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智能化电工电子实训平台
发表时间：2022-11-08
智能化电工电子实训平台
一、实验内容要求
1、电工基础实验
1）基本电工仪表的使用
2）元件伏安特性的测绘
3）电位、电压的测定及电位图的绘制
4）基尔霍夫定律和叠加原理的验证
5）戴维南定理的验证
6）等效网络变换原理与实验测试
7）受控源实验
8）双口网络实验
9）典型电信号的观察与测量
10）RC一阶电路的响应与测试
11）二阶动态电路响应的研究
12）R、L、C元件阻抗特性的测定
13）回转器的特性测试
14）示波器的使用
15）双T网络的测试
16）RC选频网络特性测试
17）R、L、C串联谐振
18）用三表法测量交流电路等效参数
19）交流电路功率因数改善实验
20）互感电路测量实验
21）三相交流电路电压、电流的测量
22）三相电路功率的测量
23）功率因数的测量
24）相序的测量
25）三相异步电机Y/Δ起动
26）三相异步电机正、反转实验
27）三相异步电机顺序起动
28）能耗制动
2、模拟电子技术实验
1）晶体管共射极放大器
2）场效应管源极输出器
3）差动放大器
4）多级放大器的开环和闭环特性
5）集成运放的指标测试
6）集成运放组成的基本运算电路
7）波形发生器
8）集成功率放大器
3、数字电子技术实验
1）TTL与非门静态参数的测试
2）TTL与非门的动态测试
3）CMOS集成门电路的测试
4）加法器
5)数据选择器
6)触发器的功能测试
7)单脉冲发生器和移位寄存器
8)串行累加器
9)计数器、译码器和显示器
10)脉冲分配器及其应用
11)单稳态触发器
12)多谐振荡器
13)集成定时器的应用
14)A/D和D/A转换器
4、电工电子虚拟仿真实验
1）元件伏安特性的测绘
2）基尔霍夫定律和叠加原理的验证
3）戴维南定理的验证
4）RL.RC串联电路
5）一阶二阶电路的响应与测试
6）R.L.C元件阻抗特性的测定
7）交流电路参数的测定
8）正弦稳态交流电路相量及改善功率因数的研究
9）三相交流电路电压.电流.功率的测量
10）功率因数及相序的测量
5、电机拖动虚拟仿真实验
二、设备配置及参数要求
1、挂架：尺寸不小于1450×750×1600cm；重量小于200kg；实验桌：使用上述挂架，安装实验模块；实验台所含一体储物柜，用来存放实验所用导线等。
2、交流电源：容量不小于1.5KVA，输入三相五线制，380V/50Hz/3A；输出为三相0-430V连续可调，具有相间短路、线间短路、过流、过压、漏电保护等保护功能；具有计算机程控接口；
3、智能交流仪表：1）提供交流数字电压3只，精度0.5级，测量范围≧0-400V；2）提供交流数字电流3只，精度0.5级，测量范围≧0-2.5A；3）提供数字功率表、功率因数表3只，测量范围≧电压0-400V，电流0-2.5A；4）仪表采用微处理器设计，量程自动切换，功能可切换，真有效值测量，超量程自动报警；
4、双路恒压源：0-30V连续可调，最大输出电流：1A；具有短路保护和自动恢复功能，带监视仪表；
5、可调恒流源：0-200mA连续可调，0.00mA起调，3位半数显，开路保护；
6、智能直流仪表：提供数字直流电压表，1只：测量范围≧0-300V。数字直流电流表，1只：测量范围≧0-1.5A。量程可手动和自动切换，四位半数字显示，精度0.5级。采用数码开关调节量程，超量程保护功能；
7、实验模块配置要求：
1）可编程电阻箱：要求采用智能程控电阻箱，电阻范围：1Ω-9.999kΩ/2W可调，电阻精度0.5%，电阻分段×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ智能切换，通过面板设定输出电阻阻值，数字显示输出电阻，电阻功耗≥2W即断开保护。具有计算机程控接口；
