智能傳感器應(yīng)用與檢測綜合實訓(xùn)裝置,傳感器應(yīng)用與檢測實訓(xùn)臺是專門為用戶解決疑難問題的,非常具有代表性,在客戶進(jìn)行產(chǎn)品選型前,我們一般建議用戶先看下智能傳感器應(yīng)用與檢測綜合實訓(xùn)裝置,傳感器應(yīng)用與檢測實訓(xùn)臺。這樣能對用戶選型有非常大的幫助。
一、設(shè)備技術(shù)指標(biāo)
1.交流電源:三相五線 AC 380 V±10% 50Hz
2.溫度:-10~50℃;環(huán)境溫度:≤90%無水珠凝結(jié)
3.整機(jī)功耗:≤1.0 kVA
4.安全保護(hù)措施:實訓(xùn)臺桌面采用高絕緣、高強(qiáng)度、耐高溫的高密度板。具有接地保護(hù)、漏電保護(hù)功能,安全性符合相關(guān)的國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。
二、配置特點
1.可根據(jù)實驗室現(xiàn)有場地提供智能傳感器實訓(xùn)設(shè)備及成套裝置,可滿足學(xué)生實驗實訓(xùn)、教師工作站演示教學(xué)需求。
2.設(shè)備采用分塊式模塊化結(jié)構(gòu)
(1)各工業(yè)控制對象與控制單元均與安全插座連接,使用帶安全插頭的導(dǎo)線進(jìn)行電路連接,既可以單獨進(jìn)行使用,又可以通過專用接口模塊進(jìn)行組合配合控制器完成控制功能。
(2)各工業(yè)控制對象工業(yè)傳感器包括:位移傳感器、色標(biāo)傳感器、視覺傳感器、光纖傳感器、光電傳感器、接近傳感器、溫度傳感器、液位傳感器等。覆蓋了大部份工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的傳感器。
(3)設(shè)備配有物聯(lián)網(wǎng)傳感擴(kuò)單元、包含PM2.5 及空氣質(zhì)量傳感器、空氣、土壤溫度傳感器、二氧化碳傳感器等。4.設(shè)備電源臺配有交流電源控制單元
(1)三相四線 380V 交流電源經(jīng)空氣開關(guān)后給裝置供電,本裝置設(shè)有供電和通電指示,設(shè)有帶燈保險絲保護(hù),啟停開關(guān)控制、同時具有漏電告警指示及告警復(fù)位及急停開關(guān)。
(2)提供三相四線 380V、單相 220V 電源各一組(安全插座),提供 2 組三插 AC200V 插座,由啟停開關(guān)控制輸出,并設(shè)有保險絲保護(hù)。
(3)配有:直流電源、直流電壓/電流表、邏輯電平輸出及指示等。
直流電壓:0~±15V 可調(diào)輸出;(5)直流電流:0~20mA 可調(diào)輸出;
(6)直流數(shù)字電壓表/電流表:電壓表量程 0~200V、精度 0.5 級,電流表量程 0~200mA、精度 0.5 級;
(7)設(shè)有邏輯電平輸出(點動、黃綠紅三種顏色開關(guān))、邏輯電平指示(黃綠紅三種顏色指示)、LED 數(shù)碼管、選擇開關(guān)、蜂鳴器、直流 24V 繼電器、直流電壓輸出:5V/4A、12V/3A、24V/6A 各一組。
(8)PLC 主機(jī) :工作存儲器:100 KB、裝載存儲器:4 MB、保持性存儲器:10 KB、板載數(shù)字 I/O:14 點輸入/10 點數(shù)出 、2 個以太網(wǎng)通信端口,支持 PROFINET 通信
三、功能參數(shù)
1.設(shè)備裝置采用方鋼焊接臺架式實訓(xùn)臺,尺寸:1300mm×750mm×1750mm,模塊采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)和工具材料放置抽屜及存儲箱。
2.實訓(xùn)臺架由實訓(xùn)面板、實訓(xùn)桌、實訓(xùn)儲物柜三大部分組成。
