SBQG-03A工業(yè)傳感器檢測及控制實(shí)訓(xùn)臺
一、建設(shè)背景
工業(yè)傳感器檢測及控制實(shí)訓(xùn)臺、隨著科技的飛速發(fā)展，傳感器技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、家居等各個領(lǐng)域的重要技術(shù)支撐。為了使學(xué)生深入了解傳感器的工作原理、性能特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新意識，傳感器與檢測技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、工業(yè)自動化以及眾多前沿科技領(lǐng)域的基石，其重要性不言而喻。這些技術(shù)不僅是實(shí)現(xiàn)信息感知與交互的關(guān)鍵手段，更是推動智慧城市構(gòu)建、智能制造升級以及精準(zhǔn)環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力。隨著技術(shù)的不斷革新和應(yīng)用場景的持續(xù)拓展，對掌握傳感器與檢測技術(shù)的高素質(zhì)、高技能人才的需求也日益迫切。
然而，反觀當(dāng)前職業(yè)教育體系，在傳感器與檢測技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐中，卻普遍面臨著多重挑戰(zhàn)。首先，實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備陳舊落后，難以跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，導(dǎo)致學(xué)生無法接觸到最新、最前沿的技術(shù)設(shè)備，限制了其技能水平的提升。其次，教學(xué)手段單一，往往停留在理論講授和簡單演示的層面，缺乏深度互動和實(shí)操機(jī)會，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。再者，實(shí)踐環(huán)節(jié)嚴(yán)重不足，學(xué)生缺乏足夠的動手實(shí)踐機(jī)會，難以將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際技能，更難以形成解決實(shí)際問題的能力。
這些問題的存在，不僅影響了傳感器與檢測技術(shù)專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量，更制約了人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效率，難以滿足行業(yè)對高技能人才的需求。因此，建設(shè)一個集教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、科研為一體的傳感器與檢測技術(shù)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)室，不僅是對當(dāng)前教學(xué)困境的有力回應(yīng)，更是推動職業(yè)教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展深度融合、培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才的迫切需求。
傳感器檢測實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，旨在通過引入先進(jìn)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備、創(chuàng)新的教學(xué)手段以及豐富的實(shí)踐項(xiàng)目，為學(xué)生提供一個全方位、多層次的學(xué)習(xí)平臺。在這里，學(xué)生不僅能夠掌握傳感器與檢測技術(shù)的基本理論知識和技能，更能夠通過實(shí)際操作和項(xiàng)目實(shí)踐，將所學(xué)知識融會貫通，形成解決實(shí)際問題的能力。同時，實(shí)訓(xùn)室還將作為科研創(chuàng)新的重要基地，支持教師和學(xué)生開展科研項(xiàng)目和技術(shù)開發(fā)，推動科研成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。
二、培養(yǎng)目標(biāo)與專業(yè)定位
工業(yè)傳感器檢測及控制實(shí)訓(xùn)設(shè)備以培養(yǎng)具有傳感器技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)集成、應(yīng)用開發(fā)能力的高素質(zhì)技術(shù)人才為目標(biāo)。通過實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，學(xué)生能夠掌握傳感器的工作原理、設(shè)計方法、檢測技術(shù)以及數(shù)據(jù)采集與處理的相關(guān)技能。專業(yè)定位在電子信息工程、自動化、物聯(lián)網(wǎng)工程等相關(guān)領(lǐng)域，以滿足行業(yè)對于傳感器技術(shù)人才的迫切需求。實(shí)訓(xùn)室提供的實(shí)踐環(huán)境和項(xiàng)目案例，將有助于學(xué)生在未來的職業(yè)生涯中快速適應(yīng)并勝任相關(guān)工作。
三、產(chǎn)品概述
