I. Visão Geral
1. Miniaturização e integração: Sensores com tecnologia MEMS e tecnologia de circuitos integrados.
2. Conectividade: Forma-se uma rede de sensores através de Ethernet.
3. Inteligência: A plataforma experimental abrangente de sensores integrados GL4000 utiliza tecnologia de microprocessador para tornar o sensor inteligente. O sensor possui funções de conversão de sinais, melhoria da não linearidade, redução da influência de ruído e aumento da precisão; possui funções de autodiagnóstico, autocorreção e adaptação ao ambiente.
II. Caixa de controle principal
1. Fonte de alimentação CC regulada de alta estabilidade com função de proteção contra sobrecarga;
1) Fonte de alimentação CC regulada continuamente ajustável de 0 a 24 V, corrente de 0,5 A;
2) Fonte de alimentação regulada de ±15 V, ±5 V, +5 V, corrente de 0,5 A;
3) Fonte de alimentação linear regulada CC ajustável de ±2V a ±10V (corrente máxima de saída de 0,5A).
2. Fonte de corrente constante: 0-20mA continuamente ajustável.
3. Fonte de pressão de ar: pressão de ar ajustável de 4 a 40kPa.
4. Instrumentos de exibição:
1) Amperímetro: CC 20μA-200mA (amperímetro de cinco dígitos de alta precisão de nível militar, conversor A/D de 22 bits, precisão de teste de 0,06%);
2) Voltímetro: CC 200mV-20V (comutação de três faixas de velocidade);
3) Frequencímetro/tacômetro: f 0-9999Hz, n 0-9999 rpm;
4) Barômetro: 0-50kPa.
5. Regulador inteligente PID: múltiplas especificações de entrada e saída, com função de controle de temperatura, incluindo ajuste por inteligência artificial e função de autoajuste de parâmetros, precisão de controle de temperatura de ±0,5℃.
6. Fonte de sinal: 1Hz-30Hz (ajustável), 1Hz-10kHz (ajustável).
III. Placa de aquisição de dados de alto desempenho, placa de desenvolvimento de microprocessador, software de sistema de medição em rede
1. Placa de aquisição de dados
A placa de aquisição de dados da plataforma experimental abrangente de sensores integrados GL4000 adota soluções de nível industrial, medição de alta precisão e faixa dinâmica, interface USB e indicadores funcionais principais que atendem às seguintes funções:
1) Possui 8 entradas analógicas: 6 entradas de tensão single-ended ou 3 entradas diferenciais, 2 entradas de corrente;
2) Resolução do ADC: 12 bits;
3) Taxa máxima de amostragem: 100K/s (canal completo), canal único não inferior a 200K/s; 4) Com diversos métodos de amostragem: amostragem por tempo, amostragem de comprimento fixo, amostragem de passo único e amostragem em tempo real;
5) Com funções de filtragem passa-baixa de entrada e proteção contra sobretensão;
6) Com 16 entradas e saídas digitais: 8 entradas e 8 saídas;
7) Suporte a formas de onda: onda senoidal, onda quadrada, onda triangular, onda dente de serra e outras formas de onda arbitrárias. O software host pode coletar e ajustar os sinais;
8) Frequência da forma de onda ajustável: faixa de 0 a 10000 Hz, com mais de três canais. Controle visual pelo software host;
9) Suporte aos protocolos de comunicação 485 e Ethernet.
2. Placa de desenvolvimento para microprocessador Cortex-M3
Microcontrolador STM32F103VBT6 aprimorado, placa de avaliação completa da Embest. Configuração, depuração, download, programação, simulador, display LCD, JTAG, USB, CAN, 485, Ethernet, Wi-Fi, UART, controle de motores e outros periféricos.
3. Software do sistema
1) O software do sistema é utilizado com a placa de aquisição de dados para coletar e exibir dados experimentais (formas de onda) em tempo real, e pode realizar processamento e análise estática e dinâmica dos dados;
2) Todos os dados de medição podem ser salvos e impressos em formato de documentos Excel;
3) Diversas formas de onda PID podem ser controladas com precisão, e os parâmetros e valores de saída do PID podem ser alterados a qualquer momento. Possui a função de exibição em tempo real de várias funções de controle de forma de onda, como onda senoidal PID e onda quadrada PID, 4 ciclos de controle, 8 amplitudes de controle e exibição em tempo real das curvas de controle;
4) Possui função de comunicação em rede, e o computador em operação pode se comunicar com o servidor ou outros computadores para transmitir dados de medição experimental (formas de onda) em tempo real.
IV. Sensores e módulos experimentais
1. Sensores:
1) Sensor piezoelétrico: faixa ≤10 kHz, linear ±2%;
2) Sensor ultrassônico: faixa de 0 a 60 cm, precisão ±2%;
3) Sensor de micro-ondas: distância de detecção de 3 a 8 m, ângulo de detecção de 360 ​​graus sem ponto cego;
4) Sensor de posição a laser: faixa de ±4 mm;
5) Sensor de velocidade fotoelétrico: faixa de 2400 rpm, precisão ±0,5%;
6) Sensor de deslocamento Hall: faixa de ±5 mm, precisão ±2%;
7) Sensor de fibra óptica;
8) Sensor de frequência cardíaca: ampliação de 300 vezes;
9) Sensor piroelétrico infravermelho: distância de detecção de 2 m;
10) Sensor de gás: faixa de 50 a 2000 ppm (álcool);
11) Resistor de platina Pt100 (T/S): faixa de 0 a 800 °C, linear ±2%, sistema de três fios;
12) Sensor acelerômetro giroscópio de seis eixos integrado: MPU-6050;
13) Sensor de movimento integrado: LIS344ALH;
14) Sensor de temperatura integrado: AD22105ARZ;
15) Sensor visual: câmera industrial CMOS.