2）功率因素提高电路：提供电感器/220V，0.47μF、4.7μF电容器/500V，25W白炽灯泡，可完成功率因数提高相关实验。
3）三相交流电路：提供三相灯泡负载电路，每相3个25W灯泡并联，每个灯泡都有控制开关，可完成三相不平衡负载实验，
4）交流电路：提供实验变压器、互感线圈和4组电流取样插座。
5）电路原理箱：提供基尔霍夫定律、叠加原理、戴维南定理、双T网络、串联谐振、一阶、二阶动态电路、4组电流取样插座和1个2kΩ/2W电位器。电路需满足实验要求。
6）受控源：提供受控源VCCS、CCVS电路，可完成四种受控源实验，以及负阻抗变换器电路和回转器电路等。
7）元件箱：提供电阻、电容、电感、电位器、二极管、稳压管等实验元件。
8）电源插座：提供220V/10A单相交流电源插座。
9）提供交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮等，完成电机控制实验。
10）模拟电子实验挂箱
交直流电源：提供0V.9V.14V和18V交流电源输出；2路-5V～+5V 可调直流信号源输出；+5V/1A.-5V/0.5A和±12V/0.5A直流稳压电源；8Ω扬声器。
提供单相整流和稳压电路、两级和负反馈放大器、集成运放及分列元件1等模拟电路实验模块。提供场效应管和差动放大电路。提供集成运放及分列元件2.可完成有源滤波电路实验、比较器电路实验和运算放大器性能指标测试实验。
11）数字电子实验挂箱
提供直流电源及电平指示.IC插座.数码显示及信号源.逻辑和数据开关等4块数字电路实验模块。
•直流稳压电源：+5V/1A.-5V/0.5A.±12V/0.5A及+3.3V/0.5A；
•2路三态逻辑笔；16路电平指示及逻辑分析仪接口；
•5V与3.3V直流工作电源切换开关；
•2路逻辑开关；12路数据开关；
•14P×3和16P×3 IC插座及其引出接线端；
•555时基电路：555芯片.8P IC插座及分列元件；
•4位静态数码显示电路（译码器为CD4511）；
•信号源：输出1Hz,2Hz,32Hz,1024Hz,1MHz,1k-10kHz连续可调方波信号源；
12）实验导线及配件：采用全封闭安全实验导线，导线柔软连接可靠。
13）数字存储示波器
技术参数：
（1）双通道+1个外触发通道，具有独立旋钮控制；
（2）带宽≥200MHz；实时采样率1GSa/S；垂直分辨率≥8bits ；
（3）存储深度≥13Mpts；波形刷新率不小于70000次/秒；
（4）时基范围：2nS/div-100S/div；
（5）垂直灵敏度：1mV/div-10V/div；
（6）触发类型：边沿、视频、脉宽、斜率、窗口、欠幅、超时等触发；
（7）自动测量：不小于30种自动测量功能；
（8）显示：TFT液晶屏，≥7英寸（分辨率≥800*480）
（9）接口：不少于USB Device & Host、LAN、Pass/Fail等接口；
8、电工电子技术原理虚拟仿真软件（需满足21个终端）
要求软件提供各种实验仪器.电源模型：包含三相调压电源，恒压源，恒流源，信号源，智能直流电压表.电流表，交流电压表.电流表.功率功率因数表。要求基于Multisim软件开发，提供多种电路元件模型，实现电工电子的仿真实验。
主要配置及功能要求：
1）三相交流调压器：电压范围0～450V。设置指针表和数字显示框数字显示交流电源输出电压；旋钮可旋转调节输出电压值。
2）数字交流电压表.交流电流表：虚拟交流电压表量程：≧0～400V.虚拟交流电流表量程：≧0～2.5A；由一个四位的数字表头等组成。仿真实验时可实时测量显示电路参数。
3）数字功率.功率因素表：虚拟功率/功率因素表，电压量程：≧0～400V，电流量程：≧0～2.5A，由四位数字表头.切换开关等组成。仿真实验时可实时测量显示电路参数。
