智能传感器实训平台需求说明

智能传感器实训平台需求说明一、技术要求1.输入电源：单相三线AC220V±10%50Hz。2.工作环境：温度-10℃～+60℃，相对湿度≤85%（25℃）。3.装置容量：＜1.0kVA。4.外形尺寸：≥1600mm×750mm×1650mm。二、配置及技术要求（一）电源控制输出组件1.交流电源AC220V，带漏电保护器。2.直流稳压电源：+24V/1A、±12V/1A、±5V。（二）配套传感器1.应变传感器：金属应变传感器，量程0～1kg，应变片阻值350Ω×4。2.差动电感传感器：铁芯、初级线圈和次级线圈构成，量程≥5mm。3.差动电容传感器：两组定片和一组动片构成，量程≥5mm。4.霍尔位移传感器：线性霍尔片置于梯度磁场中，量程≥3mm。5.扩散硅压力传感器：集成扩散硅压力传感器，量程10kPa。6.电涡流传感器：多股漆包线与金属涡流片组成，量程≥3mm。（三）传感器处理电路模块1.应变传感器处理电路模块（1）外壳采用注塑模具一次成型，面板采用PCB板，蓝底白字。（2）处理电路由直流电桥、交流电桥、仪表放大器、调零电路、取样电路组成。（3）仪表放大器：由3个OP07运放组成，放大倍率-414。（4）调零电路：有1个OP07运放组成反向放大器，放大倍数-4.7，并采用外部调零。（5）取样电路：由分压电路和跟随器组成。2.压力传感器处理电路模块（1）外壳采用注塑模具一次成型，面板采用PCB板，蓝底白字。（2）处理电路由仪表放大器、调零电路、取样电路组成。（3）仪表放大器：由3个OP07运放组成，放大倍率-10。（4）调零电路：有1个OP07运放组成反向放大器，放大倍数-1，并采用外部调零。（5）取样电路：由分压电路和跟随器组成。3.差动电感传感器处理电路模块（1）外壳采用注塑模具一次成型，面板采用PCB板，蓝底白字。（2）信号放大电路：由1个OP07运放组成反向放大器，放大倍率-30。4.电容传感器处理电路模块（1）外壳采用注塑模具一次成型，面板采用PCB板，蓝底白字。（2）处理电路由交流电桥、信号放大电路组成。（3）信号放大电路：由1个17741运放组成反向放大器，放大倍率-15.5。5.霍尔传感器处理电路模块（1）外壳采用注塑模具一次成型，面板采用PCB板，蓝底白字。（2）处理电路由直流激励、交流激励、信号放大电路组成。（3）信号放大电路：由1个OP07运放组成反向放大器，放大倍率-2。6.电涡流位移传感器处理电路模块（1）外壳采用注塑模具一次成型，面板采用PCB板，蓝底白字。（2）处理电路由滤波器、信号放大电路组成。7.移相、滤波、相敏检波处理电路模块（1）外壳采用注塑模具一次成型，面板采用PCB板，蓝底白字。（2）处理电路由移相器、滤波器、相敏检波电路组成。8.信号源模块（1）外壳采用注塑模具一次成型，面板采用PCB板，蓝底白字。（四）传感器校准组件1.应变传感器校准组件组件由安装底座、应变传感器、托盘、砝码组成，可组装成电子秤。2.压力传感器校准组件（1）组件由安装底座、压力传感器、气室2个、压力调节机构2个、压力表2个组成，可组装成气压计。（2）压力传感器：量程10kPa，灵敏度3.5mV/kPa，非线性1%FS，传感器安装在组件上；压力表：量程0.1MPa，精度2.5级。（3）压力调节机构：手动调节，行程不小于35mm，压力调节范围大于0.1MPa。3.差动电感传感器校准组件（1）组件由安装底座、位移传感器支架组成，可用于测量差动变压器的位移特性。（2）位移传感器支架：采用注塑一次成型，可安装传感器和螺旋测微器。4.电容传感器校准组件（1）组件由安装底座、位移传感器支架组成，可用于测量电容传感器的位移特性。（2）位移传感器支架：采用注塑一次成型，可安装传感器和螺旋测微器。5.霍尔传感器实验模块（1）组件由安装底座、位移传感器支架组成，可用于测量霍尔传感器的位移特性。（2）位移传感器支架：采用注塑一次成型，可安装传感器和螺旋测微器。6.电涡流位移传感器实验模块（1）组件由安装底座、位移传感器支架、金属探测物组成，可用于测量电涡流传感器的位移特性。（2）位移传感器支架：采用注塑一次成型，可安装传感器和螺旋测微器。（四）材料分拣模型1.直流减速电机，转速：20rpm/分,电源DC24V。2.电磁阀：二位五通。3.