檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)實訓(xùn)裝置

一、基本要求       

1、模塊化設(shè)計：緊隨授課計劃，根據(jù)實驗內(nèi)容的擴展可增加模塊，專業(yè)化硬件電路設(shè)計，實現(xiàn)從定性到定量的提升。

2、采用透明模塊，方便學(xué)生了解傳感器的內(nèi)部構(gòu)造，有助于學(xué)生增加感性認(rèn)識；傳感器和轉(zhuǎn)化電路模塊正面印有電路原理圖，可提高學(xué)生對基本原理的認(rèn)識，增加實驗效果。

3、可靠性高，具有較大的設(shè)計余量和較強的短路保護(hù)能力。

4、集信號檢測、儀表控制為一體，模擬實際的工業(yè)測量系統(tǒng)，知識覆蓋面廣。

5、該裝置可配置多于32種傳感器，在完成典型舉例示范實驗后可自己開發(fā)實驗，溫度源、氣源、振動源、轉(zhuǎn)速源、信號源等可作為學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和開發(fā)性實驗的平臺。

6、硬件和電腦連接方便，只需通過一個USB的電纜線就可以方便的連接到PC機。

7、工作條件

1）輸入電源：單相三線AC220V±10％ 50Hz；

2）工作環(huán)境：溫度-10℃- +40℃,相對濕度<85%(25℃)  海拔<4000m；

3）裝機容量：<0.5kVA；

4）外形尺寸：約1200mm×750mm×1180mm；

8、本實訓(xùn)裝置由主控屏、檢測對象、傳感器、相應(yīng)實驗?zāi)K、數(shù)據(jù)采集卡及處理軟件、實驗桌及移動柜等部分組成。

實訓(xùn)裝置整體要求：主控屏為鐵質(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，4mm高強度絕緣面板。人機界面固定在主控屏上方右側(cè)，可以90度翻轉(zhuǎn)。實驗桌采用鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)牢固，帶有電腦主機架，并配備移動柜，可存放傳感器和模塊等。

控制屏

（1）氣壓源0-25Kpa，數(shù)字壓力表，玻璃轉(zhuǎn)子氣體流量計，智能PID控制儀表，USB計算機接口。

（2）直流穩(wěn)壓電源：±15V、+5V、±2V-±10V、+2- +24V可調(diào)，音頻振蕩器0.4KHz-10KHz可調(diào)，低頻振蕩器1Hz-30Hz可調(diào)

（3）0-20V數(shù)字直流電壓表，頻率/轉(zhuǎn)速表，計時秒表

（4）溫度源＜120℃

（5）振動源（1Hz-30Hz），轉(zhuǎn)動源（0-3000轉(zhuǎn)/分）

檢測對象模塊

1）溫度源：0-220V交流電源加熱，溫度可控制在室溫至120℃。

2）轉(zhuǎn)動源：+2- +24V直流電源驅(qū)動，轉(zhuǎn)速可調(diào)0-3000rpm。

3）振動源：振動頻率1Hz-30Hz。

傳感器及相應(yīng)實驗?zāi)K

采用實用的傳感器元器件，處理電路采用模塊化設(shè)計，要求采用藍(lán)色有機透明玻璃盒封裝，方便學(xué)生了解傳感器的內(nèi)部構(gòu)造，增加感性認(rèn)識，尺寸為100mm*160mm。

9、傳感器控制對象要求：

9.1、水果采摘智能機器人（整個實驗室配一套）

（1）功能要求：水果采摘機器人為三自由度機器人，要求通過圖像識別，實現(xiàn)對成熟水果的手動控制采摘或自動控制采摘。

（2）實訓(xùn)器件配置：控制器要求由CPU電路單元、人機接口電路單元、傳感器測量電路單元、ADS1118串行A/D轉(zhuǎn)換電路板、功率運放輸出電路板、功率H橋PWM輸出電路板、電源電路單元等組成，CPU電路單元要求由Cortex-M3系列STM32F103ZET6（LQFP144）處理器或STC單片機IAP15W4K61S4（LQFP64S）的軟件設(shè)計，完成該控制器的設(shè)計及制作；數(shù)碼管顯示和鍵盤電路包括八位數(shù)碼管顯示單元、查詢式鍵盤、矩陣式鍵盤所組成；ADS118串口A/D轉(zhuǎn)換電路主要由模擬信號輸入、AD1118及外圍電路、偏置電路、數(shù)字信號輸出電路組成；H橋PWM輸出電路CPU 可以同時輸出四組脈沖信號，經(jīng)過隔離后，由雙路全橋PWM電機驅(qū)動器DRV8412來驅(qū)動電機，該芯片有過熱保護(hù)和故障檢測功能。

