1、THSCCG-2 型 傳感器檢測技術實訓裝置 簡介、概述“ THSCCG-2 型傳感器檢測技術實訓裝置”完全采用實用的傳感器元部件，模塊化設計。緊密結合現(xiàn)代傳感器和檢測技術的發(fā)展，使學員對傳感器和檢測技術的現(xiàn)狀和未來有教為全面 的了解和認識。不僅適合職業(yè)教育的檢測技術、儀器儀表以及自動控制等專業(yè)的實訓，而且也 適用工業(yè)電氣、機電一體化機電設備安裝、電動電氣等方面的技術人員培訓。二、設備構成實訓裝置由主控臺、傳感器及信號處理實訓模塊、數(shù)據(jù)采集卡組成。1. 實訓臺部分(1) 四組直流穩(wěn)壓電源：+24V、土 12V、+5V、05V可調，有短路保護功能(2) 恒流源：020mA!續(xù)可調，最大輸出電壓

2、12V(3) 數(shù)字式直流電壓表：量程 020V,分為200mV 2V、20V三檔、精度0.5級(4) 數(shù)字式直流毫安表：量程 020mA三位半數(shù)字顯示、精度 0.5級，有內側外測功能(5) 頻率/轉速表：頻率測量范圍 19999Hz,轉速測量范圍19999rpm(6) 計時器：09999s,精確到0.1s(7) PID 調節(jié)儀：多種輸入輸出規(guī)格,人工智能調節(jié)以及參數(shù)自整定功能,先進控制算法2. 實訓模塊(1) 溫度傳感器實訓模塊(2) 轉速傳感器實訓模塊(3) 液位 /流量傳感器實訓模塊：(4) 金屬應變傳感器實訓模塊(5) 氣敏、濕敏傳感器實訓模塊(6) 紅外傳感器實訓模塊(7) 超聲位移傳

3、感器實訓模塊(8) 增量式編碼器實訓模塊(9) 光柵位移傳感器實訓模塊(10) 傳感信號調理 /轉換實訓模塊3. 數(shù)據(jù)采集卡及軟件高速 USB 數(shù)據(jù)采集卡：含 4 路模擬量輸入, 2 路模擬量輸出, 8 路開關量輸入輸出,14位A/D 轉換, A/D 采樣速度最大 400kHz。上位機軟件： 本軟件配合 USB 數(shù)據(jù)采集卡使用, 實時采集數(shù)據(jù), 對數(shù)據(jù)進行動態(tài)或靜態(tài)處 理和分析,雙通道虛擬示波器、虛擬函數(shù)信號發(fā)生器、腳本編輯器等功能。三、實訓內容本裝置的實訓項目共 23 項,涉及壓力、位移、溫度、轉速、濃度等常見物理量的檢測。通 過這些實訓項目,使學生能夠更全面的學習和掌握信號傳感、信號處理、

4、信號轉換、的整個過 程。一、I/V 、 F/V 信號轉換二、數(shù)據(jù)采集卡 A/D、D/A 轉換三、直流電機驅動四、金屬應變傳感器的應用電子秤五、擴散硅壓阻壓力傳感器液位測量六、渦輪流量計流量測定七、霍爾傳感器轉速測量八、磁電傳感器轉速測量九、光電傳感器轉速測量十、智能調節(jié)儀轉速控制十一、集成溫度傳感器的溫度測量十二、銅電阻溫度測量十三、熱電偶溫度測量十四、熱電偶冷端溫度補償十五、PID 調節(jié)儀溫度控制十六、酒精檢測十七、濕度檢測十八、紅外檢測十九、超聲波位移測量二十、增量式光電編碼器角位移測量二十一、長光柵線位移測量二十二、開關量檢測一 1/V、F/V 轉換一、實訓目的了解l/V、F/V信號轉換

5、的原理與應用。二、實訓儀器信號轉換模塊、轉動源三、相關原理在控制系統(tǒng)及測量設備中，對電流信號進行數(shù)字測量時，首先需將電流轉換成電壓，然后由數(shù)字電壓表進行測量。有些傳感器直接輸出是脈沖信號，為了轉化成國際電工委員會（IEC）使用的統(tǒng)一標準信號，需要對傳感器輸出的脈沖信號進行頻率-電壓轉換。下圖為用運放構成的I/V轉換電路，轉換范圍為 020mA和010V。圖1-1 I/V轉換原理圖四、實訓內容與操作步驟1、打開實訓臺電源，將土 15V直流穩(wěn)壓電源接入信號轉換模塊。2、 在I/V轉換的輸入端輸入 020mA用直流電壓表測量輸出的電壓值，每隔2mA記錄一 次數(shù)據(jù)。3、 調節(jié)轉動源轉速，將光電傳感器輸

6、出的脈沖信號接到F/V轉換的輸入端，用頻率/轉速表的頻率檔測量脈沖信號頻率，直流電壓表測量輸出的電壓值，每隔20Hz記錄一次數(shù)據(jù)。五、實訓報告1.根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，得出I/V , F/V轉換的輸入輸出范圍和轉換精度。二 A/D 與 D/A 轉換一、實訓目的1通過實訓了解模擬量通道中模數(shù)轉換與數(shù)模轉換的實現(xiàn)方法。二、實訓儀器1THBXD 數(shù)據(jù)采集卡一塊 （含 37芯通信線、 16芯排線和 USB 電纜線各 1 根）2PC 機 1臺（含上位機軟件“ THSRZ ”）三、實訓內容與操作步驟1輸入一定值的電壓，測取模數(shù)轉換的特性，并分析之；2在上位機輸入一十進制代碼，完成通道的數(shù)模轉換。3. 啟動實訓臺