2. Módulos experimentais:
Módulo experimental de sensor piezoelétrico, módulo experimental de sensor ultrassônico, módulo experimental de sensor de micro-ondas, módulo experimental de sensor a laser, módulo experimental de sensor fotoelétrico, módulo experimental de sensor Hall, módulo experimental de sensor de fibra óptica, módulo experimental de sensor de frequência cardíaca, módulo experimental de sensor piroelétrico infravermelho, módulo experimental de sensor de gás, módulo experimental de sensor acelerômetro e giroscópio de seis eixos integrado, módulo experimental de sensor de movimento integrado, módulo experimental de sensor de temperatura integrado, módulo experimental de filtro de detecção de deslocamento de fase, etc.
Unidade de módulo de medição e controle de velocidade e vibração de nível industrial: fonte de vibração de 1 Hz a 30 Hz (ajustável); fonte de rotação de 0 a 2400 rpm (ajustável), saída de pulso da fonte de rotação e sinal padrão industrial.
Unidade de controle de temperatura: fonte de aquecimento < 200 °C (ajustável), faixa de controle de temperatura de temperatura ambiente a 150 °C, e pode realizar a configuração e o controle de qualquer temperatura.
Plataforma de sensor visual: câmera industrial CMOS de 1 milhão de pixels, taxa de quadros de 60 quadros/segundo, distância focal da lente de 50 mm, ajustável. Reconhecimento de cores: reconhece pelo menos 5 cores; reconhecimento de formas: reconhece pelo menos triângulos, quadrados, retângulos, círculos e outras formas de objetos; reconhecimento de letras e números, reconhece com precisão todos os numerais arábicos e letras pinyin; reconhecimento de código QR; reconhecimento de tamanho de peças: reconhece a forma e o tamanho de triângulos, quadrados, retângulos, círculos e outros objetos; rastreamento de características: acompanha o movimento de objetos em tempo real para formar uma trajetória precisa, podendo rastrear e registrar diversas cores, como pontos e superfícies; reconhecimento de placas de veículos; reconhecimento facial.
V. Projetos Experimentais
1. Experimento com sensor integrado
1) Experimento de medição multidimensional de ângulo e vibração baseado em sensor acelerômetro giroscópio de seis eixos integrado
2) Experimento de medição de movimento e vibração baseado em sensor de movimento integrado
3) Experimento de medição e controle de temperatura baseado em sensor de temperatura integrado
2. Experimento com sensor inteligente
1) Experimento de medição de deslocamento e pressão com sensor de fibra óptica inteligente baseado em microprocessador Cortex-M3
2) Experimento de medição de deslocamento com sensor Hall inteligente baseado em microprocessador Cortex-M3
3) Experimento de medição de distância com sensor ultrassônico inteligente baseado em microprocessador Cortex-M3
4) Experimento de medição de distância e detecção de objetos com sensor de micro-ondas inteligente baseado em microprocessador Cortex-M3
5) Experimento de medição de distância com sensor a laser inteligente baseado em microprocessador Cortex-M3
3. Experimento com sensor de rede
1) Experimento de medição de velocidade em rede com sensor fotoelétrico baseado em Ethernet
2) Experimento de medição de frequência cardíaca em rede com sensor de frequência cardíaca baseado em Ethernet
3) Experimento de medição de distância com rede de sensores infravermelhos baseada em Ethernet
4) Experimento de medição de gás (álcool) baseado em rede de sensores de gás Ethernet
5) Experimento de medição de vibração com rede de sensores piezoelétricos baseada em Ethernet
4. Experimento de desempenho de ponte única com extensômetro de folha metálica
5. Experimento de desempenho de meia ponte com extensômetro de folha metálica
6. Experimento de desempenho de ponte completa com extensômetro de folha metálica
7. Experimento comparativo de desempenho de extensômetro de folha metálica em ponte única, meia ponte e ponte completa
8. Experimento de influência da temperatura em extensômetros de folha metálica
9. Aplicação de ponte completa CC – experimento com balança eletrônica
10. Aplicação de ponte completa CA – experimento de medição de vibração
11. Experimento de medição de pressão com sensor de pressão piezoresistivo de silício difuso
12. Experimento de desempenho de transformador diferencial
13. Experimento sobre a influência da frequência de excitação nas características do transformador diferencial
14. Experimento sobre compensação de tensão residual de ponto zero Transformador diferencial
15. Aplicação do transformador diferencial – experimento de medição de vibração
16. Experimento de característica de deslocamento do sensor capacitivo
17. Experimento de característica dinâmica do sensor capacitivo
18. Experimento de característica de deslocamento do sensor de correntes parasitas
19. Experimento sobre a influência do material do corpo medido nas características do sensor de correntes parasitas
20. Experimento sobre a influência da área do corpo medido nas características do sensor de correntes parasitas
21. Experimento de medição de vibração com sensor de correntes parasitas
22. Experimento de medição de velocidade com sensor de correntes parasitas