- 一、简述
- ◆ 传感器与电子测量在线实验平台将电子测量仪器所涉的传感器、微弱信号检测、信号变送（电信号变换）、信号调理（各种放大器设计）、信号模数转换、数字滤波、微处理器常用数据总线（SPI、I2C、单总线等）、 通信总线（RS232（485）、CAN、MBUS）等功能通过分布式数据采集测控系统展现给学生，帮助学生理解传感器特性和电子测量的基本原理与测量方法、掌握物理量电量间转换关系及数据处理技能、训练常用测量仪器单元电路和功能软件开发能力、 培养学生基于现场总线的分布式数据采集及虚拟仪器设计的工程实践经验。
- ◆ 实训平台以台式结构展示，采用口袋板模块化结构设计理念，每个模块均嵌M4微处理器、3寸FTF液晶、一种传感器、3种通信总线，能完成传感器、电子测量、通信总线、虚拟仪器等实验实训；
- 二、主要技术参数
- 1、实训平台需支持线上线下实验，即学生可在实验平台本地实验和远程在线实物实验，远程在线实验基于互联网技术、微处理器动态加载技术及开关矩阵电子连线技术，学生可通过互联网在客户端浏览器进行电路搭建、参数配置、测试点选择、虚拟仪器操作、实时信号测量等在线实验。平台标配高清摄像头，供客户端学生在线观察平台执行器件动作和显示器件状态，摄像头前后左右位置可控。
- 2、“互联网+智能感知实训平台”配置5类模块：传感与检测模块、主控模块、虚拟仪器、开发模块和执行机构模块：
- ●传感与检测模块：包括电阻式/电感式/电容式/霍尔式/光电式/热电式各类传感器、信号调理电路、微处理器、TFT液晶显示器、通信总线等单元；信号变送与调理电路学生能在后台浏览器上搭建和调整；
- ●主控模块：TFT液晶、微处理器、分布式通信总线、网络接口；能完成通信协议设计、通信总线应用、不同总线的分布式数据采集、综合测控仪器设计、网络和后台PC机数据交互等实验实训、开发软件动态加载；
- ●虛拟仪器：TFT液晶、微处理器、双通道差分双极性模数转换器、USB接口、信号源驱动、示波器模拟前端、电压表电流表接口等；能完成基于LABVIEW虚拟仪器设计开发实验：（虚拟任意信号发生器、数字示波器、频谱仪、电压表、电流表、逻辑分析仪等虛拟仪器）；
- ●开发模块：设置多种运算放大器、阻容器件、电位器等，学生可通过连线自主搭建或设计微弱信号检测(不同物理量)、信号调理放大、信号与变换(电压电流、电压频率)、信号调制解调电路、信号分离电路、信号控制等电路实验；
- ●执行器件：电动丝杆(配摄像头)、步进电机、继电器等；执行器件能和传感器配合，实现力、距离、位置、电流、温度、转速等物理量的远程调节，确保远程在线传感器实验的闭环测控；执行器件单元内置无线网卡和CAN总线模块，支持远程在线控制和在线实验操作；
- ●光栅传感器：执行器件单元标配光栅传感器，确保位置闭环控制，光栅传感器指标：精度5um 行程200mm；
- 3、嵌入式PC控制器：15寸FHD液晶，8G内存 ，8代i5，240G固态，千兆网口；
- 4、实验台一体化钢结构设计，嵌入式实验模块和液晶显示器按装，整体协调美观；实验模块标准开模边框，有机玻璃保护，与实验台磁铁吸合，更换方便；实验台侧面标配电源插座，键盘鼠标USB接口，布局合理；
- 三、特点
- 1、综合性强：平台支持传感器、电子测量、通信总线、虚拟仪器、微处理器、精密位置控制等课程实验；
- 2、原理展示生动：配套后台软件，通过理论和实际测式曲线对比，理解各种传感器性能特点及物理量和电量转换原理；
- 3、实验方法灵活：支持本地实验和基于互联网的远程在线实验；远程在线实验基于互联网，客户端浏览器不需装任何插件，学生能：
- ⚫ 设置参数（电源电压、温度、压力、位移、振动幅度频率等）；
- ⚫ 搭建调整电路（电桥电路、放大电路、变换电路、控制增益、桥臂平衡、调零等）；
- ⚫ 选择测量点；
- ⚫ 操作虚拟仪器（真实仪器面板）；
- ⚫ 智能仪器设计；
- ⚫ 虚拟仪器设计；
- ⚫ 开发软件远程加载
- ⚫ 截取测量数据和测试波形
- ⚫ 设计上传电子报告；
- 四、 模块布局与平台实物
- 实训平台图片（参考，传感器种类可调整）
- 实验模块布局
- 五、平台配置
- 注：传感器种类（模块）可按学校要求调整
- 六、在线实现验软件界面
- 润众在线实验室
- 传感器实验内容（可调整）
- 开发软件远程加载
- 线上设计压力传感器桥臂电路（1/4、1/2、全桥可设，测量电路增益可调）
- 线上设计热电阻测量电路（接线方式可设，增益可调整）
- 七、实训类型
- 第一章 电子测量（传感器）电路
- 实验1 比例放大器
- 实验2 测量放大器