对射式光电开关传感器：检测距离30cm，常开型，PNP晶体管输出。4.电感接近开关传感器：检测距离4mm，常开型，PNP晶体管输出。5.电容接近开关传感器：检测距离5mm，常开型，PNP晶体管输出。6.色标传感器：焦距12.5mm±2mm，红、蓝、绿三色光源，按钮式设定自动选择适用光源。7.RFID读写器模块：工作频率为13.56MHz，支持TCP(POE)通信方式，一体式的设计，结构紧凑,方便分布式安装部署。IP67的防护等级,能够适应油污(切削液等)、粉尘、潮湿等恶劣环境，接口采用5/8芯航空头(公头)/螺纹连接器,确保振动环境下系统连接的可接性；内置滤波、隔离模块，对EMC具有很强抗千扰能力。（五）小车运动模型1.直流电机：转速20rpm/分，功率15W，电源DC24V。2.对射式光电开关传感器：检测距离30cm，常开型，PNP晶体管输出。3.电感接近开关传感器：检测距离4mm，常开型，PNP晶体管输出。4.电容接近开关传感器，检测距离5mm，常开型，PNP晶体管输出。5.超声波传感器：感应距离：60-800mm,工作电压:DC24V，模拟电压输出：0-10V。（六）温度控制模型1.加热块：110×90×45铝制加热块，带散热孔。2.温度传感器：P100。3.温度变送器：0～100℃输出电压值1～5V。4.单相调压模块：0~5V控制输出电压0~220V。5.加热棒：50W/220V。（七）数字传感器组件1.工业环境八合一传感器：集温湿度光照度噪音大气压空气质量等检测于一体，检测范围如下：温度测量范围-20℃至125℃；湿度测量范围0-100%RH；光照度测量范围0-15万Lx；光照度分辨率1Lx；大气压测量范围26KPa-126KPa；噪音测量范围30dB-130dB；空气质量测量内容PM1.0,PM2.5,PM10；PM1.0测量范围0-1000ug/m3；PM2.5测量范围0-1000ug/m3；PM10测量范围0-1000ug/m3，通讯方式：RS485。2.485温振变送器：采用一款选用高性能的MEMS芯片，采用嵌入式技术、温度传感技术、振动传感技术开发生产的一款高性能、低功耗、抗干扰和复合型振动传感器。供电：DC10～30V；防护等级：IP67；频率范围（Hz）：10～1600；振动测量方向：单轴；变送器电路工作温度：-40℃～+80℃，0%RH～80%RH；变送器触点承受温度范围：-40～150℃；振动速度测量范围（mm/s）：0～50；振动位移测量范围（μm）：0～5000；振动加速度测量范围：±16g（默认g取9.8m/s2）；表面温度测量量程（℃）：-40～150℃；信号输出：RS485总线标准ModBus-RTU通信协议。（八）可编程控制器组件可编程控制器采用SIMATICS7-1200，CPU1215CDC/DC/DC。板载数字量14点输入/10继电器点输出、2路模拟量输入，数字量输入支持漏型/源型信号，数字量输出类型为继电器，最大阻性负载2A，模拟量输入支持0-10VDC信号，分辨路10位；支持8个模块扩展、1个信号板扩展、3个通讯模块；工作存储100kB、装载存储4MB、保持性存储10kB；过程映像1024字节输入/1024字节输出；支持6路高速计数器输入，最高100kHz；布尔运算0.08μs、移动字1.0μs、实数数学运算1.78μs；集成1个PROFINET端口10/100Mb/s自适应，支持12个HMI设备连接、8个客户端、4个编程设备、8个开放连接；电源电压AC85-264V。可与上位机连网通信。（九）传感器数据采集监测单元1.工业网关：CPU600MHzARMCortex-A8；存储128MBFlash+128MBDDR3；以太网3路10M/100M自适应端口；支持SD卡；1个USBDevice2.0接口；1个USBHost2.0端口；2路光电隔离数字点输入；2路继电器输出；COM1：RS232/RS485/RS422；COM2：RS485；COM3：RS232；IEEE802.11b/g/ncompatibleWLAN；IEEE802.11eQoSEnhancement(WMM)；RTC实时时钟内置；350+工业协议接入，支持绝大部分工业设备连接；无线接入方式：以太网；本地完成数据解析，将数据推送至云端服务器；支持边缘计算，可在本地进行数据运算；支持远程配置、诊断；支持PLC程序上传、下载和监控；支持历史数据本地缓存；支持WiFi通讯，联网方式多样；支持SIM管理、数据推送、用户授权、订单中心、发票中心、设备模版、物联卡管理平台等。