HK-6000型传感器综合实验台

一、功能概括 

实验台涵盖机械电子工程专业、机器人工程专业、汽车服务工程专业、电气工程与智能控制专业、智能电机与电器专业和机械制造专业的传感器课程实验。所以，实验设备应能包含对运动、力学、电、温度、压力、流量、光电、声音等物理量的测试，应包含能实现电机控制、运动、视觉、电力、自动化装置、机械加工、汽车传感器、物联网等多种应用。配置真实的工业传感器，其种类涵盖多种工业变送器，与现实中使用的传感器一致，以满足上述各专业的不同需求，适应《传感器原理及应用》、《物联网》、《机械检测技术》、《机器人》等课程的实验教学。

二、产品系统组成

1、该系统由主控屏、测试源、电机、传感器和相应的、信号数据采集卡及处理软件、解码器、实验台桌、XSM转速测量控制仪等部分组成。机械转子台、机器人、汽车自动驾驶、汽车传感器检测应用、物联网智能控制、电气工程控制。  台面小于： 1600×1400×700(mm)  适应 “传感器原理”、“非电量检测技术”、“工业自动化仪表与控制”等课程的实验教学。                                    

2、输入电源：单相三线，220V，允差±10%，50Hz，允差±10%， 50 Hz，主控台上应预留备用多功能电源插座并可以按要求扩充多功能电源插座。

3、安全保护措施：具有接地保护、漏电、过载、过流保护功能，安全性能要求符合相关的国标标准。

4、装置容量：＜2.0 kVA。

5、其它配件：工具、连接电缆、工件、指导书、使用说明书、软件、程序等。

二、传感器综合实验台组成

1、该系统由主控屏、测试源、变送单元、电机、传感器、信号数据采集卡及处理软件、解码器、传感器综合应用单元、7寸真彩液晶触摸屏、气压源、嵌入式cortex-M4开发系统、虚拟仪器（16通道和4路逻辑分析仪）、虚拟信号发生器、以太网通信、实验台桌等组成。具有任意虚拟信号发生器（方波、三角波、或正弦波，每种波形输出的伏值都为峰峰值5伏，频率输出5KHz，4路每路输出均可输出任意波形）。配套软件：Labview软件界面及功能。

2、变送单元由传感器、变送器、电源组成。对实验进行信号的采集和控制，并给测试源提供电源。变送器至少包含：气体压力变送器；压电适配变送器；称重变送器；转速输出变送器；电气工程变送单元；涡流变送器；变送器电源及仪表。

（1）气体压力变送器：量程：0-100Kpa；精度0.5级。

（2）压电适配变送器：与压电加速度传感器配套使用。测量范围15000（ms^-2。压电加速度传感器动态响应范围：0.2~8kHz。

（3）称重变送器：量程：0-20kg，精度0.5级。

（4）转速输出变送器：由调速电机、光电转速传感器、转速盘、转速控制板等组成，闭环控制。量程：0-2800r/min。

（5）电气工程变送单元：由测速发电机、交流单相电机、交流电压表、交流电流表组成。伺服电机：AC220V,伺服电机驱动器接口含增量型光电编码器2500线，驱动端口、显示板。

（6）涡流变送器：输出范围0---10V,  响应频率：0—10KHZ 。

（7）变送器电源、仪表单元：直流稳压电源：+24V/1A、±15V/1A、±2V---±10V。数字直流电压表：量程0～20V，分200mV、2V、20V三档，精度0.5级

频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm，

3、传感器综合应用单元至少包括：温度检测单元；智能制造环形生产线单元；机械电子测量单元；智能控制物联网传感器应用单元；智能小车自动运行与控制检测单元；汽车传感器检测应用单元；六自由度机械手臂目标抓举与识别人工智能控制单元；基础传感器检测单元；电机控制应用单元。

（1）温度检测单元：

温度检测单元由温度控制装置和温度传感器组成。温度控制装置采用电阻加热棒模块，组成双孔加热干井。还包括冷却风扇、加热调压模块，加热指示、冷却指示，智能调节仪：PID控温，输入方式可切换电压，电流、频率标准信号输入。温度测量分辨率至少0.1℃，控温精度±0.5℃；含直流电桥法、电压法温度特性测量电路变换模块。热源辐射成像传感器应用与编程，配置至少4.5寸屏幕显示。温度传感器组件至少包括：