4）数字直流电压表.直流电流表：虚拟直流电压表量程：0～750V.直流电流表0～3A。由一个四位的数字表头档位选择开关，自动量程，告警指示灯，复位按钮和接线柱组成。仿真实验时可实时测量显示电路参数。
5）双路恒压源：输出可调电压0~30V。界面中设置档位开关和电压调节旋钮，表头显示输出电压的值。
6）恒流源：调节旋钮来调节输出电流值，表头显示电流输出值；电流档位2mA，20mA，200mA可点击档位旋钮切换。
7）要求以上虚拟仪表模型要求与本次采购的电工电子实验台实物相一致。学生可方便地在系统中找到实验需要的模型，学生做仿真实验时，仪表的使用与操作实物一样，使仿真实验更加真实.直观。
8）各仪器仪表.元器件之间的连线由学生自由连接，学生自行完成不同的实验项目。投标文件需提供实验示例说明。
9、电机实验开发教学系统软件（整个实验室配1套）
1）软件应基于通用的Matlab仿真软件开发设计，用户通过填写电机运行的相关参数，可运行仿真计算即可自动生成各种电机特性曲线。仿真实验内容：变压器实验、直流电机实验、三相异步电机实验、三相同步电机实验。
2）软件主要功能要求如下：
（1）单、三相变压器实验：高压侧及低压侧均有“额定电压值、额定电流值、电阻标幺值、电抗标幺值”显示，额定容量、变压比、励磁电阻、励磁电抗显示；
（2）直流发电机负载实验：他励调整特性实验，可以改变多组的“负载电阻、励磁回路电阻”值，能采集多组不同的“负载电流、励磁电流”数据；外特性实验可改变多组的“负载电阻”值，能采集多组不同的“输出电压、负载电流”数据；能够显示“外特性、调整特性”曲线。界面能切换显示“他励发电机负载仿真图”。
（3）三相同步电机“空载试验”，可改变多组的“励磁电压值”，能采集到多组不同的“空载电压、励磁电流”数据，能显示“空载特性”曲线图。
（4）三相同步电机“负载试验”，可改多组的“负载电阻值”，能采集到多组不同的“三相电压、三相电流”数据，能显示“负载特性”曲线图。
（5）三相鼠笼电机空载实验：可改变多组的“空载电压值”，能采集多组不同的“空载电流、空载功率”数据，能够显示“特性曲线”，同时界面能切换显示“仿真模型”、“原理结构”。
（6）三相鼠笼电机负载实验：可改变多组的“电机负载转矩值”，能采集到多组不同的“定子电流、输入功率、电机转速、输出功率、输出转矩、电机效率、转差率、cosφ”数据，能显示“工作特性”曲线图。同时界面能切换显示“负载仿真图”。
11、金属探伤仪创新实验套件（整个实验室配1套）
要求系统包含：STM32F103核心板、液晶显示与键盘电路、直流减速电机驱动电路、被测对象机构、位移传感器、电涡流传感器、信号调理电路、A/D转换电路等几部分组成。要求说明该自动检测系统的工作原理和功能。
定点检测功能：检测有/无缺陷，探头状态要求实时显示，检测到有缺陷时，缺陷数量自动加1，无缺陷时不需输出指示。自动检测功能：逐行或逐列扫描对被测工件进行自动检测，要求探头坐标和探头状态实时显示。当检测到缺陷时，检测暂停，缺陷数量加1，按下回车键后检测继续，直至扫描完毕。
二次开发：要求满足学生进行编程设计及二次开发功能。
12、STM32单片机实训模块（整个实验室配1套）
（1）STM32f103核心板：
核心芯片采用STM32F103，基于ARM Cortex-M3内核，配置方式JTAG全部引出。片内资源丰富，512K Flash，64K RAM；3个12位模数转换器；2通道12位D/A转换器；12通道DMA控制器；多达11个定时器；多达5个USART接口；多达3个SPI接口；板载外围器件：串口通讯芯片、USB转串口芯片。线路板上以扁平带方式引出72路IO口分9组，分别为JA-JI，方便与外围电路数据地址线连接；配套仿真器；
（2）数码管显示和键盘电路
包括八位数码管显示单元、查询式键盘、矩阵式键盘所组成；
