GL4000 Plataforma experimental abrangente de sensores embebidos

Ⅰ. Visão Geral

1. Miniaturização e integração: Tecnologia MEMS, sensores com tecnologia de circuito integrado.

2. Rede: Uma rede de sensores é formada através da Ethernet.

3. Inteligência: A plataforma experimental abrangente do sensor embebido GL4000 utiliza tecnologia de microprocessador para tornar o sensor inteligente. O sensor possui as funções de conversão de sinais, melhoria da não linearidade, redução da influência do ruído e melhoria da precisão; para além de funções de autodiagnóstico, autocorreção e adaptação ao meio.

Ⅱ. Caixa de controlo principal

1. Fonte de alimentação CC regulada altamente estável com função de proteção contra sobrecarga;

1) Fonte de alimentação CC regulada continuamente ajustável de 0-24 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 CC regulada e ajustável de ±2V-±10V (corrente máxima de saída 0,5A).

2. Fonte de corrente constante: 0-20mA continuamente ajustável.

3.Fonte de pressão de ar: pressão de ar ajustável de 4-40KPa.

4.Instrumento de exibição:

1) Amperímetro: CC 20μA-200mA (amperímetro de cinco dígitos de nível militar de alta precisão, conversor A/D de 22 bits, precisão de teste de 0,06%);

2) Voltímetro: CC 200mV-20V (comutação de gama de três velocidades);

3) Frequência/tacómetro: f 0-9999Hz, n 0-9999 rpm;

4) Barómetro: 0-50KPa.

5. Regulador inteligente PID: múltiplas especificações de entrada e saída, com função de controlo de temperatura, incluindo ajuste de inteligência artificial e função de auto-ajuste de parâmetros, com precisão de controlo de temperatura de ±0,5°C.

6. Fonte de sinal: 1HZ-30HZ (ajustável), 1HZ-10KHZ (ajustável).

Ⅲ.  Placa de aquisição de dados de alto desempenho, placa de utilizador de desenvolvimento de microprocessador, software de sistema de medição de rede

1. Placa de aquisição de dados

A placa de aquisição de dados de plataforma experimental abrangente com sensor incorporado GL4000 adota soluções de nível industrial, medição de alta precisão e gama dinâmica, interface USB e indicadores funcionais essenciais, atendendo às seguintes funções:

1) Possui 8 entradas analógicas: 6 entradas de tensão de terminação única ou 3 entradas diferenciais, 2 entradas de corrente;

2) Resolução ADC: 12 bits;

3) Taxa máxima de amostragem: 100K/s (canal completo), canal único não inferior a 200K/s;

4) Com uma variedade de métodos de amostragem: amostragem temporizada, amostragem de comprimento fixo, amostragem num único passo, amostragem em tempo real;

5) Com funções de filtragem passa-baixo de entrada e proteção contra sobretensão;

6) Com 16 entradas e saídas digitais: 8 entradas e 8 saídas;

7) Suporta formas de onda: onda sinusoidal, onda quadrada, onda triangular, onda dente de serra, formas de onda arbitrárias, que podem ser recolhidas e ajustadas pelo software do computador anfitrião;

8) A frequência da forma de onda é ajustável: gama de 0 a 10000 Hz, mais de três canais, controlo do visor pelo software do computador anfitrião;

9) Suporta protocolos de comunicação 485 e Ethernet.

2. Placa de desenvolvimento de microprocessador Cortex-M3

Microcontrolador melhorado STM32F103VBT6, placa de avaliação completa da Embest. Simulador de programação para download e depuração de configuração, display LCD, JTAG, USB, CAN, 485, Ethernet, WIFI, UART, controlo de motores e outros periféricos.

3. Software do sistema

1) O software do sistema é utilizado com a placa de aquisição de dados para recolher e exibir dados experimentais (forma de onda) em tempo real, podendo realizar o processamento e análise estática e dinâmica dos dados;

2) Todos os dados de medição podem ser guardados e impressos em formato EXCEL;

3) Diversas formas de onda PID podem ser controladas com precisão, e os parâmetros e valores de saída PID podem ser alterados a qualquer momento. Possui a função de exibição em tempo real de diversas funções de controlo de forma de onda, tais como onda sinusoidal PID e onda quadrada PID, 4 ciclos de controlo, 8 amplitudes de controlo e exibição em tempo real das curvas de controlo;

4) Possui uma função de comunicação em rede, e o computador de trabalho pode comunicar com o servidor ou outros computadores para transmitir dados de medição experimental (forma de onda) em tempo real.

IV. Sensores e módulos experimentais

1. Sensores:

1) Sensor piezoelétrico: alcance ≤10KHz linear ±2%;

2) Sensor ultrassónico: alcance de 0 a 60 cm, precisão de ±2%;

3) Sensor de micro-ondas: distância de deteção de 3 a 8 m, ângulo de deteção de 360 graus sem ângulo morto;

4) Sensor de posição laser: alcance de ±4 mm;

5) Sensor fotoelétrico de velocidade: alcance de 2400 rpm, precisão de ±0,5%;

6) Sensor de deslocamento Hall: alcance de ±5 mm, precisão de ±2%;

7) Sensor de fibra ótica

8) Sensor de frequência cardíaca: ampliação de 300 vezes;

9) Sensor piroelétrico infravermelho: distância de deteção de 2 m;

10) Sensor de gás: alcance de 50 a 2000 ppm (álcool);

11) Resistência da platina Pt100 (T/S): intervalo de 0 a 800°C, linear ±2%, sistema de três fios;

12) Sensor acelerómetro giroscópio de seis eixos integrado: MPU-6050;

13) Sensor de movimento integrado: LIS344ALH;

14) Sensor de temperatura integrado: AD22105ARZ;

15) Sensor visual: câmara industrial CMOS.