（3）要求提供技術(shù)資料、元器件及器材，完成水果采摘機器人的設(shè)計、裝調(diào)任務(wù)，并要求提供完整的水果采摘機器人的設(shè)計、裝調(diào)等技術(shù)文件。

為了保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能，中標(biāo)后提供樣機演示。

9.2、傳感器控制綜合實訓(xùn)對象（整個實驗室配2套，用于創(chuàng)新設(shè)計和綜合應(yīng)用）

1）圖形化編程：基于圖形化編程功能。

2）動力單元：采用伺服舵機驅(qū)動。要求支持位置、速度、力矩閉環(huán)控制，具備鎖死、阻尼、待機等工作模式，擁有堵轉(zhuǎn)、溫度保護(hù)功能。

3）搭載傳感器：紅外傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器。

4）要求該對象由17個自由度組成，可以實現(xiàn)不少于四種仿生動物之間的互相轉(zhuǎn)換。

5）要求該對象可擴展傳感器：激光傳感器、觸摸傳感器、聲音傳感器、碰撞傳感器、超聲波距離傳感器、灰度傳感器、霍爾傳感器、視覺傳感器和光強傳感器。

6）控制方式：要求具備PC端和App端兩種控制方式。

（1）PC端

要求具備對實訓(xùn)對象的基本控制、圖形化編程、程序調(diào)試窗口等功能。

◆圖形化編程：要求基于圖形化編程功能。

◆程序調(diào)試窗口：要求支持查看代碼執(zhí)行結(jié)果，反饋代碼是否錯誤，提示用戶及時修改程序，形成編程學(xué)習(xí)中自我檢測的閉環(huán)。

（2）App端

要求實現(xiàn)對實訓(xùn)對象的基本控制、手柄控制、語音控制、圖形化編程、技能云端等功能

◆手柄控制：要求通過虛擬搖桿來控制對象的運動方向和擺動幅度等一系列操作。

◆語音控制：要求通過語音對實訓(xùn)對象“講話”，支持下達(dá)控制指令、智能對話。該功能為用戶在物聯(lián)網(wǎng)、語音識別、語義理解等多項*技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)奠定基石。

◆技能云端：要求可以將自己創(chuàng)建的動作技能上傳到云端，其它用戶都能夠下載使用。

為保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能，中標(biāo)后提供樣機演示，不符合要求承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。

10、數(shù)據(jù)采集卡模塊（投標(biāo)商需提供實物圖片）

要求滿足八路低速模擬量輸入，八路低速模擬量輸出，兩路高速模擬量輸入，八路數(shù)字量輸入輸出。12位A/D轉(zhuǎn)換、分辨率由1/2048，采樣周期1ms－1000ms，采樣頻率可選擇，

數(shù)據(jù)采集硬件技術(shù)說明

• 清晰、準(zhǔn)確、可靠、*的性價比，*符合傳統(tǒng)操作習(xí)慣的數(shù)字存儲示波器；獨立雙通道16bit分辨率，1Msps實時采樣；
• 8路 12bit分辨率，200Ksps實時采樣；
• 電壓檔位V/DIV 5V-25Mv  8檔可調(diào)；
• 頻率 T/DIV 2S-5uS  18檔可調(diào)；
• 數(shù)字顯示幅值和頻率；
• 光標(biāo)定位；
• 波形數(shù)據(jù)的存儲；
• 2路12 bit D/A輸出；
• 8路TTL輸入；
• 8路TTL輸出。