1）AD590集成温度0--120℃；

2） K型热电偶温度传感器：0--450℃

3）E型热电偶温度传感器：0--450℃

4）热电偶温度补偿器：K型热电偶

5）PT100温度传感器0--450℃

6）红外热成像传感器：像素尺寸32*24；检测精度：±1℃；刷新速率：0.5-64Hz；目标温度：-40℃～+300℃；热成像温度检测，热源轮廓图像显示。工作电压：3.3V/5V工作电流：＜23mA，视场角(水平视角×垂直视角) ：110°×75° (适合近距离测量)，检测精度：±1℃刷新速率：0.5Hz~64Hz。

热源成像温度检测，红外无损钢管表面检测。

7）红外非接触传感器传感器：检测距离：0～5mm探测距离：工作温度：-10～+55℃；

温度传感器综合实验模块：电流型桥式温度传感器接法，电压型温度传感器接法。

K型热电偶冷端补偿器：热电偶温度补偿器及热电偶0-150℃。

（2）智能制造环形生产线单元：

环形生产线模型通过调速电机改变环形生产线运行速度，可对工件进行在线动态检测，通过显示面板显示各数据。采用7种常用生产线传感器。

1）对射式光电开关传感器，检测距离5m，常开型，NPN晶体管输出输出。

2）霍尔接近开关传感器，检测距离10mm，可检测永磁体，常开型，NPN晶体管输出输出。

3）电感接近开关传感器，检测距离4mm，常开型，NPN晶体管输出输出。

4）电容接近开关传感器，检测距离2mm，常开型，NPN晶体管输出输出。

5）颜色传感器，焦距14.5mm±3mm，红、蓝、绿三色光源，自动选择适用光源。

6）通用安全光幕传感器：检测距离：0.3～5m，继电器输出型

光开关：反射式光开关，检测距离0—80mm可调，NPN晶体管输出输出。。

（3）机械电子测量单元：

该单元由多功能转子测试台、调速电机、可调偏心转子轴组成。用电涡流变换器对转子轴进行偏转挠性检测。用压电变送器和传感器测量运行振动、以及转速平稳度、噪声。监测转子轴振动、李沙育分析图表、频谱图，对检测结果分析。传感器至少包括：

1）光电开关传感器：转速测量0—3000转/分

2）齿轮转速传感器：测量范围0～20kHz，脉冲输出信号。

3）电涡流传感器：量程3mm，灵敏度8mA/mm，该传感器同型号2只含变送器。

4）振动速度传感器:固有频率10Hz，阻尼0.4，失真度小于6%。

5）压电加速度传感器:由加速度传感器和电荷放大器组成。.灵敏度50mV/g，频率范围：0.5-100Hz（±10%），分辨率0.0005g。测试台振动频率5---100Hz连续可调。

6）六轴陀螺仪传感器，由高精度陀螺仪、加速度计、地磁场传感器组成,具有计算机编程与端口，数据检测上位机频谱分析功能。

7）噪声传感器：30—120Bd,供电DC12v—24v,精度:0.5Bb,输出模式

（4）智能控制物联网传感器应用单元：

智能控制物联网传感器系统采用较为先进的WiFi-mesh网络作为无线传感器网络通讯技术，配合Linux上位机完成智能传感器的监控能力，可以让学生更加切实的体会无线传感器网络目前应用的方向、了解传感器的工作原理、通讯过程，了解Linux操作系统的使用方法和流程；与此同时，了解4G物联网平台搭建思路和应用方向，熟悉相关理论技术在实际项目中的应用，为该领域社会输送专业人才。

该物联网平台主要是一个基于WiFi-mesh网络的多传感器智能监控平台，平台将热成像红外传感器、非接触式红外测温传感器、红外热释电传感器、毫米波雷达传感器、温湿度传感器、微波传感器、光照传感器、可燃气体传感器与基于ESP32芯片的WiFi-mesh网络相结合，通过自组网的方式完成实时的多传感器数据监测任务；同时通过上位机平台可通过WiFi-mesh网络实时对实验箱上的继电器、蜂鸣器以及光源完成实时的控制指令。

硬件终端采用树莓派4B方案，平台采用ARM Cortex-A72 1.5GHz（四核）的CM2711 SOC，2GB LPDDR4运行内存和32G存储空间，2 micro HDMI ports、2*USB3.0，2*USB2.0，7寸液晶屏，通过基于Linux系统对应的智能传感器实验箱Qt上位机完成对传感器和控制端的监控任务；同时，实验箱支持4G上网模式，可通过外围传感器和Linux系统搭建的物联网系统实现远程监控的能力。