工業(yè)傳感器檢測及控制實(shí)訓(xùn)臺由單面型材實(shí)訓(xùn)臺架、交流電源模塊、直流電源模塊、數(shù)據(jù)采集卡模塊、按鈕指示燈模塊、繼電器模塊、位置控制單元、角度控制單元、溫度控制單元、傳感器實(shí)訓(xùn)組套等組成。本產(chǎn)品具有開放性、工業(yè)性、綜合性、便捷性等特點(diǎn)；能夠在完成常規(guī)的傳感器配線、調(diào)試、信號采集實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行執(zhí)行部分與檢測部分的組合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)及檢測技術(shù)課程設(shè)計。
傳感器實(shí)訓(xùn)組套覆蓋了常用的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)傳感檢測元件，通過鋁型材快速連接器與各實(shí)訓(xùn)單元組合，從而搭建各種檢測方案。為了進(jìn)一步充分體現(xiàn)傳感檢測元件在工業(yè)環(huán)境中的典型應(yīng)用，實(shí)訓(xùn)單元包含了位置控制單元、角度控制單元、溫度控制單元。
四、產(chǎn)品特點(diǎn)
1.開放性：安全面板插座的應(yīng)用開放了產(chǎn)品的電氣元件接口；鋁型材快速連接器的應(yīng)用開放了各組件的拆裝和檢測方案的自由搭建；從而使得學(xué)生可以真正實(shí)現(xiàn)動手實(shí)操。
2.綜合性：產(chǎn)品涵蓋了機(jī)械裝調(diào)、電機(jī)驅(qū)動、傳感檢測、編程控制、低壓配電、識圖配線等知識點(diǎn)，有效提高了學(xué)生的實(shí)訓(xùn)興趣與實(shí)訓(xùn)效果。
3.工業(yè)性：產(chǎn)品所配的電氣元件、檢測元件等均采用實(shí)際工業(yè)用器件，非標(biāo)件的加工符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，最大程度的縮短了與工業(yè)級設(shè)備的差距。
4.便捷性：整機(jī)采用一體化設(shè)計模式，配置了剎車腳輪、鋁型材屏、導(dǎo)線掛架、支撐底板等；同時面板插座與鋁型材板快速連接器的使用使得實(shí)訓(xùn)能夠更加安全便捷的進(jìn)行。
五、整機(jī)參數(shù)
1.整機(jī)尺寸：1620*790*1800mm
2.整機(jī)容量：≤1.0KVA；
3.適用電源：380VAC±10%（50Hz）
六、產(chǎn)品組成：工業(yè)傳感器檢測及控制實(shí)訓(xùn)臺主要由單面型材實(shí)訓(xùn)臺架、交流電源模塊、直流電源模塊、數(shù)據(jù)采集卡模塊、按鈕指示燈模塊、繼電器模塊、位置控制單元、角度控制單元、溫度控制單元、傳感器實(shí)訓(xùn)組套等組成。
1、單面型材實(shí)訓(xùn)臺架：尺寸1620*790*1800mm；單面型鋁型材屏；鋁型材框架；剎車腳輪；導(dǎo)線掛架；配文件柜。
2、交流電源模塊：為實(shí)訓(xùn)模塊提供交流電源；三相四線380VAC電源經(jīng)剩余電流動作斷路器給裝置供電；指示燈監(jiān)控電網(wǎng)電壓，設(shè)有保險絲保護(hù)；設(shè)有手動自動選擇按鈕，可手動控制液壓泵啟停，提供三相五線電源通過安全插座引出各一組。
3、直流電源模塊：為實(shí)訓(xùn)模塊提供直流DC24V電源；設(shè)有電流電壓表進(jìn)行電源顯示；帶保險和供電開關(guān)，將DC24V電源通過安全插座引出各多組。
4、數(shù)據(jù)采集卡模塊：可實(shí)現(xiàn)設(shè)備中各傳感器參數(shù)采集與相關(guān)執(zhí)行器件的控制實(shí)訓(xùn)功能。
5、按鈕指示燈模塊：紅、綠色按鈕、指示燈、蜂鳴器，所有接線點(diǎn)通過面板插座引出?？捎糜诖罱刂苹芈穯⑼９δ堋?/span>
6、繼電器模塊：由繼電器、指示燈組成，所有接線點(diǎn)引出。可用于控制執(zhí)行元件功能。
7、位置控制單元：位置控制單元由步進(jìn)滑臺、鋁型材快速連接器組成；所有控制接線點(diǎn)引出。
8、角度控制單元：角度控制單元由永磁直流減速電機(jī)、碼盤機(jī)構(gòu)組成；所有控制接線點(diǎn)引出。
9、溫度控制單元：溫度控制單元由亞克力罩、加熱器、排風(fēng)扇組成；所有控制接線點(diǎn)引出。
10、傳感器實(shí)訓(xùn)組套：各傳感器組件均由傳感器、鋁型材快速連接器組成；所有接線點(diǎn)通過面板插座引出。
七、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1.應(yīng)變片荷重傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
2.直線位移傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
3.電感式傳感器(PNP) 接線及信號采集訓(xùn)練；
4.電感式傳感器(NPN) 接線及信號采集訓(xùn)練；
5.安全光幕（PNP）接線及信號采集訓(xùn)練；
6.光電反射（NPN）接線及信號采集訓(xùn)練；
7.光電反射（PNP）接線及信號采集訓(xùn)練；
8.電容傳感器（PNP）接線及信號采集訓(xùn)練；
9.電容傳感器（NPN）接線及信號采集訓(xùn)練；
10.凹槽型光電傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