(1)實訓(xùn)臺架以方鋼焊接組裝而成,電源箱體采用 1.2mm 鋼板制作。
(2)實訓(xùn)屏采用等位模塊板,方便各控制對象更換實訓(xùn)等,根據(jù)不同學(xué)習(xí)階段的需求進(jìn)行靈活的組合完成控制需求。四、實訓(xùn)模塊
(一)光纖傳感器實訓(xùn)平臺
1.平臺采用步進(jìn)電機(jī)+同步帶機(jī)構(gòu),模塊面板采用鋁面板結(jié)構(gòu),上面安裝有多個按鈕和指示燈,設(shè)備配有通用接口模塊、步進(jìn)電機(jī)、五套光纖傳感器安裝支架、同步帶、檢測載體、五套光纖傳感器和光纖放大器(NPN、PNP 切換)。學(xué)習(xí)光纖傳感器在檢測與載體不同距離時的調(diào)試方法和體現(xiàn)。
2.所有的傳感器支架安裝于面板上,使用者可以根椐檢測的距離合理的選用適合的傳感器。掌握傳感器基本選型要求和場合。
(二)光電傳感器實訓(xùn)平臺
1.平臺采用步進(jìn)電機(jī)+同步帶機(jī)構(gòu),模塊面板采用鋁面板結(jié)構(gòu),上面安裝有多個按鈕和指示燈,設(shè)備配有通用接口模塊、步進(jìn)電機(jī)、四套光電傳感器安裝支架、同步帶、多種檢測載體、四套光電傳感器。
2.傳感器支架安裝采用 U 形槽設(shè)計,使用者可以根椐檢測的距離合理的選用適合的傳感器。掌握傳感器基本選型要求和場合。
3.檢測載體為不同材質(zhì)面板制成,基本可以體現(xiàn)出常規(guī)工業(yè)現(xiàn)場使用到的檢測載體。使用者可以配合傳感器支架,選擇傳感器和采用合理的安裝方式對載體進(jìn)行檢測實訓(xùn)。
(三)接近式傳感器實訓(xùn)平臺
1.平臺采用步進(jìn)電機(jī)+轉(zhuǎn)盤的機(jī)械結(jié)構(gòu),模塊面板采用鋁面板結(jié)構(gòu),上面安裝有多個按鈕和指示燈,設(shè)備配有通用接口模塊、步進(jìn)電機(jī)、六套接近傳感器安裝支架、轉(zhuǎn)盤、螺旋測微器、多種檢測載體、六套接近式傳感器。學(xué)習(xí)接近式傳感器在檢測不同載體的調(diào)試方法和體現(xiàn)。
2.所有的傳感器支架安裝面板上,使用者可以根椐檢測的距離合理的選用適合的傳感器。掌握傳感器基本選型要求和場合。
3.檢測體為一個可以快速更換成不同性質(zhì)載體的運行平臺(鐵質(zhì)、鋁質(zhì)、銅質(zhì)等)。使用者可以配合傳感器支架,選擇傳感器和采用合理的安裝方式對載體進(jìn)行檢測實訓(xùn)。
(四)色標(biāo)傳感器實訓(xùn)平臺
1.平臺采用步進(jìn)電機(jī)+轉(zhuǎn)盤的機(jī)械結(jié)構(gòu),模塊面板采用鋁面板結(jié)構(gòu),上面安裝有多個按鈕和指示燈,設(shè)備配有通用接口模塊、步進(jìn)電機(jī)、一套色標(biāo)傳感器安裝支架、一套光纖放大器安裝支架、轉(zhuǎn)盤、多種顏色檢測載體、一套光纖單元、一個彩色傳感型數(shù)字光纖放大器。
2.傳感器支架安裝采用 U 形槽設(shè)計,使用者可以根椐檢測的距離合理的選用適合的傳感器。掌握傳感器基本選型要求和場合。
3.檢測載體為多種顏色轉(zhuǎn)盤,基本可以體現(xiàn)出常規(guī)工業(yè)現(xiàn)場使用到的檢測載體。使用者可以配合傳感器支架,選擇傳感器和采用合理的安裝方式對載體進(jìn)行檢測實訓(xùn)。
(五)位移傳感器實訓(xùn)平臺
1.本套實訓(xùn)平臺采用電機(jī)+絲桿+聯(lián)軸器機(jī)械結(jié)構(gòu),模塊面板采用鋁面板結(jié)構(gòu),上面安裝有按鈕和指示燈,設(shè)備配有通用接口模塊、一個千分尺,千分尺安裝支架、一套光柵尺測、一套位移傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器。