7、的“電源總開關”，打開+5、土 15V電源。將“穩(wěn)壓源 05V ”輸出端連接 到“數(shù)據(jù)采集接口單元“的“ AD1 ”通道 ,同時將采集接口單元的“ DA1 ”輸出端連接到接口單 元的“ AD2 ”輸入端；4. 將“穩(wěn)壓源05V ”的輸出電壓調節(jié)為 1V ;5. 啟動計算機，在桌面雙擊圖標“ THSRZ ”軟件，在打開的軟件界面上點擊“開始采集” 按鈕；6. 點擊軟件“系統(tǒng)”菜單下的“ AD/DA 實驗”，在 AD/DA 實驗界面上點擊“開始 /停止”按鈕，觀測采集卡上 AD 轉換器的轉換結果，在輸入電壓為 1V 時應為 0000001100011101（其中 后幾位將處于實時刷新狀態(tài) ）。調節(jié)

8、階躍信號的大小，然后繼續(xù)觀AD 轉換器的轉換結果，并與理論值 （詳見本實驗附錄 ） 進行比較；7根據(jù)DA轉換器的轉換規(guī)律（詳見本實驗附錄），在DA部分的編輯框中輸入一個 10進制 或 16 進制數(shù)據(jù)，然后虛擬示波器上觀測 DA 轉換值的大?。? 實驗結束后，關閉腳本編輯器窗口，退出實驗軟件。四、附 錄1數(shù)據(jù)采集卡本實訓臺采用了 THBXD 數(shù)據(jù)采集卡。它是一種基于 USB 總線的數(shù)據(jù)采集卡，卡上裝有 14Bit分辨率的A/D轉換器和12Bit分辨率的D/A轉換器，其轉換器的輸入量程均為土10V、輸出量程均為土 5V。該采集卡為用戶提供 4路模擬量輸入通道和 2路模擬量輸出通道。其主要特 點有：

9、1）支持 USB1.1 協(xié)議，真正實現(xiàn)即插即用2）400KHZ14位A/D轉換器，通過率為 350K , 12位D/A轉換器，建立時間 10卩s3）4 通道模擬量輸入和 2 通道模擬量輸出4）8k 深度的 FIFO 保證數(shù)據(jù)的完整性5）8 路開關量輸入， 8 路開關量輸出2. AD/DA 轉換原理數(shù)據(jù)采集卡采用“ THBXD ” USB 卡，該卡在進行 A/D 轉換實驗時，輸入電壓與二進制的 對應關系為： -1010V 對應為 0 16383（A/D 轉換為 14位）。其中 0V 為 8192。其主要數(shù)據(jù)格 式如下表所示 （采用雙極性模擬輸入 ）：輸入AD原始碼（二進制）AD原始碼（十六進制）

10、求補后的碼（十進制）正滿度01 1111 1111 11111FFF16383正滿度1LSB01 1111 1111 11101FFE16382中間值（零點）00 0000 0000 000000008192負滿度+1LSB10 0000 0000 000120011負滿度10 0000 0000 000020000而DA轉換時的數(shù)據(jù)轉換關系為：-55V對應為04095（D/A轉換為12位），其數(shù)據(jù) 格式（雙極性電壓輸出時）為：輸入D/A數(shù)據(jù)編碼正滿度1111 1111 1111正滿度1LSB1111 1111 1110中間值（零點）1000 0000 0000負滿度+1LSB0000 000

11、0 0001負滿度0000 0000 00003 編程實現(xiàn)測試信號的產(chǎn)生利用上位機的“腳本編程器”可編程實現(xiàn)各種典型信號的產(chǎn)生，如正弦信號，方波信號, 斜坡信號，拋物線信號等。其函數(shù)表達式分別為：1）正弦信號平2兀y 二 As in （t:）, T -2）方波A0蘭t叮y =0蘭 t 3 thentx=0波形限幅end ifWriteData op ,1數(shù)據(jù)從采集卡的 DA1 端口輸出退出函數(shù)end subsub Finalize (arg)WriteData 0 ,1 end sub 通過改變變量 tx、a 的值可改變拋物線的上升斜率。 其它典型信號的編程請參考 THSRZ 上位機安裝目錄下

12、的 “ VBS 腳本程序 計算機控制技術” 目錄內參考示例程序。二直流電機驅動一、實訓目的了解PWM調制、直流電機驅動電路的工作原理。二、實訓設備轉動源、信號轉換模塊，05V直流穩(wěn)壓電源、頻率轉速表、直流電壓表三、相關原理直流電機在應用中有多種控制方式，在直流電機的調速控制系統(tǒng)中，主要采用電樞電壓控 制電機的轉速與方向。功率放大器是電機調速系統(tǒng)中的重要部件，它的性能及價格對系統(tǒng)都有重要的影響。過去的功率放大器是采用磁放大器、交磁放大機或可控硅 （晶閘管）?，F(xiàn)在基本上采用晶體管功率放大器。PWM功率放大器與線性功率放大器相比，有功耗低、效率高，有利于克服直流電機的 靜摩擦等優(yōu)點。PWM調制與晶體