- 实验3 直流电压测量电路
- 实验4 直流电流测量电路
- 实验5 电压电流/电压频率变换电路实验
- 实验6 频率测量电路
- 实验7 交流电压测量电路
- 实验8 直流电桥测量电路
- 实验9 相敏检波实验
- 实验10 PWM控制电路实验
- 第二章 微处理使用与模数转换
- 实验1 stm32微处理器硬件资源使用（IO口、中断、定时、比较、捕捉、DMA）
- 实验2 stm32 数据总线使用（SPI、I2C）
- 实验3 stm32人机对话接口设计（矩阵键盘、TFT彩色液晶显示）
- 实验4 模数与数模转换基本概念介绍
- 实验5 stm32模数转换实验
- 实验6 双极性多量程多通道模数转换
- 第三章 传感器与嵌入式智能仪表设计
- 实验1 编码开关参数设置与TFT液晶人机对话
- 实验2 热电阻传感器与温度计
- 实验3 热电偶传感器与温度计
- 实验4 应力片传感器与测力计
- 实验5 电涡流传感器原理与位移检测仪实验
- 实验6 电容式传感器原理与位移检测仪实验
- 实验7 霍尔式传感器原理与位移检测仪实验
- 实验8 心率、血压计
- 实验9 气压、高度计
- 实验10 超声波传感器与测距仪
- 实验11 电量测量分析仪（电压表与电流表）
- 实验12 基于PID算法的电机测控仪
- 实验13 基于PID算法的温度控制仪
- 实验14 智能家居测控系统
- 实验15 基于丝杆与光栅传感器的精准定位与位置控制实验
- 第四章 局域网综合测量仪器
- 实验1 点对点异步通信接口设计与数据传输
- 实验2 点对点CAN通信接口设计与数据传输
- 实验3 点对点MBUS通信接口设计与数据传输
- 实验4 网络接口设计与数据传输
- 实验5 基于RS32总线的分布式数据采集与嵌入式仪表设计
- 实验6 基于CAN总线的分布式数据采集与嵌入式仪表设计
- 实验7 基于MBUS总线的分布式数据采集与嵌入式仪表设计
- 实验8 基于网络的虚拟综合仪表设计
- 实验9 基于WIFI的APP传感器节点数据采集
- 实验10 基于WIFI的APP执行器件动作控制
- 第五章 虚拟仪器设计
- 实验1 LABVIEW软件基本编程实验
- 实验2 LABVIEW的DLL与API调用实验
- 实验3 LABVIEW的CIN节点调用实验
- 实验4 LABVIEW的ActiveX实验
- 实验5 LABVIEW的Matiab混合编程
- 实验6 LabVIEW的子VI编程实验
- 实验7 虚拟信号源设计
- 实验8 虚拟示波器设计
- 实验9 虚拟频谱仪设计
- 实验10虚拟逻辑分析仪设计
- 八、实验室配置
- 九、附一
- 在线实验网管平台与操作平台
- 1、在线实验网管平台
- ⚫ 用户管理
- 用户类型分为教师用户和学生用户：
- ①教师用户分为管理教师与普通教师；管理教师可以管理远程虚拟实体实验室的一切日常事务，包括用户管理、课程管理、实验室配置、实验内容编辑、实验时间安排、公告管理等功能；
- ②普通教师可以发布管理公告（APP）、设置学生实验权限（APP）、辅导学生实验（APP）、批改实验报告；
- ③学生用户能够查看实验时间、调阅实验课件、进行实验操作、上传实验报告和查看成绩。
- ⚫ 实验室管理
- ①分配实验设备、建立用户链接；
- ②建立实验设备性能挡案，便于教师查阅维护；
- ③统计实验设备利用率；
- 2、在线实验操作平台
- ⚫ 客户端操作平台基于浏览器设计，当用户点击进入在线操作实验时，系统会自动分配给用户一个实验设备（这个实验设备在5分钟内只有该用户可以连接），当用户通过浏览器运行提供的实验软件时，软件会连接服务器，服务器通过记录的IP地址判断连接用户身份，为实验箱和客户端的中继数据，用户在客户端的操作会直接发送给服务器，服务器判断用户身份后转发给对应的实验箱；实验箱将测量数据实时的发送给服务器，服务器会根据保存的设备使用记录的信息将数据转发给对应的客户端（如果客户端是连接的话）；
- ⚫ 学生通过浏览器调阅实验课件了解实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤、实验注意事项；
- ⚫ 客户端实验操作：设计并调试传感器前端变送电路、测量实验数据、基于总线的分布式数据采集；
- ⚫ 提供基于浏览器的虚拟仪器（虚拟示波器、虚拟信号源、虚拟电压表电流表、虚拟逻辑分析仪），能实时测试各测试点时域波形、电压电流、逻辑信号，完成原理实全和设计实验；
- ⚫ 动态加载二次开发各种算法软件，实时反馈算法结果，验证二次开发算法性能；