2.傳感器支架安裝須采用緊固設(shè)計,通過千分尺高精度的調(diào)節(jié)檢測載體,體現(xiàn)位移傳感器在實際過程中實用使用檢測精度。
(六)視覺傳感器實訓(xùn)平臺
本套實訓(xùn)平臺采用鑄鐵結(jié)構(gòu),面板上面安裝有一個物料臺,視覺傳感器則安裝在鋁型材支架上,設(shè)備配有多個不同規(guī)格的檢測載體。
(七)液體控制平臺
1.液體控制平臺以單容水箱作為控制對象控制對象,上水箱作為被控量。
2.配有液位傳感器、超聲波傳感器、溫度傳感器及加熱控制系統(tǒng)。
3.液位和溫度的變化,均由液位傳感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號,由接口模塊將信號輸送給上位機(jī)和控制器,進(jìn)行不同的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行選擇控制實訓(xùn)。
4.儲水箱采用鈑金結(jié)構(gòu),控制水箱采用高級有機(jī)玻璃材料組成
5.采用三相水泵做為動力源,管道及管件均采用不銹鋼材料組成。
6.控制水箱安裝有溢流管,防止控制水箱水滿溢出至實訓(xùn)臺上,以防意外發(fā)生。
控制水箱采用的進(jìn)水由頂部進(jìn)入,排水由底部排出且流量的大小可由手動閥來完成操作,同時可模擬現(xiàn)場發(fā)生意外泄漏,或?qū)崿F(xiàn)控制水箱的全自動控制操作;
8.系統(tǒng)安裝有液位開關(guān),可模典型的水塔水位控制,實訓(xùn)可以從由淺入深的進(jìn)一步學(xué)習(xí);
9.檢測元件采用擴(kuò)散硅壓力變送器,標(biāo)準(zhǔn)信號,通過各種控制器實現(xiàn)閉環(huán)控制;
10.提供標(biāo)準(zhǔn)接口,實驗中可根據(jù)需要自己設(shè)計控制器或采用先進(jìn)算法來完成水箱液位的控制實驗。
(八)物聯(lián)網(wǎng)功能模塊實訓(xùn)平臺
1.空氣、土壤溫濕度傳感器及植物澆灌功能模塊(1 塊)
溫濕度傳感器及植物澆灌模塊共有 4 個接線端子,1 個按鍵,功能如下:
(1)電源接口(JP1):DC5V 電源輸入。
(2)通信接口(JP3):IO1,繼電器(KZ1)、發(fā)光二極管(LED1),高電平有效;IO2,獨立按鍵(K1),松開時為高電平,按下時為低電平;IO3,土壤溫濕度傳感器時鐘線;IO4,土壤溫濕度傳感器數(shù)據(jù)線;DATA,DHT11 空氣溫濕度傳感器數(shù)據(jù)線;MOSI,74HC595 芯片串行數(shù)據(jù)輸入腳;SCK,74HC595 芯片數(shù)據(jù)輸入時鐘線;SS,74HC595 芯片輸出存儲器厝村時鐘線。
(3)土壤溫濕度接口(JP2):接土壤溫濕度傳感器。
(4)繼電器輸出接口(JP4):NC,繼電器常閉端;COM,繼電器公共端;NO,繼電器常開端。
2.交流電源、水閥及閥功能模塊(1 塊)
(1)交流電、水閥及氣閥模塊共有 5 個接線端子、1 個撥碼開關(guān),功能如下:
(2)電源接口(JP4):DC5V 電源輸入。
(3)通信接口(JP5):IO1,繼電器(KZ1)、發(fā)光二極管(LED1),高電平有效;IO2,繼電器(KZ2)、發(fā)光二極管(LED2),高電平有效;IO3,繼電器(KZ3)、發(fā)光二極管(LED3),高電平有效;IO4、IO5、IO6,由撥碼開關(guān)控制,供外部控制器檢測。
(4)繼電器輸出接口(JP1、JP2、JP3):JP1、JP2、JP3 分別對應(yīng)繼電器 KZ1、KZ2、KZ3。NC,繼電器常閉端;COM,繼電器公共端;NO,繼電器常開端。
(5)撥碼開關(guān)(SW1):僅做電平拉低操作(向上撥動為拉低電平)分別對應(yīng)I04、IO5、IO6 3.火焰及二氧化碳傳感器功能模塊(1 塊)
