控臺上包括:傳感器單元支架、傳感器單元、實(shí)驗(yàn)桌(實(shí)驗(yàn)桌為鋼質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu),造形美觀大方;設(shè)有兩個大抽屜、柜門,用于放置工具、電腦、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),便于移動和固定,有利于實(shí)驗(yàn)室的布局。)等組成;尺寸:1650mm×860 mm×1070 mm;并留有空間可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)臺應(yīng)設(shè)有足夠的存儲空間存放實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
2、主控臺電源部分:四組直流穩(wěn)壓電源:DC:+24V/1A;+5V/1.5A;-15V/1.5A;+15V/1.5A、1.2~24V/1A;+5V/0.5A;±2、4、6、8、10/2A;電流源:0~20mA。可調(diào),有斷電保護(hù)功能;
3、音頻振蕩器(1KHz—10KHz可調(diào))、低頻振蕩器(0.4Hz-30Hz可調(diào));
4、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0.5級
5、頻率/轉(zhuǎn)速表:頻率測量范圍1~9999Hz,轉(zhuǎn)速測量范圍1~9999rpm;
6、主控臺含數(shù)據(jù)通訊接口RS232 、USB接口、RS485通訊接口可以按照用戶要求進(jìn)行定制;
7、高精度多功能數(shù)據(jù)模塊:多種輸入輸出檔位,人工智能調(diào)節(jié)以及參數(shù)自整定功能,*控制算法。
8、數(shù)字式電流表:量程0~200mA,分為200uA、2mA、20mA、200mA四檔三位半數(shù)字顯示、精度0.5級
9、多功能信號源發(fā)生器。
三、主要工業(yè)傳感器技術(shù)指標(biāo)
序號 | 傳感器名稱 | 量程 | 精度 | 備注 |
1 | XSM轉(zhuǎn)速測量控制儀 | 顯示增量型光電編碼器速度、傳輸 | 標(biāo)準(zhǔn)信號 | 一套 |
2 | 光電編碼器格雷碼 | 光電編碼器旋轉(zhuǎn)角度顯示儀 | 0~360° | 一套 |
3 | 純二進(jìn)制碼顯示儀 | 八位顯示 | 0.5級 | 一套 |
4 | 輪齒盤 | 厚度>8mm | | 一只 |
6 | 前置器支架 | | | 一個 |
7 | 虛擬儀器數(shù)據(jù)采集器和分析軟件 | AD12位,內(nèi)置 8通道, | 原裝通訊電纜 | 一套 |
8 | 電容傳感器 | 輸出信號,檢測距離:8mm; | 一套 |
9 | 稱重傳感器 | 量程:0-1Kg,綜合精度:0.03Kg,重復(fù)性:0.02%,安全超載:150%工作電壓12V或24V | 一套 |
10 | 差動電感式傳感器 | 位移檢測距離:0~5cm | 一套 |
11 | 電渦流傳感器 | 檢測距離:0~5mm工作距離Sr:Sn×80%;工作溫度:-25~+70℃;工作電壓:DC12V;響應(yīng)頻率:300H | 一套 |
12 | 振動模型單元 | 沖擊式0~5V或4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸出; | 一套 |
13 | 單組紅外對射式光幕(光耦)單元 | 探測距離:1cm;工作溫度:-10~+55℃;工作電壓:DC12V;輸出電流:200mA;響應(yīng)時間:≤3ms | 一套 |
14 | 顏色(色標(biāo))傳感器 | 雙色定標(biāo)檢測工作電壓:DC12V;標(biāo)準(zhǔn)探測距離:10mm;顏色識別:藍(lán)、紅、;輸出電壓:0~5V | 一套 |
15 | 開關(guān)霍爾傳感器 | 檢測距離:8mm;工作溫度:-25~+70℃;工作電壓:DC5V;工作點(diǎn):22mT;釋放點(diǎn):16.5Mt | 一套 |
16 | 光電轉(zhuǎn)速傳感器 | 動作距離Sn:0.1~1m;工作距離Sr: Sn×80%;工作電壓:DC12V;響應(yīng)頻率:500Hz | 一套 |
17 | 溫度測量傳感器 | 1、實(shí)驗(yàn)溫度源:溫度范圍0~200℃,包括電源指示、導(dǎo)熱體、過熱保護(hù)、冷卻電源一套。 2、PT100溫度傳感器-50---500℃2只 3、PT100溫度變送器輸出信號:4~20mA DC 二線制工作電壓: 12V DC ) 精度等級: 0.2%, 4、K型熱電偶-50—600度1個精度等級: 0.2%, 5、工業(yè)水銀溫度計(jì)(0—300℃)1只 6、可控硅調(diào)壓模塊:全隔離單相交流可控硅調(diào)壓模塊;控制信號:4-20mADC 1個 溫度變送器。 | 一套 |