13、管功率放大器的工作原理：圖3-1 PWM的控制電路上圖所示為SG3525為核心的控制電路，SG3525是美國Silicon General公司生產(chǎn)的專用PWM控制集成芯片，其內部電路結構及各引腳如圖57-2所示，它采用恒頻脈寬調制控制方案，其內部包含有精密基準源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護電路等。 調節(jié)Ur的大小，在A、B兩端可輸出兩個幅度相等、頻率相等、相位相互錯開180度、占空比可調的矩形波（即 PWM信號）。它適用于各開關電源、斬波器的控制。圖3-2SG3525內部結構四、實訓內容與操作步驟1、將實訓臺直流電源連接到信號轉換實驗模塊2、 打開實訓臺電源，05V直流穩(wěn)壓

14、電源接入直流電機驅動電路得輸入端，輸出端接轉動 源224V輸入。光電傳感器輸出接轉速 /頻率表3、 調節(jié)直流穩(wěn)壓電源， 記錄直流電機得啟動電壓，待電機轉動平穩(wěn)后記下電機轉速對應的驅動電壓，填入下表Vi n(V)n (rpm)啟動五、實訓報告1、根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)，作Vin n曲線四金屬應變傳感器應用電子秤、實訓目的:了解金屬箔式應變片的應變效應，掌握電子秤的結構組成。二、實訓儀器：實訓臺、應變傳感器實驗模塊、托盤、砝碼、萬用表(自備)。三、相關原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應變效應，描述電 阻應變效應的關系式為： R/R=K & ,式中 R/R為電阻絲電阻

15、相對變化，K為應變靈敏系數(shù), = 1/1為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應變敏感組件，如圖1-1所示，四個金屬箔應變片分別貼在彈性體的上下兩側，彈性體受到壓力發(fā)生 形變，應變片隨彈性體形變被拉伸，或被壓縮。圖4-1將受力性質相同的兩只應變片接到電橋的對邊，不同的接入鄰邊，組成全橋測量電路，如圖4-2,當應變片初始值相等，變化量也相等時，其橋路輸出：Uo=KE (4-1 )接主控箱 一電源輸出電涼輛出掛救顯表 u3地圖4-2應變傳感器實驗模塊+ERWRW4四、實訓內容與操作步驟1. 應變傳感器已安裝在應變傳感器實驗模塊上，可參考圖4-1。2 差動放大器調零，將差

16、動放大電路輸入端Ui短接并接地，調節(jié) Rw4，使差動放大電路輸出Uo2為零。3.按圖4-2接線，將受力相反（一片受拉，一片受壓）的兩對應變片分別接入電橋的鄰邊。4加托盤后電橋調零，將托盤加在應變傳感器上，調節(jié)Rw1，使差動放大電路輸出Uo2為零。5. 將200g砝碼全部加到托盤內，調節(jié)Rw2，使模塊輸出 Uo2為0.2V （選擇直流電壓表2V檔），將砝碼全部移出，觀察模塊輸出Uo2是否為零，如不為零重復步驟2、3、4、56. 在應變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值， 依次增加砝碼和讀取相應的數(shù)顯 表值，直到200g砝碼加完，計下數(shù)顯表值，填入下表4-1，在托盤內放一未知物（重量小于1k

17、g）, 測出其重量。關閉電源。表4-1重量（g）電壓（mV）五、實訓報告根據(jù)記錄表4-1的數(shù)據(jù)，計算電子秤的靈敏度L= U/ W，非線性誤差S f3五擴散硅壓力傳感器液位測量、實訓目的1了解擴散硅壓力傳感器測量液位的基本原理;2 學習擴散硅壓力傳感器特性與應用。1. 應變傳感器實驗模塊；2. JCY-3液位、流量檢測模塊。三、相關原理在具有壓阻效應的半導體材料上用擴散或離子注入法， 感器如下圖所示：在此元件的一個方向上加偏置電壓形成電流、實訓儀器摩托羅拉公司設計出 X形硅壓力傳 i，當有剪切力作用時，在垂直Uo*電盤一一電流方向將會產(chǎn)生電場變化 E mW “i，該 電場的變化引起電位變化，則在

18、端可得到被 與電流垂直方向的兩測壓力引起的輸出電壓Uo。U。= d E 二d 擰 i 式中d為元件兩端距離。圖5-1 MPX10傳感器工作原理圖本實驗裝置選擇的是摩托羅拉公司的100kPa;有4個引出腳，1腳接地、 輸出為正；P1P2時,P2為大氣壓強。傳感器本身沒有調零功能，而且輸出信號為mV級，需要對信號進行調零和放大處理。四、實訓內容與操作步驟1. （實驗前檢查各水箱內是否有雜物，若有，應將流量計兩端軟管擰開，并向水箱內注水沖走雜物，以免堵塞流量計）將JCY-3液位、流量檢測裝置的液位水箱出水閥門打開（出水閥門在機箱內，豎向為開，橫向為關），通過液位水箱和出水閥門向儲水箱注水，注滿但不要

19、溢出；隨后關閉液位水箱出水閥門并打開液位水箱進水閥門（橫向為開，豎向為關）。2. 打開主控臺電源，這里選擇 +6V作為傳感器電源，調節(jié)直流穩(wěn)壓電源的“電壓選擇”旋 鈕到土 6V，并將“ +”的輸出接JCY-3液位、流量檢測裝置“傳感器電源”。3. 將土 15V直流穩(wěn)壓電源接至應變傳感器實驗模塊，調節(jié)Rw3到適當位置，將輸入 Ui 短路，調節(jié)Rw4使差分放大電路輸出“ Uo2 ”為0。（選擇直流電壓表 200mV觀察）4. 如圖36-2，拿掉短路線，將+6V直流穩(wěn)壓電源接到調零 Rw1兩端，JCY-3液位、流量 檢測裝置的“ LT輸出”正端接Rw1中間抽頭（串接了一個電阻），“LT輸出”接差分電