火焰及煙霧傳感器模塊共有 2 個接線端子,2 個可調(diào)電位器,功能如下:
(1)電源接口(JP1):DC5V 電源輸入。
通信接口(JP2):IO1,發(fā)光二極管(LED1),低電平有效;IO2,發(fā)光二極管(LED2),低電平有效;IO3,蜂鳴器(BEEP),高電平有效。
(3)可調(diào)精密電位器(RW1、RW2):RW1,煙霧傳感器報警閥值設(shè)置;RW2,火焰?zhèn)鞲衅鲌缶y值設(shè)置;
(4)二氧化碳傳感器側(cè)面接口如下: 電源接口:DC5V 電源輸入
通信接口:
TXD:二氧化碳傳感器串口通信數(shù)據(jù)發(fā)送RXD:二氧化碳傳感器串口通信數(shù)據(jù)接收4.PM2.5 及空氣質(zhì)量傳感器功能模塊(1 塊)
PM2.5 及空氣質(zhì)量傳感器模塊共有 4 個接線端子,1 個可調(diào)電位器,1 個撥碼開關(guān),功能如下:
(1)電源接口(JP1):DC5V 電源輸入。
(2)電源接口(JP4):DC5V 電源輸出。
(3)通信接口(JP3):ADC1,空氣質(zhì)量傳感器模擬量采集;IO1, 空氣質(zhì)量傳感器報警數(shù)字量;IO2、IO3、IO4,由撥碼開關(guān)控制, 供外部控制器檢測。IO5,蜂鳴器( BEEP),高電平有效;RXD,串行接收數(shù)據(jù)線(TTL 電平);TXD,串行發(fā)送數(shù)據(jù)線(TTL 電平)。
(4)RS232 串口接口(JP2):接 PM2.5 檢測模塊。RXD,串行接收數(shù)據(jù)線(232 電平);TXD,串行發(fā)送數(shù)據(jù)線(232 電平);
(5)可調(diào)精密電位器(RW1):空氣質(zhì)量傳感器報警閥值設(shè)置。
(6)撥碼開關(guān)(SW1):僅做電平拉低操作(向上撥動為拉低電平)分別對應(yīng)I02、IO3、IO4。5.開發(fā)板(4 塊)
(1)電源接口
開發(fā)板采用+12V 直流電源供電,提供了 2 個電源輸入接口,DC_IN1 為附帶的+12V 電源適配器插座,DC_IN2 為+12V 電源擴(kuò)展接口。
(2)電源輸出接口
開發(fā)板預(yù)留了一個+5V 直流電源輸出接口,可為外接功能模塊供電。
(3)擴(kuò)展IO 口
開發(fā)板預(yù)留有 18 個功能模塊擴(kuò)展接口,可用于分控器主板與各個功能模塊自由組合實現(xiàn)對應(yīng)的功能,也可用于二次開發(fā)。
(4)RS232 接口
開發(fā)板引出的串口為UART5(UART5_RX 對應(yīng)CPU 引腳GPIOD.2、UART5_TX 對應(yīng)CPU 引腳GPIOC.12),經(jīng) MAX3232 芯片電平轉(zhuǎn)換 232 電平,接口座為DB9(9 針)。
JTAG 接口開發(fā)板板載了一個JTAG 接口,JTAG(Joint Test Action Group;聯(lián)合測試工作組)是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議,主要用于芯片內(nèi)部測試。
(6)發(fā)光二極管
開發(fā)板共有 4 個可編程發(fā)光二極管。低電平有效(亮)
(7)獨立按鍵
開發(fā)板共有 4 個用戶獨立按鍵,其中KEY_UP 按下電平拉高,其余 3 個按下電平拉低。
(8)蜂鳴器
開發(fā)板配備了一個 5V 有源蜂鳴器,高電平有效(鳴叫),控制端引腳連接到GPIOF.8。
(9)IC-EEPROM
開發(fā)板板載了一個EEPROM 芯片AT24C02,容量為 256Byte,該芯片通過 IIC 總線與外部連接,主要供用戶測試I2C 總線使用。
(10)RS485 通信接口