18 | 液位傳感器 | 液位變送器 量程:0-30cm(智能儀表參數(shù)DIH=30) 輸出信號:4-20mADC 二線制DC24V 精度0.5級 配置基本的水箱、管路、智能調(diào)節(jié)器、電磁泵等,利用不同工業(yè)液位測量傳感器,組成多種液位檢測系統(tǒng), | 一套 |
19 | 渦輪流量傳感器 | 配置基本的水箱、管路、智能調(diào)節(jié)器、電磁泵等,利用不同工業(yè)流量傳感器,組成多種流量檢測系統(tǒng),(1)量程:選0-800L/h;(2)輸出信號:4-20mADC;(3)精度:0.2級。 | 一套 |
20 | 智能電動調(diào)節(jié)閥 | 等百分比特性內(nèi)置侍服放大器,稀土永磁同步電機(jī),體積小,力矩大.工作電壓 24VAC,輸入電流4-20mADC | 一臺 |
21 | 虛擬儀器卡及軟件 | 該數(shù)據(jù)處理卡功能強(qiáng)大兼容:Labviewv10.0、MCGS組態(tài)軟件、ZIGBEE無線傳感器網(wǎng)、VCVB、Dephi、WINCE、linux等嵌入式操作系統(tǒng)。24路12位單端AD輸入,輸入信號量程0~+5V/0~+10V/-5~+5V/-10~+10V | 1套 |
22 | 容柵傳感器 | 量程:99mm、顯示精度:1μm、 | |
四.課題設(shè)計(jì)內(nèi)容:
1. 霍爾開關(guān)傳感器—轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)
2. 光電式傳感器—轉(zhuǎn)速測量實(shí)驗(yàn)
3. 光電反射式傳感器—物件計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)
4. 渦流接近開關(guān)傳感器—金屬物件檢測及計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)
5. 色標(biāo)傳感器—物件顏色檢測實(shí)驗(yàn)
6.信號調(diào)理實(shí)驗(yàn)
7.數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)
8.直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測量與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
9.電子稱的設(shè)計(jì)、應(yīng)變式稱重傳感器測量實(shí)驗(yàn)
10..直流電機(jī)綜合控制實(shí)驗(yàn)
11. 電渦流傳感器計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)。
12.移傳感器測量實(shí)驗(yàn)
13.電感位移測量傳感器實(shí)驗(yàn)
14.課程創(chuàng)新設(shè)計(jì)開發(fā)等創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
15.創(chuàng)新軟件界面的開發(fā)設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)速控制等實(shí)驗(yàn)
16.格雷碼及其優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識實(shí)驗(yàn)。
17.格雷碼與純二進(jìn)制碼之間轉(zhuǎn)換的認(rèn)識實(shí)驗(yàn);
18.純二進(jìn)制碼與十進(jìn)制碼之間轉(zhuǎn)換的認(rèn)識實(shí)驗(yàn);
19. 8位格雷碼標(biāo)準(zhǔn)輸出實(shí)驗(yàn)。
20.光電編碼傳感器測量安裝工藝實(shí)驗(yàn)
21.?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)
22.?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)計(jì)量實(shí)驗(yàn)
23.?dāng)?shù)據(jù)采集線性分析實(shí)驗(yàn)
24.光電編碼傳感器的比較實(shí)驗(yàn)
25.電機(jī)的轉(zhuǎn)速與編碼器的輸出關(guān)系分析實(shí)驗(yàn)
26.工業(yè)模擬環(huán)形帶流水線控制作業(yè)實(shí)訓(xùn)綜合實(shí)驗(yàn)
信號調(diào)理實(shí)驗(yàn):
1數(shù)據(jù)采集
2頻率混疊和采樣定理
3采樣信號量化誤差分析
4常用數(shù)字信號生成實(shí)驗(yàn)
5常用數(shù)字信號分析算法實(shí)驗(yàn)
6典型信號的時域波形分析
7典型信號的頻譜分析
8典型信號的相關(guān)分析
9典型信號的概率密度分析
10FFT譜分析中的能量泄漏
11FFT譜分析中的能量泄漏
12用窗函數(shù)提高FFT譜精度
13窗函數(shù)在譜分析中的作用