20、路輸入 端“ Ui”調節(jié)Rw1使“ Uo2”為0。（選擇直流電壓表 200mV觀察）5. 將24V直流穩(wěn)壓電源輸出，接到JCY-3液位、流量檢測裝置“電機 M電源”。液位水箱注滿水后將電機電源斷開。6調節(jié)液位水箱出水閥使其有一個小的開度，讓液位水箱的液位慢慢回落，每隔5mm記錄“ Uo2 ”輸出電壓值（選擇直流電壓表20V觀察），并將實驗結果填入下表。H ( mmUo2( V)表5-1五、實訓報告根據(jù)表5-1所記錄實驗數(shù)據(jù)，繪制 U02（V）- H （mm實驗曲線，并計算非線性誤差。應變傳感器實驗模塊捲主控箱接數(shù)縣表 電源齡出va地 Jczi-(3-izzh/U Rm11 I 卜珀4Rl;I

21、i*1+15V GND -15VQ ORumRl?RM逼2JCY-3搜桓/源童桂H裝1Orwj OzC丿 RW3Rwj圖5-2液位測量接線圖六渦輪流量傳感器流量測定、實訓目的1了解渦輪流量傳感器基本原理；2 學習渦輪流量傳感器的特性與應用。二、實訓儀器1. JCY-3液位、流量檢測裝置；三、相關原理1. 工作原理渦輪流量計的工作基于力矩平衡原理。當流體經(jīng)過傳感器時，推動葉輪轉動，在流量一定 的情況下，葉輪的力矩和阻力矩保持平衡，葉輪轉速保持一定。傳感元件發(fā)出與流量有關的電脈沖信號，經(jīng)前置放大器放大，配用顯示儀表，即可測量流經(jīng)管道的流量。2. LWGY型渦輪流量計參數(shù)本實訓裝置采用的 LWGY型

22、渦輪流量傳感器的檢測原理 是基于磁阻效應。當葉輪上的葉片隨著葉輪轉動時，檢測器中 的磁路磁阻就發(fā)生周期性變化，從而在檢測器線圈兩端感應出與流量成正比的電脈沖信號，其原理結構如右圖所示。輸出 引線為三線制，工作電源直流5V，輸出脈沖信號。公稱通徑36mm，量程0.10.6m /h。精度等級1%。四、實訓內容與操作步驟圖6-1渦輪流量計原理結構圖（出水閥門在機箱內，豎向為開,1.將JCY-3液位、流量檢測裝置的液位水箱出水閥門打開（實驗前檢查各水箱內橫向為關），通過液位水箱和出水閥門向儲水箱注水，注滿但不要溢出。是否有雜物，若有，應將流量計兩端軟管擰開，并向水箱內注水沖走雜物，以免堵塞流量計）2.

23、 打開主控臺電源，將 24V直流穩(wěn)壓電源輸出接到 JCY-3液位、流量檢測裝置“電機 M 電源”。打開液位水箱進水閥門（橫向為開，豎向為關） ，JCY-3液位、流量檢測裝置“傳感器 電源”接主控臺“ +5V ”，“LF ”輸出接頻率/轉速表（選擇頻率），待讀數(shù)穩(wěn)定后，關閉液位水 箱的出水閥門，同時按下記時器的“復位”按鈕，開始記時。3. 直到液位水箱注滿水并開始溢流（液位水箱中的鐵管為溢流孔）時再按一下記時器“復位”按鈕，停止記時，記下此注滿液位水箱的時間t1。4. 打開液位水箱的出水閥門待液位水箱的水位為零，調整液位水箱進水閥門的開度， 使“頻 率/轉速”表顯示下調 20Hz，關閉液位水箱的

24、出水閥門并同時按下記時器的“復位”按鈕，開始記時，直到液位水箱注滿水并開始溢流（液位水箱中的鐵管為溢流孔）時再按一下記時器“復 位”按鈕，停止記時，記下此注滿液位水箱的時間t2。5.重復步驟 4直到“ LF”輸出在100Hz左右，將輸出頻率和對應的注水時間填入下表。F (Hz)t (s)五、實訓報告根據(jù)表 6-1 所記錄實驗數(shù)據(jù)和液位水箱的容積 2.8L ，計算流量傳感器輸出頻率對應的流量 Q (m3/h),并繪制F ( Hz) - Q ( m3/h)實驗曲線，并計算非線性誤差。七霍爾測速、實訓目的:了解霍爾組件的應用一一測量轉速。實訓儀器:霍爾傳感器、+5V、+4、土 6、土 8、土 10V

25、直流電源、轉動源、頻率 /轉速表。三、相關原理;利用霍爾效應表達式：Uh = KhIB，當被測圓盤上裝上 N只磁性體時，轉盤每轉一周磁場變化N次，每轉一周霍爾電勢就同頻率相應變化，輸出電勢通過放大、整形和計數(shù)電路就可以 測出被測旋轉物的轉速。四、實訓內容與操作步驟1 安裝根據(jù)圖7-1，霍爾傳感器已安裝于傳感器支架上，且霍爾組件正對著轉盤上的磁鋼。轉盤褐爾尢件電機* 占1存7:2. 將+5V電源接到三源板上“霍爾”輸出的電源端，“霍爾”輸出接到頻率/轉速表(切換到測轉速位置)。3打開實訓臺電源，選擇不同電源+4V、+6V、+8V、+10V、12V ( 6)、16V ( 8)、20V ( 10)、

26、24V驅動轉動源，可以觀察到轉動源轉速的變化，待轉速穩(wěn)定后記錄相應驅動電 壓下得到的轉速值。也可用示波器觀測霍爾元件輸出的脈沖波形。表7-1電壓(V)+4V+6V+8V+10V12V16V20V24V轉速(rpm)五、實訓報告1.分析霍爾組件產(chǎn)生脈沖的原理。2根據(jù)記錄的驅動電壓和轉速，作V-RPM曲線。八磁電式傳感器的測速一、實訓目的：了解磁電式傳感器的原理及應用。二、實訓儀器：轉動源、磁電感應傳感器、+4、土 6、土 8、土 10V直流電源、頻率/轉速表、示波器三、相關原理：磁電感應式傳感器是以電磁感應原理為基礎，根據(jù)電磁感應定律，線圈兩端的感應電動勢d半d正比于線圈所包圍的磁通對時間的變化

27、率，即eW 其中W是線圈匝數(shù)，線dtdt圈所包圍的磁通量。若線圈相對磁場運動速度為v或角速度，則上式可改為e=-WBI v或者e=-WBS，I為每匝線圈的平均長度；B線圈所在磁場的磁感應強度；S每匝線圈的平均截面積。四、實訓內容與操作步驟1 按下圖安裝磁電感應式傳感器。傳感器底部距離轉動源45mm(目測)，磁電式傳感器的兩根輸出線接到頻率/轉速表。2打開實訓臺電源，選擇不同電源+4V、+6V、+8V、+10V、12V ( 6)、16V ( 8)、20V ( 10)、24V驅動轉動源(注意正負極，否則燒壞電機)，可以觀察到轉動源轉速的變化，待轉速穩(wěn)定后，記錄對應的轉速，也可用示波器觀測磁電傳感器

28、輸出的波形。表8-1電壓(V)+4V+6V+8V+10V12V16V20V24V轉速(rpm)五、實訓報告1 分析磁電式傳感器測量轉速原理。2 根據(jù)記錄的驅動電壓和轉速，作V-RPM曲線。九 光電轉速傳感器的轉速測量一、實訓目的：了解光電轉速傳感器測量轉速的原理及方法。二、實訓儀器：轉動源、光電傳感器、直流穩(wěn)壓電源、頻率/轉速表、示波器三、相關原理：光電式轉速傳感器有反射型和透射型二種，本實驗裝置是透射型的，傳感器端部有發(fā)光管 和光電池，發(fā)光管發(fā)出的光源通過轉盤上的孔透射到光電管上，并轉換成電信號，由于轉盤上 有等間距的6個透射孔，轉動時將獲得與轉速及透射孔數(shù)有關的脈沖，將電脈計數(shù)處理即可得

29、到轉速值。四、實訓內容與操作步驟1 光電傳感器已安裝在轉動源上，如下圖所示。+5V電源接到三源板“光電”輸出的電源端，光電輸出接到頻率/轉速表的“ fin”。2. 打開實訓臺電源開關，用不同的電源驅動轉動源轉動，記錄不同驅動電壓對應的轉速， 填入下表，同時可通過示波器觀察光電傳感器的輸出波形。圖9-1驅動電壓V(V)4v6v8v10v12v16v20v24v轉速n(rpm)五、實訓報告1 根據(jù)測的驅動電壓和轉速，作V-n曲線。并與其他傳感器測得的曲線比較。十智能調節(jié)儀轉速控制一、實訓目的：了解霍爾傳感器的應用以及檢測系統(tǒng)的組成。二、實訓儀器：智能調節(jié)儀、轉動源。三、相關原理：利用霍爾傳感器檢測

30、到的轉速頻率信號經(jīng)F/V轉換后作為轉速的反饋信號，該反饋信號與智能調節(jié)儀的轉速設定比較后進行數(shù)字PID運算，調節(jié)電壓驅動器改變直流電機電樞電壓，使電機的轉速逐漸趨近設定轉速 （設定值1500轉/分一2500轉/分）。轉速控制原理框圖如下圖10-1所示。智能調節(jié)儀圖 10-1四、實訓內容與操作步驟1.選擇智能調節(jié)儀的控制對象為轉速，并按圖10-2接線。開啟控制臺總電源，打開智能調節(jié)儀電源開關。2按住 沖3秒以下，進入智能調節(jié)儀 A菜單，儀表靠上的窗口顯示“ 和”，靠下窗口顯 示待設置的設定值。當 LOCK等于0或1時使能，設置轉速的設定值，按“ 弋”可改變小數(shù)點 位置，按 或鍵可修改靠下窗口的設

31、定值（參考值 15002500）。否則提示“ LCK”表示已 加鎖。再按7 3秒以下，回到初始狀態(tài)。4按住 矽3秒以上，進入智能調節(jié)儀 B菜單，靠上窗口顯示“ 如”，靠下窗口顯示待 設置的上限報警值。按“”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的上限報警值。上限報警時儀表右上“ AL1 ”指示燈亮。（參考值5000）。5繼續(xù)按鋌汁鍵3秒以下，靠上窗口顯示“ ATU”，靠下窗口顯示待設置的自整定開關， 控制轉速時無效。6.繼續(xù)按鍵3秒以下，靠上窗口顯示“P”，靠下窗口顯示待設置的比例參數(shù)值，按“ ”可改變小數(shù)點位置，按 血或鍵可修改靠下窗口的比例參數(shù)值。7繼續(xù)按I鍵3秒以下，靠上窗口顯示“I”，

32、靠下窗口顯示待設置的積分參數(shù)值，按“ ”可改變小數(shù)點位置，按 血或鍵可修改靠下窗口的積分參數(shù)值。&繼續(xù)按I鍵3秒以下，靠上窗口顯示“LCK”，靠下窗口顯示待設置的鎖定開關， 按邕 或鍵可修改靠下窗口的鎖定開關狀態(tài)值， “ 0”允許A、B菜單，“1 ”只允許A菜單，“ 2”禁 止所有菜單。繼續(xù)按 “ |鍵3秒以下，回到初始狀態(tài)。9.經(jīng)過一段時間（20分鐘左右）后，轉動源的轉速可控制在設定值，控制精度土2%。6學生可根據(jù)自己的理解設定 P、I相關參數(shù)，并觀察轉速控制效果。五、實訓報告1 簡述轉速控制原理并畫出其原理框圖。智能調節(jié)儀日日.日,H (ouj ) 舊日日日I眇PtlOOu調節(jié)儀電源輸入選

33、擇輸出愉出轉動源圖 10-2PT1OO繼電器 輸出0-220V U輸出輸入按地十一集成溫度傳感器溫度測量一、實訓目的：了解常用的集成溫度傳感器（AD590 ）基本原理、性能與應用。二、實訓儀器：智能調節(jié)儀、PT100、AD590、溫度源、溫度傳感器實驗模塊。三、相關原理：集成溫度傳感器AD590是把溫敏器件、偏置電路、放大電路及線性化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。其特點是使用方便、外圍電路簡單、性能穩(wěn)定可靠；不足的是測溫范圍較小、使用環(huán)境有一定的限制。AD590能直接給出正比于絕對溫度的理想線性輸出，在一定溫度下，相當于一個恒流源，一般用于一50C + 150C之間溫度測量。溫敏晶體管的集

34、電極電流恒定時， 晶體管的基極-發(fā)射極電壓與溫度成線性關系。為克服溫敏晶體管Ub電壓生產(chǎn)時的離散性、均采用了特殊的差分電路。本實驗儀采用電流輸出型集成溫度傳感器AD590，在一定溫度下，相當于一個恒流源。因此不易受接觸電阻、弓|線電阻、電壓噪聲的干擾，具有很好的線性特性。AD590的靈敏度（標定系數(shù)）為 1A/K，只需要一種+ 4V+ 30V電源（本實驗儀用+5V ）, 即可實現(xiàn)溫度到電流的線性變換，然后在終端使用一只取樣電阻（本實驗中為傳感器調理電路 單元中R2=100 Q）即可實現(xiàn)電流到電壓的轉換，使用十分方便。電流輸出型比電壓輸出型的測 量精度更高。四、實訓內容與操作步驟1.將溫度控制在

35、 50C，在另一個溫度傳感器插孔中插入集成溫度傳感器AD590。2將土 15V直流穩(wěn)壓電源接至溫度傳感器實驗模塊。溫度傳感器實驗模塊的輸出Uo2接主控臺直流電壓表。3. 將溫度傳感器模塊上差動放大器的輸入端Ui短接，調節(jié)電位器Rw4使直流電壓表顯示 為零。4. 拿掉短路線，按圖11-1接線，并將AD590兩端引線按插頭顏色 （一端紅色，一端藍色） 插入溫度傳感器實驗模塊中（紅色對應a藍色對應b）。5. 將R6兩端接到差動放大器的輸入Ui,記下模塊輸出 Uo2的電壓值。6.改變溫度源的溫度每隔 50C記下Uo2的輸出值。直到溫度升至1200C。并將實驗結果填 入下表。T (C)Uo2 (V)表

36、11-1五、實訓報告1由表11-1記錄的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)計算在此范圍內集成溫度傳感器的非線性誤差。接面板+5VR3R1 K2bUiR5I0 RT RUDITk1 1 1RllRw3El 2RIFRIBJC2UolHR20+皿KL9R21 -EZRiqRIOIR?j4Uo2摟直流電壓表 -E H1接面板地夕? RwlRw2Kw4圖 11-1十三智能調節(jié)儀溫度控制一、實訓目的：了解PID智能模糊+位式調節(jié)溫度控制原理。二、實訓儀器：智能調節(jié)儀、PT100、溫度源。三、相關原理：位式調節(jié)位式調節(jié)（ON/OFF ）是一種簡單的調節(jié)方式，常用于一些對控制精度不高的場合作溫度 控制，或用于報警。位式調節(jié)儀表用于溫

37、度控制時，通常利用儀表內部的繼電器控制外部的中 間繼電器再控制一個交流接觸器來控制電熱絲的通斷達到控制溫度的目的。PID智能模糊調節(jié)PID智能溫度調節(jié)器采用人工智能調節(jié)方式，是采用模糊規(guī)則進行PID調節(jié)的一種先進的新型人工智能算法，能實現(xiàn)高精度控制，先進的自整定（AT）功能使得無需設置控制參數(shù)。在誤差大時，運用模糊算法進行調節(jié)，以消除 PID飽和積分現(xiàn)象，當誤差趨小時，采用PID算法進行調節(jié)，并能在調節(jié)中自動學習和記憶被控對象的部分特征以使效果最優(yōu)化，具有無超調、 高精度、參數(shù)確定簡單等特點。溫度控制基本原理由于溫度具有滯后性，加熱源為一滯后時間較長的系統(tǒng)。本實驗儀采用PID智能模糊+位式雙重

38、調節(jié)控制溫度。用報警方式控制風扇開啟與關閉，使加熱源在盡可能短的時間內控制在 某一溫度值上，并能在實驗結束后通過參數(shù)設置將加熱源溫度快速冷卻下來，可節(jié)約實驗時間。當溫度源的溫度發(fā)生變化時，溫度源中的熱電阻PtIOO的阻值發(fā)生變化，將電阻變化量作為溫度的反饋信號輸給 PID智能溫度調節(jié)器，經(jīng)調節(jié)器的電阻-電壓轉換后與溫度設定值比較再 進行數(shù)字PID運算輸出可控硅觸發(fā)信號（加熱）和繼電器觸發(fā)信號（冷卻），使溫度源的溫度趨近溫度設定值。PID智能溫度控制原理框圖如下圖所示。晉動放人-測戰(zhàn)橋路-移和觸貫P】D智能溫浚調節(jié)裾Rt溫度件感器町7X向叮擰哇一22卜也熱器加熱源辭電器 21V*冷卸岡則圖12-

39、1 PID智能溫度控制原理框圖三、實訓內容與操作步驟1 在控制臺上的“智能調節(jié)儀”單元中“輸入”選擇“ PtIOO”，并按圖12-2接線。2將“ +24V輸出”經(jīng)智能調節(jié)儀“繼電器輸出”，接加熱器風扇電源，打開調節(jié)儀電源。3按住冷眄3秒以下，進入智能調節(jié)儀 A菜單，儀表靠上的窗口顯示“ 和”，靠下窗口顯示待設置的設定值。當 LOCK等于0或1時使能，設置溫度的設定值，按“崗”可改變小數(shù)點位置，按虛或鍵可修改靠下窗口的設定值。否則提示“】行”表示已加鎖。再按 1 3秒以下，回到初始狀態(tài)。4按住 沖3秒以上，進入智能調節(jié)儀 B菜單，靠上窗口顯示“ 如”，靠下窗口顯示待 設置的上限偏差報警值。按“

40、”可改變小數(shù)點位置，按邕或*鍵可修改靠下窗口的上限報警值。上限報警時儀表右上“ AL1 ”指示燈亮。（參考值0.5）5. 繼續(xù)按扳疔鍵3秒以下，靠上窗口顯示“ ATU”，靠下窗口顯示待設置的自整定開關， 按血、設置，“ 0”自整定關，“ 1”自整定開，開時儀表右上“ AT”指示燈亮。6. 繼續(xù)按$童丁鍵3秒以下，靠上窗口顯示“ dP”，靠下窗口顯示待設置的儀表小數(shù)點位數(shù)，按“ ”可改變小數(shù)點位置，按 血或鍵可修改靠下窗口的比例參數(shù)值。（參考值1）7. 繼續(xù)按7鍵3秒以下，靠上窗口顯示“ P”，靠下窗口顯示待設置的比例參數(shù)值，按“ ” 可改變小數(shù)點位置，按 血或鍵可修改靠下窗口的比例參數(shù)值。&繼

41、續(xù)按I鍵3秒以下，靠上窗口顯示“I”，靠下窗口顯示待設置的積分參數(shù)值，按“ ”可改變小數(shù)點位置，按 血或鍵可修改靠下窗口的積分參數(shù)值。9、 繼續(xù)按7 |鍵3秒以下，靠上窗口顯示“d”，靠下窗口顯示待設置的微分參數(shù)值，按“ ” 可改變小數(shù)點位置，按 血或鍵可修改靠下窗口的微分參數(shù)值。10、 繼續(xù)按$0鍵3秒以下，靠上窗口顯示“ T”，靠下窗口顯示待設置的輸出周期參數(shù)值， 按“切”可改變小數(shù)點位置，按或鍵可修改靠下窗口的輸出周期參數(shù)值。11、繼續(xù)按7鍵3秒以下，靠上窗口顯示“SC”，靠下窗口顯示待設置的測量顯示誤差休 正參數(shù)值，按“ ”可改變小數(shù)點位置，按 血或鍵可修改靠下窗口的測量顯示誤差休正參

42、 數(shù)值。（參考值0）12、 繼續(xù)按艇燈鍵3秒以下，靠上窗口顯示“ UP”，靠下窗口顯示待設置的功率限制參數(shù)值，按“ ”可改變小數(shù)點位置，按邕或鍵可修改靠下窗口的功率限制參數(shù)值。（參考值100%）13、 繼續(xù)按艇燈鍵3秒以下，靠上窗口顯示“ LCK ”，靠下窗口顯示待設置的鎖定開關，按 邕或鍵可修改靠下窗口的鎖定開關狀態(tài)值，“ 0”允許A、B菜單，“1”只允許A菜單，“ 2” 禁止所有菜單。繼續(xù)按 7 |鍵3秒以下，回到初始狀態(tài)。14、 設置不同的溫度設定值，并根據(jù)控制理論來修改不同的P、1、D、T參數(shù)，觀察溫度 控制的效果。五、實訓報告1.簡述溫度控制原理并畫出其原理框圖?？颇苷{節(jié)儀開O關Pt

43、lOOU調節(jié)儀電源輸入選擇輸出AC 220VIs 輸出U 輸入WPT100繼更器f 020#+24VGNDFT100度傳感器插孔圖 12-2十三 銅熱電阻溫度測量一、實訓目的了解銅熱電阻測溫基本原理與特性；二、實訓儀器智能調節(jié)儀、溫度源、溫度傳感器模塊、鉑熱電阻PtIOO、銅熱電阻Cu50、土 15V電源、數(shù)顯單元。三、相關原理銅熱電阻以金屬銅作為感溫元件。它的特點是：電阻溫度系數(shù)較大、價格便宜、互換性好、固有電阻小、體積大。使用溫度范圍是-50 C150 C,在此溫度范圍內銅熱電阻與溫度的關系是非線性的。如按線性處理，雖然方便，但誤差較大。通常用下式描述銅熱電阻的電阻與溫度 關系：Rt 二農(nóng)