2. Módulos experimentais:

Módulo experimental de sensor piezoelétrico, módulo experimental de sensor ultrassónico, módulo experimental de sensor de micro-ondas, módulo experimental de sensor laser, módulo experimental de sensor fotoelétrico, módulo experimental de sensor Hall, módulo experimental de sensor de fibra ótica, módulo experimental de sensor de frequência cardíaca, módulo experimental de sensor piroelétrico infravermelho, módulo experimental de sensor de gás, módulo experimental de sensor acelerómetro giroscópio de seis eixos integrado, módulo experimental de sensor de movimento integrado, módulo experimental de sensor de temperatura integrado, módulo experimental de filtro de deteção de deslocamento de fase, etc.

Unidade de medição e controlo de velocidade e vibração de nível industrial: fonte de vibração de 1HZ a 30HZ (ajustável); fonte de rotação de 0 a 2400 rpm (ajustável), pulso de saída da fonte de rotação e sinal padrão industrial.

Unidade de controlo de temperatura: fonte de aquecimento<200°C (ajustável), intervalo de controlo de temperatura: temperatura ambiente ~ 150°C, podendo realizar a configuração e o controlo de qualquer temperatura.

Plataforma de sensor visual: câmara industrial CMOS, 1 milhão de pixéis, taxa de fotogramas de 60 fotogramas por segundo, distância focal da objetiva de 50 mm, distância focal ajustável. Reconhecimento de cores, reconhecendo pelo menos 5 cores; reconhecimento de formas, reconhecendo pelo menos triângulos, quadrados, retângulos, círculos e outros objetos; reconhecimento de letras digitais, reconhecendo com precisão todos os algarismos árabes e letras pinyin; reconhecimento de código QR; reconhecimento do tamanho da peça de trabalho, reconhecendo a forma e o tamanho de triângulos, quadrados, retângulos, círculos e outros objetos; reconhecimento de seguimento de características, acompanhando o movimento de objetos em tempo real para formar uma trajetória precisa, acompanhando e registando várias cores, como pontos e superfícies; reconhecimento de matrículas de veículos; reconhecimento facial.

Ⅴ. Projetos Experimentais

1. Experiência com sensor integrado

1) Experiência multidimensional de medição de ângulo e vibração baseada em sensor acelerómetro de giroscópio de seis eixos integrado

2) Experiência de medição de movimento e vibração baseada em sensor de movimento integrado

3) Experiência de medição e controlo de temperatura baseado em sensor de temperatura integrado

2. Experiência com sensor inteligente

1) Experiência inteligente de medição de offset e pressão de sensor de fibra ótica baseado em microprocessador Cortex-M3

2) Experiência inteligente de medição de deslocamento de sensores Hall baseado em microprocessador Cortex-M3

3) Experiência inteligente de medição de distância de sensores ultrassónicos baseada em microprocessador Cortex-M3

4) Experiência inteligente de medição de distância de sensores de micro-ondas e deteção de objetos baseada em microprocessador Cortex-M3

5) Experiência inteligente de medição de distância de sensores laser baseada em microprocessador Cortex-M3

3. Experiência com sensor de rede

1) Experiência de medição de velocidade de rede de sensores fotoelétricos baseada em Ethernet

2) Experiência de medição de frequência cardíaca de rede de sensores de frequência cardíaca baseada em Ethernet

3) Experiência de medição de distância em rede de sensores infravermelhos baseada em Ethernet

4) Experiência de medição de gás (álcool) baseada em rede de sensores de gás Ethernet

5) Experiência de medição de vibração em rede de sensores piezoelétricos baseada em Ethernet

4. Experiência de desempenho de ponte de braço único com extensómetro de folha metálica

5. Experiência de desempenho de meia ponte com extensómetro de folha metálica

6. Experiência de desempenho de ponte completa com extensómetro de folha metálica

7. Experiência de comparação de desempenho de braço único, meia ponte e ponte completa com extensómetro de folha metálica

8. Experiência de influência da temperatura com extensómetro de folha metálica

9. Aplicação de ponte completa CC - experiência em balança eletrónica

10. Aplicação de ponte completa CA - experiência em medição de vibração

11. Experiência de medição de pressão de sensor de pressão piezoresistivo de silício difuso

12. Experiência de desempenho de transformador diferencial

13. Experiência sobre a influência da frequência de excitação nas características do transformador diferencial

14. Experiência sobre resíduo de ponto zero Compensação diferencial de tensão de transformadores

15. Aplicação de transformador diferencial - experiência de medição de vibração

16. Experiência de característica de deslocamento de sensor capacitivo

17. Experiência de característica dinâmica de sensor capacitivo

18. Experiência de característica de deslocamento de sensor de correntes parasitas

19. Experiência sobre a influência do material do corpo medido nas características do sensor de correntes parasitas

20. Experiência sobre a influência do tamanho da área do corpo medido nas características do sensor de correntes parasitas

21. Experiência de medição de vibração de sensor de correntes parasitas

22. Experiência de medição de velocidade de sensor de correntes parasitas

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