2.网关配置软件：对工业互联网关进行配置和管理，主要功能包括：PLC远程下载、数据配置监控、固件升级、告警配置、历史数据查询、过缘计算、数据转发、地址标签、故障诊断、批量管理。3.传感器数据监测平台：具有组态监控、运营仪表盘、设备地图、数据报表、个性化设置、监控运维、知识管理、报表管理等功能，可实现设备数据的接入、处理和上报。(1)组态监控：通过用户自行组态，设计针对不同设备的监控画面，实现设备数据监控和参数下发等功能。(2)运营仪表盘：可以通过运营仪表盘，了解平台中设备的各种统计信息和数据，统一查看所有设备的数据和状态。(3)地图监控：可以通过地图，集中查看每台设备的地理位置和分布，了解设备故障状态和主要参数。(4)手机APP：支持手机APP监控，无需单独组态，登录各大应用商店下载“设备云助手”APP即可安装使用。(5)数据报表：可以自定义各种数据报表，采用不同的展示方式进行展示，可以在运营仪表盘和设备仪表盘中展示。三、教学资源要求（实训室配置1套）(一)线上实验教学：采用服务器架构，基于WEB设计，用户可以通过浏览器登录完成实验，软件包括虚拟仿真实验和实验过程管理两大功能，可满足30个学生同时开展在线实验，并具有提交实验报告功能。1.虚拟仿真实验（1）采用计算机交互技术，具有虚拟连接导线和信号动态调节功能，信号源、示波器、旋钮、智能调节仪等控件都具有调节功能。实训过程中可调节幅值/频率旋钮、测微头旋钮、温度/压力表按钮等来改变输出波形，或者是调节智能调节仪上的控件来改变设定值。（2）实验包括：应变传感器、变压器传感器、电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、温度传感器、气敏传感器、湿敏传感器等内容。（3）实验结果具有动态显示功能，实验过程波形在虚拟示波器上实时显示，实验结果可以保存或清除。2.实验过程管理（1）按照实验流程，在软件平台中完成用户管理、资料上传、实验预习、在线实验、实验报告等。（2）用户管理：管理员用户可以对教师用户进行增加、删除、修改、查找等操作；教师用户可以对学生用户进行增加、删除、修改、查找等操作，也可以批量导入学生用户信息；学生用户可以修改自己的登录密码。（3）资料上传：教师用户可以在线上传实验报告模板，以及与实验相关的视频、文档等预习资料或作业。（4）实验预习：学生用户可以在线学习老师提供的与实验相关的预习资料。（5）在线实验：学生用户可以在线进入虚拟仿真实验。（6）实验报告：学生用户可以根据实验项目下载对应的实验报告模板，实验及报告完成后，可以打印提交纸质报告或在线提交电子版的实验报告；教师用户可以在线查看学生的电子版实验报告。（二）开发平台：具有设备管理和应用管理功能，可添加/编辑设备和应用，可以在平台配置设备的数据流与控制流；可以通过拖拽控件操作，实现自定义应用界面，并可能绑定控件的数据流与控制流实现对设备数据的显示，对设备进去控制；支持web界面和APP界面开发；支持硬件数据上传和虚拟数据上传。1.可创建设备，可自定义设备名称、设备描述、设备分类、设备分组、设备图片，可批量复制相同属性设备；2.设备分类包括智慧电力、智慧物流、智能小区、智能工厂、智慧交通、智能家居、远程医疗、环境监测、智慧农业；3.设备地址可编辑，可设置经度和纬度；4.设备ApiKey可自动生成唯一标识；5.可显示：设备ID、创建时间、设备分类、我的分组等信息；6.可显示设备实时数据，并显示数据的最后更新时间，精确到年月日时分秒；7.可创建设备数据流，可设置流标识、流名称、单位、数据类型，其中数据类型包括32位整型、单精度浮点型、布尔型、字符串；可修改、删除数据流，可显示数据流的创建时间；8.可创建设备控制流，可设置流标识、流名称、单位、数据类型，其中数据类型包括32位整型、单精度浮点型、布尔型、字符串；可修改、删除数据流，可显示数据流的创建时间；9.可创建web应用和手机APP应用，可自定义标题、描述、背景颜色、背景图片、舞台（画布）高度；还具有预览、编辑、删除、复制等功能；还可以显示应用的创建时间，精确到年月日时分秒；10.