虛擬儀器及采集卡要求如下：

1）虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡：八路低速模擬量輸入，八路低速模擬量輸出，兩路高速模擬量輸入，八路數(shù)字量輸入輸出及和虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡。12位A/D轉(zhuǎn)換、分辨率由1/2048，采樣周期1ms－1000ms，采樣頻率可選擇。

2）采用標(biāo)準(zhǔn)USB2.0接口，與計算機進(jìn)行通信，通信速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于串口通信。

3）該處理軟件有良好的計算機界面，可以進(jìn)行實訓(xùn)項目選擇與編輯，數(shù)據(jù)采集及特性曲線的分析、比較、文件存取等。

4）采用LabView虛擬儀器圖形化編程軟件，LabView軟件具有三大功能：測量、數(shù)據(jù)處理和控制。本實訓(xùn)軟件*開放，學(xué)生可根據(jù)提供的軟件，按照實訓(xùn)指導(dǎo)書來做實訓(xùn)；也可以自行修改實訓(xùn)內(nèi)容，編寫不同的軟件來實現(xiàn)不同的實訓(xùn)內(nèi)容。

實驗平臺軟件系統(tǒng)

要求采用LABVIEW作為開發(fā)環(huán)境。要求提供與實驗臺配套的上位機軟件，可以實時采集數(shù)據(jù)并自動繪制實驗曲線。

LabView軟件是一個圖形化的開發(fā)環(huán)境，與組態(tài)軟件較為相似。帶有大量的內(nèi)置功能，能夠完成數(shù)據(jù)采集、測量分析和人機界面等多種任務(wù)，直觀的圖形化環(huán)境實現(xiàn)了應(yīng)用軟件開發(fā)的高效率。

用于連接電腦和實驗電路。與計算機及相關(guān)單元模塊結(jié)合可完成虛擬儀器技術(shù)實驗，投標(biāo)商需提供虛擬示波器界面1張：

11、控制終端：I3/4G/500G/19.5寸

二、要求完成的實訓(xùn)項目

1、金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能實驗

2、金屬箔式應(yīng)變片——半橋性能實驗

3、金屬箔式應(yīng)變片——全橋性能實驗

4、直流全橋的應(yīng)用——電子秤實驗

5、交流全橋的應(yīng)用——振動測量實驗

6、壓阻式壓力傳感器的壓力測量實驗

7、差動變壓器的性能實驗

8、激勵頻率對差動變壓器特性的影響實驗

9、差動變壓器的應(yīng)用——振動測量實驗

10、電容式傳感器的位移特性實驗

11、電容傳感器動態(tài)特性實驗

12、直流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗

13、交流激勵時霍爾式傳感器的位移特性實驗

14、霍爾傳感器的應(yīng)用——電子秤實驗

15、開關(guān)型霍爾傳感器的應(yīng)用——轉(zhuǎn)速測量實驗

16、磁電式轉(zhuǎn)速傳感器測速實驗

17、壓電式傳感器測量振動實驗

18、電渦流傳感器位移特性實驗

19、被測體材質(zhì)對電渦流傳感器的特性影響實驗

20、被測體面積大小對電渦流傳感器的特性影響實驗

21、電渦流傳感器測量振動實驗

22、電渦流傳感器的應(yīng)用——電子秤實驗

23、光纖傳感器的位移特性實驗

24、光纖傳感器測量振動實驗

25、光電轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速測量實驗

26、熱電阻Cu50的溫度特性實驗

27、鉑電阻Pt100溫度特性實驗

28、K、E型熱電偶溫度特性實驗

29、集成溫度傳感器AD590溫度特性實驗

30、氣敏傳感器實驗

31、濕敏傳感器實驗

32、虛擬儀器實驗

1）Labview軟件的基本認(rèn)識實驗

2）Labview軟件的編程練習(xí)——直流電壓發(fā)生與直流電壓表的顯示實驗

3）Labview軟件的編程練習(xí)——波形發(fā)生器與示波器實驗

4）Labview軟件的編程練習(xí)——仿真信號頻譜分析儀

5）虛擬示波器的實驗

33、綜合實驗實訓(xùn)項目

1）水果采摘智能機器人實驗實訓(xùn)

2）傳感器控制綜合實訓(xùn)