GL4000 Комплексная экспериментальная платформа со встроенными датчиками

Ⅰ. Общий обзор

1. Миниатюризация и интеграция: технология MEMS, датчики на основе интегральных схем.

2. Сетевое взаимодействие: сеть датчиков формируется через Ethernet.

3. Интеллектуальные функции: комплексная экспериментальная платформа для встроенных датчиков GL4000 использует микропроцессорную технологию, что делает датчик интеллектуальным. Датчик обладает функциями преобразования сигналов, улучшения нелинейности, снижения влияния шумов и повышения точности; он также обладает функциями самодиагностики, самокоррекции и адаптации к окружающей среде.

Ⅱ. Главный блок управления

1. Высокостабильный стабилизированный источник питания постоянного тока с функцией защиты от перегрузки;

1) Плавно регулируемый стабилизированный источник питания постоянного тока 0–24 В, ток 0,5 А;

2) Стабилизированный источник питания ±15 В, ±5 В, +5 В, ток 0,5 А;

3) Регулируемый линейный источник питания постоянного тока с диапазоном ±2–±10 В (максимальный выходной ток 0,5 А).

2. Источник постоянного тока: плавная регулировка 0–20 мА.

3. Источник давления воздуха: регулируемое давление воздуха 4–40 кПа.

4. Индикатор:

1) Амперметр: постоянный ток 20 мкА–200 мА (высокоточный пятиразрядный амперметр военного класса, 22-разрядный АЦП, точность измерения 0,06%);

2) Вольтметр: постоянный ток 200 мВ–20 В (переключение трёх диапазонов);

3) Частотомер/тахометр: f 0–9999 Гц, n 0–9999 об/мин;

4) Барометр: 0–50 кПа.

5. Интеллектуальный ПИД-регулятор: множество входов и выходов, функция управления температурой, включая искусственный интеллект и функцию самонастройки параметров, точность управления температурой ±0,5°C.

6. Источник сигнала: 1 Гц–30 Гц (регулируемый), 1 Гц–10 кГц (регулируемый).

Ⅲ. Высокопроизводительная плата сбора данных, пользовательская плата разработки микропроцессора, программное обеспечение для системы сетевых измерений.

1. Плата сбора данных

Комплексная экспериментальная платформа сбора данных для встроенных датчиков GL4000 использует решения промышленного уровня, высокоточные измерения и динамический диапазон, интерфейс USB и основные функциональные индикаторы, отвечающие следующим функциям:

1) Имеет 8 аналоговых входов: 6 однополярных входов напряжения или 3 дифференциальных входа, 2 входа тока;

2) Разрешение АЦП: 12 бит;

3) Максимальная частота дискретизации: 100 кбит/с (полный канал), один канал: не менее 200 кбит/с;

4) Различные методы дискретизации: временная выборка, выборка фиксированной длины, пошаговая выборка, выборка в реальном времени;

5) Фильтрация нижних частот на входе и защита от перенапряжения;

6) 16 цифровых входов и выходов: 8 входов, 8 выходов;

7) Поддержка сигналов произвольной формы: синусоида, прямоугольный, треугольный, пилообразный сигнал; программное обеспечение хост-компьютера может собирать и корректировать сигналы;

8) Регулируемая частота сигнала: диапазон 0–10000 Гц, более трёх каналов, управление дисплеем через программное обеспечение хост-компьютера;

9) Поддержка протоколов связи 485 и Ethernet.

2. Плата разработки для микропроцессора Cortex-M3

Усовершенствованный микроконтроллер STM32F103VBT6, полнофункциональная оценочная плата компании Embest. Конфигурация, отладка, загрузка, программирование, симулятор, ЖК-дисплей, JTAG, USB, CAN, 485, Ethernet, Wi-Fi, UART, управление двигателем и другие периферийные устройства.

3. Системное программное обеспечение

1) Системное программное обеспечение используется с картой сбора данных для сбора и отображения экспериментальных данных (сигналов) в режиме реального времени и может выполнять статическую и динамическую обработку и анализ данных;

2) Все данные измерений могут быть сохранены и распечатаны в виде документов EXCEL;

3) Различные формы сигналов ПИД-регулятора могут точно контролироваться, а параметры и выходные значения ПИД-регулятора могут быть изменены в любое время. Система имеет функцию отображения в реальном времени различных функций управления сигналами, таких как синусоидальный и прямоугольный сигналы ПИД-регулятора, 4 цикла регулирования, 8 амплитуд регулирования и отображение кривых регулирования в реальном времени;

4) Системное программное обеспечение имеет функцию сетевого взаимодействия, и рабочий компьютер может взаимодействовать с сервером или другими компьютерами для передачи данных экспериментальных измерений (сигналов) в реальном времени.

IV. Датчики и экспериментальные модули

1. Датчики:

1) Пьезоэлектрический датчик: диапазон ≤10 кГц, линейный, ±2%;

2) Ультразвуковой датчик: диапазон 0–60 см, точность ±2%;

3) Микроволновый датчик: дальность обнаружения 3–8 м, угол обнаружения 360 градусов без учета мертвых зон;

4) Лазерный датчик положения: дальность ±4 мм;

5) Фотоэлектрический датчик скорости: диапазон 2400 об/мин, точность ±0,5%;

6) Датчик смещения Холла: диапазон ±5 мм, точность ±2%;

7) Волоконно-оптический датчик

8) Датчик частоты сердечных сокращений: увеличение 300 раз;

9) Инфракрасный пироэлектрический датчик: дальность обнаружения 2 м;

10) Газовый датчик: диапазон 50–2000 ppm (спирт);

11) Платиновый термометр сопротивления Pt100 (T/S): диапазон 0–800 °C, линейная погрешность ±2%, трёхпроводная система;

12) Встроенный шестиосевой гироскопический акселерометр: MPU-6050;

13) Встроенный датчик движения: LIS344ALH;

14) Встроенный датчик температуры: AD22105ARZ;

15) Видеодатчик: промышленная КМОП-камера.