開發(fā)板板載了一個型號為MAX485 的芯片,用于 RS-485 通信的低功耗收發(fā)器。
(11)CAN 通信接口
開發(fā)板板載了一個型號為TJA1050 的芯片,TJA1050 是控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)協(xié)議控制器和物理總線之間的接口,是一種標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN 收發(fā)器。
(12)12864 液晶屏接口
開發(fā)板預(yù)留了 12864 液晶屏接口,通過STM32 的SPI 總線來控制 12864 液晶屏的顯示
(13)TFT 液晶屏接口
開發(fā)板預(yù)留了TFT 液晶屏接口,通過STM32 的 FSMC 接口來控制TFT 液晶屏的顯示
(14)以太網(wǎng)接口
開發(fā)板的有線網(wǎng)絡(luò)接口采用DM9000 網(wǎng)卡芯片,它可以自適應(yīng) 10/100M 網(wǎng)絡(luò),RJ45 連接頭內(nèi)部已經(jīng)包含了耦合線圈,因此不必另接網(wǎng)絡(luò)變壓器,使用普通的網(wǎng)線即可將本開發(fā)板連接至路由器或者交換機(jī)。
(15)WiFi 模塊接口
開發(fā)板預(yù)留了一個WIFI 模塊接口,用于 ESP8266WIFI 模塊。
五、教學(xué)資源
1、無線電能傳輸實驗組件(實驗室共配 1 套):本實驗組件主要分為發(fā)射端、接收端、智能人機(jī)交互界面和上位機(jī)監(jiān)控軟件。發(fā)射端主要包括發(fā)射線圈,控制器,高頻逆變器,電流電壓反饋電路,電壓表與電流表等;接收端主要包含接收線圈,電壓調(diào)節(jié)電路,控制器以及負(fù)載等?刂破鞯奶幚砥鞑捎 TI 公司TMS320F2812 芯片;高頻逆變器采用三菱 IPM 模塊PM25RLA120;智能人機(jī)交互界面采用 7 寸觸摸屏,可以設(shè)置頻率、啟停等,顯示當(dāng)前日期、時間。上位機(jī)監(jiān)控軟件采用 LABVIEW 編寫,實時顯示輸入、輸出電壓電流波形,實時顯示電能傳輸效率。最大功率 120W, 額定功率 100W。發(fā)射、接收線圈有效外徑 305mm,有效內(nèi)徑 105mm,均固定在燕尾槽結(jié)構(gòu)的鋁型材導(dǎo)軌上,有效行程 0~200mm。
實驗項目:(1)搭建無線電能傳輸實驗系統(tǒng);(2)傳輸效率與相對位置的關(guān)系實驗;(3)傳輸效率與頻率的關(guān)系實驗。
2、傳感器技術(shù) AR 仿真實訓(xùn)教學(xué) APP 軟件:軟件具有實時交互性,在手機(jī)上打開本軟件,將攝像頭對準(zhǔn)到特性物體上(實物或圖片),然后增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)可以在它上面展示出以下功能:原理展示:通過位移測量、振動測量、轉(zhuǎn)速測量、環(huán)境測量等具體應(yīng)用實例來展示傳感器的基本原理,并可動態(tài)顯示實驗結(jié)果。零件展示:單獨展示傳感器的各個組成元件,觀察零件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及材質(zhì)類型。裝配演示:以 3D 仿真的形式展示傳感器的裝配過程,讓學(xué)生直觀了解傳感器的組成結(jié)構(gòu)和裝配方法。具有快速裝配、慢速裝配、放大、縮小、旋轉(zhuǎn)視圖等功能。支持霍爾位移傳感器、霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、壓電傳感器、濕敏傳感器、氣敏傳感器、電渦流傳感器、磁電傳感器、差動電容傳感器、差動變壓器、金屬箔應(yīng)變傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、光纖位移傳感器、光電轉(zhuǎn)速傳感器、集成溫度傳感器、K 型熱電偶、E 型熱電偶、PT100 鉑電阻等 17 個常用傳感器。內(nèi)置AI 智能語音助手,點擊相應(yīng)位置,自動語音講解其功能。