44、 1 At Bt2 Ct3式中，Ro溫度為0C時銅熱電阻的電阻值，通常取Ro=5O Q或Ro=1OOQ ;Rt 溫度為tC時銅熱電阻的電阻值；t 被測溫度；A,B,C 為常數(shù)，當 Wioo=1.428 時,A= 4.28899 X 10-3C-1,B=-2.133X 10-7 C-2,C=1.233X 10-9 C-3。銅熱電阻體結構如圖48-1所示，通常用直徑 0.1mm的漆包線或絲包線雙線繞制，而后浸以酚醛樹脂成為一個銅電阻體，再用鍍銀銅線作引出線，穿過絕緣套管。銅電阻的缺點是電阻 率較低，電阻體的體積較大，熱慣性也較大，在100C以上易氧化，因此只能用于低溫以及無1-引出線2- 補償線阻

45、3-銅熱電阻絲4-弓|出線圖13-1銅熱電阻體結構銅熱電阻Cu50的電阻溫度特性（分度表）見表 13-1。表13-1銅熱電阻分度表（分度號：Cu50;單位：Q ）溫度（C）0123456789050. 0050.2150.4350.6450.8651.0751.2851.5051.7151.931052.1452.3652.5752.7853.0053.2153.4353.6453.8654.072054.2854.5054.7154.9255.1455.3555.5755.7856.0056.213056.4256.6456.8554.0757.2857.4957.7157.9258.145

46、8.354058.5658.7858.9959.2059.4259.6359.8560.0660.2760.495060.7060.9261.1361.3461.5661.7761.9862.2062.4162.636062.8463.0563.2763.4863.7063.9164.1264.3464.5564.767064.9865.1965.4165.6265.8366.0566.2666.4866.6966.968067.1267.3367.5467.7667.9768.1968.4068.6268.8369.009069.2669.4769.6869.9070.1170.3370.5

47、470.7670.9771.1810071.4071.6171.8372.0472.2572.4772.6872.8073.1171.3311073.5473.7573.9774.1874.4074.6174.8375.0475.2676.4712075.6875.9076.1176.3376.5476.7676.9777.1977.4077.62溫度傳感器實驗模塊四、實訓內容與操作步驟銅熱電阻Cu50調理電路如圖13-2所示。圖13-2銅熱電阻Cu50調理電路原理圖1 重復溫度控制實驗，將溫度源的溫度設定在500C，在溫度源另一個溫度傳感器插孔中插入Cu50溫度傳感器。2將土 15V直流穩(wěn)壓

48、電源接至溫度傳感器實驗模塊。溫度傳感器實驗模塊的輸出Uo2接主控臺直流電壓表。打開實訓臺及智能調節(jié)儀電源。3短接模塊上差動放大器的輸入端Ui，調節(jié)電位器Rw4使直流電壓表顯示為零。4. 拿掉短路線，按圖13-2接線，并將Cu50傳感器的三根引出線 (同顏色的兩個端子短接) 插入溫度傳感器實驗模塊中“ Rt”。兩端。并將 R7和一個100 Q電阻R6并聯(lián)。5將+5V直流電源接到電橋兩端，電橋輸出接到差動放大器的輸入Ui,調節(jié)平衡電位器Rw2，使輸出Uo2為0。6按實驗溫度控制實驗設置智能調節(jié)儀參數(shù)，改變溫度源的溫度每隔50C記下Uo2的輸出值，直到溫度升至1450C。并將實驗結果填入下表。T (

49、C)Uo2 (V)表 13-2五、實訓報告根據(jù)表13-2所記錄實驗數(shù)據(jù)，繪制Vo (V) - t (C)實驗曲線，并計算非線性誤差。十四 K型熱電偶測溫一、實訓目的：了解K型熱電偶的特性與應用二、實訓儀器：智能調節(jié)儀、PT100、K型熱電偶、溫度源、溫度傳感器實驗模塊。三、相關原理：熱電偶傳感器的工作原理熱電偶是一種使用最多的溫度傳感器，它的原理是基于1821年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應， 即兩種不同的導體或半導體 A或B組成一個回路，其兩端相互連接，只要兩節(jié)點處的溫度不同，一端溫度為T,另一端溫度為 T。，則回路中就有電流產(chǎn)生，見圖14-1（a）,即回路中存在電動勢，該電動勢被稱為熱電勢。圖 14-1（ a）兩種不同導體或半導體的組合被稱為熱電偶。當回路斷開時，在斷開處a，b之間便有一電動勢 Et，其極性和量值與回路中的熱電勢一致，見圖14-1 （ b），并規(guī)定在冷端，當電流由A流向B時，稱A為正極，B為負極。實驗表明，當Et較小時，熱電勢 Et與溫度差（T-T。）成正比，即Et=Sab（ T-To）（ 1）Sab為塞貝克系數(shù)，又稱為熱電勢率，它是熱電偶的最重要的特征量，其符號和大小取決于熱電極材料的相對特性。熱電偶的基本定律:（1）均質導體定律由一種均質導體組成的閉合回路，不論導體的截面積和長度如何，也不論各處的溫度分布 如何，都不能產(chǎn)生熱電