- ⚫ 教师能通过管理员平台随时远程监视学生实验过程，观测学生实验结果，辅导学生实验，解答学生实验疑问；
- 注：需要完整解决方案或申请<试用账号>，请致电我公司13558890340或发邮件到251898425@qq.com索取。
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序号 |
模块名称 |
备注 |
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1 |
力传感器模块 |
5KG压力传感器（半桥、全桥） |
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2 |
热电偶传感器模块 |
热电偶，陶瓷加热片，闭环控制 |
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3 |
热电阻传感器模块 |
热电阻，陶瓷加热片，闭环控制 |
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4 |
霍尔、电流传感器模块 |
步进电机控制、转速与电流测量 |
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5-1 |
电涡流位移传感器模块 |
传感器结构与原理，位移测量； |
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5-2 |
体征传感器模块 |
测人体心率、血压 |
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6 |
总线式传感器模块 |
单总线温度、SPI气压高度、I2C激光测距 |
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7 |
振动传感器模块 |
振动幅频控制与测量 |
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8 |
噪声传感器模块 |
噪音测量 |
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9 |
智能家居传感器模块 |
温湿度、光敏、气敏 |
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10 |
主控模块 |
基于CAN、RS232、MBUS通信总线，采集和控制各传感器模块，完成分布式数据采集、在线测控命令转发、远程开发软件加载等； |
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11 |
虚拟仪器开发模块 |
DDS信号源、4通道示波器、8路逻辑分析仪、频谱仪、数控电源等测量接口和软件设计 |
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12 |
测距与位置传感、执行器件模块 |
电动丝杆，光栅测距，电容式、电感式位置控制等，压力传感器远程控制等； |
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13 |
嵌入式PC控制器 |
15寸工控液晶，I5处理器（选配） |
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序号 |
设备名称 |
数量 |
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1 |
传感器与电子测量在线实验平台 |
每组一台（标配） |
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2 |
嵌入式计算机 |
每组一台（选配） |
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3 |
在线实验网管平台 |
1套（选配，远程实验需要） |
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4 |
在线实验操作平台 |
1套（选配，远程实验需要） |
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5 |
100M双踪示波器 |
每组一台 |