（3）点阵显示和键盘电路
包括32*32点阵和矩阵式键盘。配合核心板可完成点阵动态扫描实验，矩阵式键盘实验；
（4）液晶显示和键盘电路
包括一块1602液晶屏和一块12864液晶屏、查询式键盘和矩阵式键盘；
（5）IC卡读写电路
模块由射频芯片FM1702，射频卡，磁珠，电感等相关元件组成，通过核心板控制实现对IC卡的读写功能；
（6）ADS7950 串口A/D转换电路
模块由模拟信号输入电路、ADS7950及外围电路、数字信号输出电路组成，其中输入部分有放大和偏置功能，ADS7950功能脚及数字输出由PMOD口引出；
（7）并口A/D转换电路
模块由模拟信号输入电路、ADS7862及外围电路、数字信号输出电路组成，其中输入部分有放大和偏置功能，ADS7862,12BIT,2+2CH；
（8）ADS118串口A/D转换电路
模块由模拟信号输入、AD1118及外围电路、偏置电路、数字信号输出电路组成， AD1118功能脚及数字输出由PMOD口引出。SPI，4CH，16BIT，可通过内部PGA设置信号放大倍数；
（9）串口D/A SPI转换电路
模块D/A转换电路主要由数字信号输入电路、DAC124S085及外围电路、模拟信号输出电路组成。其中输出部分有放大、偏置和反向功能，DAC124S085数字输入口PMOD引出。SPI，4CH，16BIT。可通过跳线帽调节输出的极性；
（10）并口D/A转换电路
模块由数字信号输入电路、TLV5613及外围电路、模拟信号输出电路组成。其中输出部分有放大、偏置和反向功能，TLV5613数字输入口PMOD引出。1CHX2，12BIT，可通过跳线帽调节输出的极性；
（11）串口DA IIC转换电路
模块D/A转换电路主要由数字信号输入电路、DAC7571及外围电路、模拟信号输出电路组成。DAC7571数字输入口PMOD引出。IIC，1CHX2，12BIT，可通过跳线帽调节输出的极性；
（12）V/F和F/V转换电路
输入电压信号经运算器放大、偏置后通过芯片LM331进行V/F转换；输入数字信号经LM2907MF/V转换后，再经运算器放大、偏置后输出得到转换结果。频率的输入输出可由STM32 MCU控制，也可由二号接线柱引入、引出；
（13）可编程增益放大电路
模块包含两路PGA112可编程增益放大电路，2CH,SPI,输出可通过MCU选择通道及增益设置。输出也可直接进入MCU A/D输入口；
（14）信号滤波电路
模块包含两路二阶低通滤波电路和两路四阶低通滤波电路。其输出为模拟量输出；
（15）开关量输入输出电路
模块由一块TCA6416A低压16 位 I2C 和SMBus I/O 扩展器，输入输出接口组成。可通过MCU设置I/O方向，包含4路低电平输入、4路光耦隔离输入，4路晶体管输出及4路继电器输出；
（16）功率运放输出电路
模块用二个达林顿管子（TIP132、TIP137）是来放大直流电机驱动电流；
（17）双路PWM输出电路
电路供电电压可以根据所选控制对象进行选择，量程为12~50V,CPU 可以同时输出两组脉冲信号，经过隔离后，由高速驱动芯片UCC27324控制两个低端MOSFET，从而控制输出；
（18）H桥PWM输出电路
电路为H桥PWM输出电路，CPU可以同时输出四组脉冲信号，经过隔离后，由双路全桥PWM电机驱动器DRV8412来驱动电机，该芯片有过热保护，和故障检测功能；
（19）环境参数检测电路
模块可实现光强检测、TMP275数字输出温度传感器、温湿度检测、红外热释电、气敏检测这些功能。各个部分输出都是数字量信号；
（20）仪用放大电路
采用高共模抑制比仪用放大器电路，有很强的共模抑制能力和较小的输出漂移电压。该模块可用DC12V供电，输出为模拟量信号；
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