11.光電對射傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
12.色標(biāo)式傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
13.光纖傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
14.超聲波傳感器（模擬型）接線及信號采集訓(xùn)練；
15.增量編碼器接線及信號采集訓(xùn)練；
16.絕對編碼器接線及信號采集訓(xùn)練；
17.渦輪流量計接線及信號采集訓(xùn)練；
18.壓力傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
19.浮球液位開關(guān)接線及信號采集訓(xùn)練；
20.熱電阻傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
21.熱電偶傳感器接線及信號采集訓(xùn)練；
22.投入式液位傳感器接線及信號采集訓(xùn)練。
23.輔助性實(shí)訓(xùn)內(nèi)容：LabVIEW編程軟件實(shí)訓(xùn)；虛擬儀器技術(shù)實(shí)訓(xùn)；
24.傳感器調(diào)試控制技術(shù)：信號放大與變送、信號采集、工程量值計算、應(yīng)用與控制；
25.傳感器配線技術(shù)：傳感器接線圖識圖與施工；兩線制、三線制、NPN、PNP；
26.傳感器信號采集技術(shù)：開關(guān)量、模擬量、脈沖信號；
27.控制技術(shù)：儀表控制、調(diào)試、排故；儀表維修和保養(yǎng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)；
27.配套電路技術(shù)：指示燈、供電電源等安裝調(diào)試與應(yīng)用；
29.電氣/電子技術(shù)：電器連接、電路故障診斷及排除。
八、工業(yè)傳感器檢測及控制實(shí)訓(xùn)臺配置清單
序號 | 品名 | 規(guī)格 | 單位 | 數(shù)量 |
（一）單面型材實(shí)訓(xùn)臺架 |
1 | 單面型材實(shí)訓(xùn)臺架 | 1620*790*1800mm；單面型鋁型材屏；鋁型材框架；剎車腳輪；導(dǎo)線掛架；配文件柜 | 套 | 1 |
（二）交流電源模塊 |
1 | 剩余電流動作斷路器 | 4極；額定10A；C型脫扣特性；剩余動作電流0.03A | 臺 | 1 |
2 | 熱過載繼電器 | 電流等級25；整定電流范圍2.5-4A（6aM、10gG）；與接觸器（CJX2-09系列）插入安裝 | 臺 | 1 |
3 | 交流接觸器 | 額定9A/380VAC；4開（3主1輔）；線圈電壓220VAC（50Hz） | 臺 | 1 |
4 | 信號燈 | 紅色；Ф16；220VAC；超短型；LED燈 | 個 | 1 |
5 | 信號燈 | 綠色；Ф16；220VAC；超短型；LED燈 | 個 | 1 |
6 | 信號燈 | 黃色；Ф16；220VAC；超短型；LED燈 | 個 | 1 |
7 | 平鈕 | 復(fù)位型；紅色；Ф22；1開1閉 | 個 | 1 |
8 | 平鈕 | 復(fù)位型；綠色；Ф22；1開1閉 | 個 | 1 |
9 | 旋鈕 | 二檔；右旋自鎖；黑色；Ф22；1開1閉 | 個 | 1 |
10 | 緊急鈕 | 扭動釋放型；紅色；Ф22；1開1閉 | 個 | 1 |
11 | 多功能插座（3孔） | 3孔；額定10A；藍(lán)色；防濺；IP44 | 個 | 2 |
（三）直流電源模塊 |
1 | 指針式直流電壓表 | 代號V；量程0-30VDC；精度1.5；直接接通型；板表系列70*40mm；帶黑色安裝框 | 塊 | 1 |
2 | 指針式交流電流表 | 代號A；量程0-5A；精度1.5；直接接通型；板表系列70*40mm；帶黑色安裝框 | 塊 | 1 |
3 | 開關(guān)電源 | 單組輸出24VDC；額定101W/4.2A；尺寸159*97*38mm | 臺 | 1 |
4 | 船型開關(guān) | 1開（ON-OFF兩位置）；開關(guān)容量16A/250VAC；黑紅帶燈型；4腳型；面板尺寸31*22.5 | 個 | 1 |
（四）數(shù)據(jù)采集卡模塊 |
1 | 數(shù)據(jù)采集卡 | 8 個模擬輸入(AI) 通道、2 個模擬輸出(AO) 通道、12 個數(shù)字輸入/ 輸出(DIO) 通道、1個帶USB接口的32位計數(shù)器。 | 張 | 1 |
2 | 轉(zhuǎn)速表 | 顯示范圍：0-999999，輸入信號：開關(guān)、電平脈沖信號，顯示倍率：1-9999. |
|
|
3 | 流量積算儀 | 測量范圍：0-9999（瞬時），精度：0.2級，輸出信號：開關(guān)量、模擬量、RS485. |
|
|
（五）按鈕指示燈模塊 |
1 | 平鈕 | 復(fù)位型；綠色；圓形；Ф16；1開1閉 | 個 | 6 |
2 | 平鈕 | 復(fù)位型；紅色；圓形；Ф16；1開1閉 | 個 | 6 |
3 | 信號燈 | 綠色；Ф16；24VDC/AC；超短型；LED燈 | 個 | 1 |
4 | 信號燈 | 紅色；Ф16；24VDC/AC；超短型；LED燈 | 個 | 1 |
5 | 閃光蜂鳴器 | 紅色；Φ16；24VDC/AC；LED燈 | 個 | 1 |
（六）繼電器模塊 |
1 | 繼電器模塊 | 線圈電壓24VDC；14個寬腳；觸點(diǎn)負(fù)載10A/250VAC；綠燈顯示；觸點(diