CSY-5000工业传感器与测控技术实验台
一、功能概括
实验台综合传感器测试、机械柔性转子测试等多种检测功能与一体。适用与“传感器原理"“自动检测技术"“非电量电测技术"、“机械量电测"等课程的科研、实验教学。传感器采用是工业结构，便于学生加强对书本知识的理解，并在实验过程中，通过信号的拾取，转换，分析，可以检测、模拟多种转动机械的振动情况：如转速、振幅、相位、位移进行测量，以及进行转子动平衡、临界转速、轴心轨迹图、幅频和相频特性曲线、传动等。
测控系统信号流程图
被测控对象可以是运动机械对象，如转子，直线运动模块等运动参量，也可以是过程对象和参数，如温度、压力、流量等，如果是工程测试课程实验，一定要选择一定数量的工程被测对象，并强调工程对象参量的测量方法和特征；
传感器安装在被测控对象上或对象附近，将需测量参数值通过各种物理或化学等效应转化为电流或电压，这部分是传感器原理课程主要讲授的内容；
调理电路将传感器输出的原始信号进行滤波或放大等，转化为标准的电信号，以便数据采集卡或控制器接收，这部分既可作为传感器原理的一部分，也可作为信号处理的一部分。现在许多工业传感器直接将此部分与传感器集成在一起，方便用户使用；以上图片仅供参考根据配置有所不同。
数据采集卡将调理电路输出的标准测量信号转化为数字信号，传送给计算机便于计算机进行分析、处理、显示或用于控制；
二、产 品 系 统 组 成
（一）、实验装置组成
该系统由主控屏、振动源、温度源、伺服电机、传感器和相应的、信号数据采集卡及处理软件、、实验台桌、XSM转速测量控制仪等部分组成。采用伺服电机驱动方案，电机轴经联轴器直接驱动转子，要求结构简单、调速范围宽，且平稳可靠。 台面小于： 1600×800×750(mm) AC220 V 50Hz。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。
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。
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。
装置容量：＜2.5kVA。
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）、主控台：
提供高稳定的可调直流稳压电源；主控屏面板上装有电压、气压、频率、转速、角度位置、八位格雷码、八位二进制码显示表。信号源；；转子、电机、脉冲输入输出、高精度智能调节仪表带通讯RS232、485接口；PCI计算机插卡；流量计、测速轮盘等。
主控台上包括：传感器单元支架、传感器单元、实验桌（实验桌为钢质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造形美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、电脑、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实验桌还设有四个万向轮和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局。）等组成；尺寸：1650mm×860 mm×1070 mm;并留有空间可进行实验操作，实验台应设有足够的存储空间存放实验设备。
2、主控台电源部分：四组直流稳压电源：DC：＋24V/1A；＋5V/1.5A；－15V/1.5A；+15V/1.5A、1.2~24V/1A；＋5V/0.5A；±2、4、6、8、10/2A；电流源：0~20mA。可调，有断电保护功能；
3、音频振荡器（1KHz—10KHz可调）、低频振荡器（0.4Hz-30Hz可调）；
4、数字式电压表：量程0～20V，分为200mV、2V、20V三档，输入阻抗大，精度0.5级
5、频率/转速表：频率测量范围1～9999Hz，转速测量范围1～9999rpm；
6、主控台含数据通讯接口RS232 、USB接口、RS485通讯接口可以按照用户要求进行定制；
7、高精度多功能数据模块：多种输入输出档位，人工智能调节以及参数自整定功能，*控制算法。
8、数字式电流表：量程0～200mA，分为200uA、2mA、20mA、200mA四档三位半数字显示、精度0.5级
9、多功能信号源发生器。
三、主要工业传感器技术指标
序号 | 传感器名称 | 量程 | 精度 | 备注 |
1 | XSM转速测量控制仪 | 显示增量型光电编码器速度、传输 | 标准信号 | 一套 |
2 | 光电编码器格雷码 | 光电编码器旋转角度显示仪 | 0~360° | 一套 |
3 | 纯二进制码显示仪 | 八位显示 | 0．5级 | 一套 |
4 | 轮齿盘 | 厚度＞8mm | | 一只 |
6 | 前置器支架 | | | 一个 |
7 | 虚拟仪器数据采集器和分析软件 | AD12位，内置 8通道， | 原装通讯电缆 | 一套 |
8 | 电容传感器 | 输出信号，检测距离：8mm； | 一套 |
9 | 称重传感器 | 量程：0-1Kg，综合精度：0.03Kg，重复性：0.02%，安全超载：150%工作电压12V或24V | 一套 |
10 | 差动电感式传感器 | 位移检测距离：0～5cm | 一套 |
11 | 电涡流传感器 | 检测距离：0～5mm工作距离Sr：Sn×80％；工作温度：-25～+70℃；工作电压：DC12V；响应频率：300H | 一套 |
12 | 振动模型单元 | 冲击式0～5V或4～20mA标准信号输出； | 一套 |
13 | 单组红外对射式光幕（光耦）单元 | 探测距离：1cm；工作温度：-10～+55℃；工作电压：DC12V；输出电流：200mA；响应时间：≤3ms | 一套 |
14 | 颜色（色标）传感器 | 双色定标检测工作电压：DC12V；标准探测距离：10mm；颜色识别：蓝、红、；输出电压：0～5V | 一套 |
15 | 开关霍尔传感器 | 检测距离：8mm；工作温度：-25～＋70℃；工作电压：DC5V；工作点：22mT；释放点：16.5Mt | 一套 |
16 | 光电转速传感器 | 动作距离Sn：0.1～1m；工作距离Sr: Sn×80％；工作电压：DC12V；响应频率：500Hz | 一套 |
17 | 温度测量传感器 | 1、实验温度源：温度范围0～200℃，包括电源指示、导热体、过热保护、冷却电源一套。 2、PT100温度传感器-50---500℃2只 3、PT100温度变送器输出信号：4～20mA DC 二线制工作电压： 12V DC ) 精度等级： 0.2%， 4、K型热电偶-50—600度1个精度等级： 0.2%， 5、工业水银温度计（0—300℃）1只 6、可控硅调压模块：全隔离单相交流可控硅调压模块；控制信号：4-20mADC 1个 温度变送器。 | 一套 |
18 | 液位传感器 | 液位变送器 量程：0-30cm（智能仪表参数DIH=30） 输出信号：4-20mADC 二线制DC24V 精度0.5级 配置基本的水箱、管路、智能调节器、电磁泵等，利用不同工业液位测量传感器，组成多种液位检测系统， | 一套 |
19 | 涡轮流量传感器 | 配置基本的水箱、管路、智能调节器、电磁泵等，利用不同工业流量传感器，组成多种流量检测系统，（1）量程：选0-800L/h；（2）输出信号：4-20mADC；（3）精度：0.2级。 | 一套 |
20 | 智能电动调节阀 | 等百分比特性内置侍服放大器,稀土永磁同步电机,体积小,力矩大.工作电压 24VAC，输入电流4-20mADC | 一台 |
21 | 虚拟仪器卡及软件 | 该数据处理卡功能强大兼容：Labviewv10.0、MCGS组态软件、ZIGBEE无线传感器网、VCVB、Dephi、WINCE、linux等嵌入式操作系统。24路12位单端AD输入，输入信号量程0~+5V/0~+10V/-5~+5V/-10~+10V | 1套 |
22 | 容栅传感器 | 量程：99mm、显示精度：1μm、 | |
四．课题设计内容：
1. 霍尔开关传感器—转速测量实验
2. 光电式传感器—转速测量实验
3. 光电反射式传感器—物件计数实验
4. 涡流接近开关传感器—金属物件检测及计数实验
5. 色标传感器—物件颜色检测实验
6.信号调理实验
7.数据采集实验
8.直流电机转速测量与控制系统设计
9.电子称的设计、应变式称重传感器测量实验
10..直流电机综合控制实验
11. 电涡流传感器计数实验。
12.移传感器测量实验
13.电感位移测量传感器实验
14．课程创新设计开发等创新实验
15.创新软件界面的开发设计、转速控制等实验
16．格雷码及其优点的认识实验。
17．格雷码与纯二进制码之间转换的认识实验；
18．纯二进制码与十进制码之间转换的认识实验；
19． 8位格雷码标准输出实验。
20.光电编码传感器测量安装工艺实验
21．数据采集系统控制实验
22．数据采集系统计量实验
23．数据采集线性分析实验
24．光电编码传感器的比较实验
25．电机的转速与编码器的输出关系分析实验
26．工业模拟环形带流水线控制作业实训综合实验
信号调理实验：
1数据采集
2频率混叠和采样定理
3采样信号量化误差分析
4常用数字信号生成实验
5常用数字信号分析算法实验
6典型信号的时域波形分析
7典型信号的频谱分析
8典型信号的相关分析
9典型信号的概率密度分析
10FFT谱分析中的能量泄漏
11FFT谱分析中的能量泄漏
12用窗函数提高FFT谱精度
13窗函数在谱分析中的作用
14信号幅度调制与解调实验
15FIR滤波器设计与应用实验
16IIR滤波器设计与应用实验
17.一阶系统动态响应特性参数测定实验
18.用脉冲激励法测定振动系统模态参数
19.滤波器设计与应用实验
20.二 阶系统动态响应特性参数测定实验
(控制实验举例)
1、 水箱单容特性实验
2、 电动阀流量特性实验
3、 变频器流量特性实验
4、 温度特性实验
5、 压力特性实验
6、 电动调节阀支路单容液位控制实验
7、 变频器支路液位控制实验
8、 电动调节阀支路流量控制实验
9、 变频器支路流量控制实验
10、 温度控制实验
11、 涡轮流量测控实验
12、 上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验
13、 温度串级实验
14、 温度流量串级控制实验
15、 温度与温度的串级控制实验
16、 单闭环比值流量控制实验
17、 随动流量比值控制实验
18、 下水箱液位流量前馈反馈控制实验
19、 锅炉内胆温度流量前馈反馈控制实验
20、 液位温度解耦控制实验
21、 上水箱双容液位解耦控制实验
22、 22、Smith预估控制实验
23、 23、研究分析不同PID参数值对控制系统的动态特性、静态特性的性能影响与评价
24、 26、利用MCGS中文组态软件和实验装置，进行组态工程编程训练实验
五、数据处理采集：多功能工业测控板
该数据处理卡功能强大兼容：VIHY10.2、MCGS组态软件VCVB、Dephi、WINCE、linux等嵌入式操作系统。是一种综合性的采集控制板卡，不但能够满足多种教学需求还能够满足用户的开发设计需求，用户可以自己编写软件下载更新程序。
硬件功能指标为：
（1）8路光耦隔离输出，8路光耦隔离输入；
（2）16路IO输入输出；
（3） 24路12位单端AD输入，输入信号量程0~+5V/0~+10V/-5~+5V/-10~+10V可选；其中AIN1~AIN8可以输入0~+20mA或-20~+20mA电流信号。每一路输入信号都可实现1~100倍的信号放大。
（4）2路12位DA输出，输出信号量程0~+5V/0~+10V/-5~+5V/-10~+10V可选；
（5）2路标准RS232和1路RS485/422（半双工）通讯接口；
（6）扩展主从机RS232/USB、485通讯接口；
（7）+5V，±12V供电；
（8）4层工业PCB板设计，全部选用工业级器件，适用环境温度－20～65℃；
（9）软件驱动：
上位机驱动程序：
VIHY10.2版虚拟仪器、VCVB：传感器特性界面、线性分析。
Dephi、WINCE、linux等嵌入式操作系统
软件主要特点：可视化、图形化编程目前它在实验室中的应用已经十分广泛，尤其广泛应用于各类自动检测系统和数据监视、分析系统中。测控系统的组成如下图所示。