3、人工智能開發(fā)系統(tǒng)(實驗室共配 1 套):
內(nèi)置主頻為1.4GHz 的ARM Cortex A53 四核處理器;集成32KB L1 I-Cache,32KB L1 D-Cache;集成256KB L2 Cache;H264/H265 4K@60fps編解碼 ;支持NEON/FPU;BPU5T 算力;X3 配置 2GB LPDDR3 RAM,8G Emmc;HDMI 2.0 高清輸出接口;1 個千兆以太網(wǎng)接口;2*USB3.0 接口 2 個串口;DC12V 電源接口;內(nèi)置支持人臉識別;內(nèi)置人臉/人頭/人體/骨骼關(guān)鍵點/年齡性別;支持yolov2/yolov3/yolov4/yolov5/SSD/fasterRcnn 等可以定制移植;完整的 SDK 能力,編解碼,http 接口,流推理框架;支持 HDMI2.0, 最大支持 1080P@60fps 輸出;電源輸入:DC12V@1A;網(wǎng)絡(luò)接口:千兆網(wǎng);HDMI 輸出接口:支持 1080P60;USB3.0 接口:device 模式; 4、智能傳感器云平臺(實驗室共配 1 套)
可以在平臺配置設(shè)備的數(shù)據(jù)流與控制流。可以通過拖拽控件操作,實現(xiàn)自定義應(yīng)用界面,并可能綁定控件的數(shù)據(jù)流與控制流實現(xiàn)對設(shè)備數(shù)據(jù)的顯示,對設(shè)備進(jìn)去控制。支持手機(jī)APP 應(yīng)用開發(fā)。支持硬件數(shù)據(jù)上傳和虛擬數(shù)據(jù)上傳。可添加/編輯設(shè)備和應(yīng)用?丶鹁圖、柱狀圖、儀表盤、地圖、數(shù)碼管、數(shù)據(jù)值、文本、超鏈接、圖片、圖片按鈕、條件控制開關(guān)、觸發(fā)器、發(fā)指令、設(shè)值、
雷達(dá)圖、散點圖、相關(guān)性分析、詞頻統(tǒng)計、刪除應(yīng)用、預(yù)覽WEB 應(yīng)用,控件可以拖拽操作,將控件移到應(yīng)用顯示區(qū)來實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù) 的顯示與控制,平臺支持MQTT 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接入硬件設(shè)備,兼容 3.1.1 和 3.1 版本協(xié)議。
六、實訓(xùn)項目
1.光電傳感器實驗
2.接近傳感器實驗
3.光纖傳感器實驗
4.位移傳感器實驗
5.色標(biāo)傳感器實驗
6.視覺傳感器實驗
7.單容水箱實訓(xùn)平臺
8.LED 跑馬燈實驗
9.數(shù)碼管顯示實驗
10.LCD12864 顯示實驗
11.按鍵掃描實驗
12.產(chǎn)品唯一身份實驗
13.EEPROM 讀寫測試實驗
14.CAN 收發(fā)通訊實驗
15.板載AD 采集實驗
16.時鐘讀取和設(shè)置實驗
17.火焰及煙霧傳感器檢測實驗
18.二氧化碳濃度檢測實驗
19.空氣質(zhì)量傳感器檢測實驗
20.模擬PM2.5 顆粒和小顆粒含量檢測實驗
21.土壤溫濕度傳感器檢測實驗
22.交流電、水閥、燃?xì)忾y控制實驗
23.空氣溫濕度傳感器檢測實驗
24.嵌入式系統(tǒng)配置實驗
25.基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器監(jiān)控綜合應(yīng)用實驗