2. Экспериментальные модули:

Экспериментальный модуль пьезоэлектрического датчика, экспериментальный модуль ультразвукового датчика, экспериментальный модуль микроволнового датчика, экспериментальный модуль лазерного датчика, экспериментальный модуль фотоэлектрического датчика, экспериментальный модуль датчика Холла, экспериментальный модуль оптоволоконного датчика, экспериментальный модуль датчика частоты сердечных сокращений, экспериментальный модуль инфракрасного пироэлектрического датчика, экспериментальный модуль газового датчика, экспериментальный модуль интегрированного шестиосевого гироскопического акселерометра, экспериментальный модуль интегрированного датчика движения, экспериментальный модуль интегрированного датчика температуры, экспериментальный модуль фильтра обнаружения фазового сдвига и т. д.

Промышленный модуль измерения и управления скоростью и вибрацией: источник вибрации 1–30 Гц (регулируемый); источник вращения 0–2400 об/мин (регулируемый), выходной импульс источника вращения и промышленный стандартный сигнал.

Блок контроля температуры: источник нагрева<200 °C (регулируемый), диапазон регулирования температуры от комнатной температуры до 150 °C, может выполнять функцию настройки и контроля любой температуры.

Платформа визуального датчика: промышленная КМОП-камера, 1 млн пикселей, частота кадров 60 кадров/с, фокусное расстояние объектива 50 мм, регулируемое фокусное расстояние. Распознавание цвета: распознавание не менее 5 цветов; распознавание формы: распознавание не менее треугольников, квадратов, прямоугольников, кругов и других объектов; распознавание цифровых букв: точное распознавание всех арабских цифр и букв пиньинь; распознавание QR-кодов; распознавание размеров заготовки: распознавание формы и размера треугольников, квадратов, прямоугольников, кругов и других объектов; распознавание объектов: отслеживание движения объектов в режиме реального времени для формирования точной траектории; отслеживание и запись различных цветов, таких как точки и поверхности; распознавание номерных знаков; распознавание лиц.

Ⅴ. Экспериментальные проекты

1. Эксперимент с интегрированным датчиком

1) Эксперимент по измерению многомерного угла и вибрации на основе интегрированного шестиосевого гироскопа-акселерометра

2) Эксперимент по измерению движения и вибрации на основе интегрированного датчика движения

3) Эксперимент по измерению и управлению температурой на основе интегрированного датчика температуры

2. Эксперимент с интеллектуальным датчиком

1) Эксперимент по измерению перемещения и давления с помощью интеллектуального оптоволоконного датчика на основе микропроцессора Cortex-M3

2) Эксперимент по измерению перемещения с помощью интеллектуального датчика Холла на основе микропроцессора Cortex-M3

3) Эксперимент по измерению расстояния с помощью интеллектуального ультразвукового датчика на основе микропроцессора Cortex-M3

4) Эксперимент по измерению расстояния и обнаружению объектов с помощью интеллектуального микроволнового датчика на основе микропроцессора Cortex-M3

5) Эксперимент по измерению расстояния с помощью интеллектуального лазерного датчика на основе микропроцессора Cortex-M3

3. Эксперимент с сетевым датчиком

1) Эксперимент по измерению скорости сети с помощью фотоэлектрического датчика на основе Ethernet

2) Эксперимент по измерению частоты сердечных сокращений с помощью сети датчиков сердечного ритма на базе Ethernet

3) Эксперимент по измерению расстояния с помощью сети инфракрасных датчиков на базе Ethernet

4) Эксперимент по измерению концентрации газа (алкоголя) на базе сети газовых датчиков Ethernet

5) Эксперимент по измерению вибрации с помощью сети пьезоэлектрических датчиков на базе Ethernet

4. Эксперимент по исследованию характеристик одноплечевого мостового датчика с металлической фольгой

5. Эксперимент по исследованию характеристик полумостового датчика с металлической фольгой

6. Эксперимент по исследованию характеристик полномостового датчика с металлической фольгой

7. Эксперимент по сравнению характеристик одноплечевого, полумостового и полномостового датчика с металлической фольгой

8. Эксперимент по исследованию влияния температуры на металлический фольговый тензорезистор

9. Эксперимент по применению полного моста постоянного тока – электронные весы

10. Эксперимент по исследованию полного моста переменного тока – измерения вибрации

11. Эксперимент по измерению давления диффузным кремниевым пьезорезистивным датчиком давления

12. Эксперимент по исследованию характеристик дифференциального трансформатора

13. Эксперимент по исследованию влияния частоты возбуждения на характеристики дифференциального Трансформатор

14. Эксперимент по компенсации остаточного напряжения в нулевой точке дифференциального трансформатора

15. Применение дифференциального трансформатора — эксперимент по измерению вибрации

16. Эксперимент по исследованию характеристики перемещения емкостного датчика

17. Эксперимент по исследованию динамической характеристики емкостного датчика

18. Эксперимент по исследованию характеристики перемещения вихретокового датчика

19. Эксперимент по изучению влияния материала измеряемого тела на характеристики вихретокового датчика

20. Эксперимент по изучению влияния площади измеряемого тела на характеристики вихретокового датчика

21. Эксперимент по измерению вибрации вихретоковым датчиком

22. Эксперимент по измерению скорости вихретоковым датчиком

Синхронная ПК-версия:

GL4000 Комплексная экспериментальная платформа со встроенными датчиками http://russian.biisun.com/products/embedded-sensor-comprehensive-experimental-platform