控件包含拆线图、柱状图、仪表盘、数码管、数据值、文本、超链接、图片、图片按钮、条件控制开关、触发器、发指令、设值、雷达图、散点图、相关性分析、词频统计；11.控件具有6种主题选择（含复古、暗黑、浅绿、暗红、光亮、罗马），可绑定设备和数据流，可设置刷新频率，可设置最大值、最小值，可设置控件位置和大小；12.数码管控件可设置显示位数，可设置小数点位数；13.文本控件可设置字体大小和字体颜色；14.触发器控件可设置触发条件和数值，可设置前后显示画面，也可选择出发状态文本。四、传感器3D仿真实训软件提供正版软件1套，用户手册1本，加密锁1个，要求每年升级一次，提供原版证明。软件具有产品说明、零件展示、装配演示、原理展示等功能，并且达到软件产品登记测试规范的要求，提供软件测评报告、软件评估证书及详细的软件使用说明书。软件系统通过产品说明、零件展示、装配演示、原理展示四个方面，讲述了霍尔位移传感器、霍尔转速传感器、压电传感器、湿敏传感器、气敏传感器、电涡流传感器、磁电传感器、差动电容传感器、差动变压器、金属箔应变传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、光电转速传感器、集成温度传感器、K型热电偶、E型热电偶、PT100铂电阻等17个常用传感器；单独展示传感器的各个组成元件，观察零件的结构、材质以及材质类型。以3D仿真的形式展示传感器的装配过程，让学生直观了解传感器的组成结构和装配方法。具有快速装配、慢速装配、放大、缩小、旋转视图等功能。通过位移测量、振动测量、转速测量、环境测量等具体应用实例来展示传感器的基本原理，并可动态显示实验结果，以此加深学生对传感器的了解。五、传感器技术AR仿真软件要求提供正版软件1套，用户手册1本，加密锁1个，并且每年升级一次，提供原版证明。软件具有电子技术实训装置动画演示、交直流仪表介绍、模拟电路仿真实训、数字电路仿真实训等功能，并且达到软件产品登记测试规范的要求，提供软件测评报告、软件评估证书及详细的软件使用说明书。软件具有实时交互性，使用时在手机上打开软件将摄像头对准图片或实物，增强现实系统要求展示出以下功能：1.通过位移测量、振动测量、转速测量、环境测量等具体应用实例来展示传感器的基本原理，并可动态显示实验结果；2.单独展示传感器的各个组成元件，观察零件的结构、材质以及材质类型；3.以3D形式展示传感器的装配过程，具备快速装配、慢速装配、放大、缩小、旋转视图等功能；4.支持霍尔位移传感器、霍尔转速传感器、压电传感器、湿敏传感器、气敏传感器、电涡流传感器、磁电传感器、差动电容传感器、差动变压器、金属箔应变传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、光电转速传感器、集成温度传感器、K型热电偶、E型热电偶、PT100铂电阻等17个工业人技术常用的传感器。六、传感器仿真实训软件软件包含30多个实训项目，可对应变传感器、变压器传感器、电容传感器、霍尔位移传感器、扩散硅压力传感器、光纤位移传感器、电涡流传感器、压电加速度传感器、磁电传感器、温度传感器、气敏传感器、湿敏传感器等几十种传感器进行仿真实训，可满足实训要求。（1）采用计算机交互技术，界面生动美观、易学易用，以此提高提高学生学习兴趣，加深学生对知识的理解和运用。（2）具有虚拟连接导线和信号动态调节功能，例如信号源、示波器、旋钮、智能调节仪等控件都具有调节功能。在模拟实训的过程中，学生可以调节幅值/频率旋钮、测微头旋钮、温度/压力表按钮等来改变输出波形，或者是调节智能调节仪上的控件来改变设定值。（3）具有实训结果动态显示功能，实训过程的波形可在虚拟示波器上实时显示，实验结果可以保存或清除。七、实训项目要求（一）基础传感器实验实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能测试实验。实验二金属箔式应变片――半桥性能测试实实验验。实验三金属箔式应变片――全桥性能测试。实验四金属铂式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验。实验五直流全桥的应用——电子称实验。实验