14信號幅度調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)
15FIR濾波器設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
16IIR濾波器設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
17.一階系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性參數(shù)測定實(shí)驗(yàn)
18.用脈沖激勵法測定振動系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)
19.濾波器設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
20.二 階系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性參數(shù)測定實(shí)驗(yàn)
(控制實(shí)驗(yàn)舉例)
1、 水箱單容特性實(shí)驗(yàn)
2、 電動閥流量特性實(shí)驗(yàn)
3、 變頻器流量特性實(shí)驗(yàn)
4、 溫度特性實(shí)驗(yàn)
5、 壓力特性實(shí)驗(yàn)
6、 電動調(diào)節(jié)閥支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)
7、 變頻器支路液位控制實(shí)驗(yàn)
8、 電動調(diào)節(jié)閥支路流量控制實(shí)驗(yàn)
9、 變頻器支路流量控制實(shí)驗(yàn)
10、 溫度控制實(shí)驗(yàn)
11、 渦輪流量測控實(shí)驗(yàn)
12、 上水箱液位與電動閥支路流量串級控制實(shí)驗(yàn)
13、 溫度串級實(shí)驗(yàn)
14、 溫度流量串級控制實(shí)驗(yàn)
15、 溫度與溫度的串級控制實(shí)驗(yàn)
16、 單閉環(huán)比值流量控制實(shí)驗(yàn)
17、 隨動流量比值控制實(shí)驗(yàn)
18、 下水箱液位流量前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
19、 鍋爐內(nèi)膽溫度流量前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)
20、 液位溫度解耦控制實(shí)驗(yàn)
21、 上水箱雙容液位解耦控制實(shí)驗(yàn)
22、 22、Smith預(yù)估控制實(shí)驗(yàn)
23、 23、研究分析不同PID參數(shù)值對控制系統(tǒng)的動態(tài)特性、靜態(tài)特性的性能影響與評價
24、 26、利用MCGS中文組態(tài)軟件和實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行組態(tài)工程編程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)
五、數(shù)據(jù)處理采集:多功能工業(yè)測控板
該數(shù)據(jù)處理卡功能強(qiáng)大兼容:VIHY10.2、MCGS組態(tài)軟件VCVB、Dephi、WINCE、linux等嵌入式操作系統(tǒng)。是一種綜合性的采集控制板卡,不但能夠滿足多種教學(xué)需求還能夠滿足用戶的開發(fā)設(shè)計(jì)需求,用戶可以自己編寫軟件下載更新程序。
硬件功能指標(biāo)為:
(1)8路光耦隔離輸出,8路光耦隔離輸入;
(2)16路IO輸入輸出;
(3) 24路12位單端AD輸入,輸入信號量程0~+5V/0~+10V/-5~+5V/-10~+10V可選;其中AIN1~AIN8可以輸入0~+20mA或-20~+20mA電流信號。每一路輸入信號都可實(shí)現(xiàn)1~100倍的信號放大。
(4)2路12位DA輸出,輸出信號量程0~+5V/0~+10V/-5~+5V/-10~+10V可選;
(5)2路標(biāo)準(zhǔn)RS232和1路RS485/422(半雙工)通訊接口;
(6)擴(kuò)展主從機(jī)RS232/USB、485通訊接口;
(7)+5V,±12V供電;
(8)4層工業(yè)PCB板設(shè)計(jì),全部選用工業(yè)級器件,適用環(huán)境溫度-20~65℃;
(9)軟件驅(qū)動:
上位機(jī)驅(qū)動程序:
VIHY10.2版虛擬儀器、VCVB:傳感器特性界面、線性分析。
Dephi、WINCE、linux等嵌入式操作系統(tǒng)
軟件主要特點(diǎn):可視化、圖形化編程目前它在實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,尤其廣泛應(yīng)用于各類自動檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)視、分析系統(tǒng)中。測控系統(tǒng)的組成如下圖所示。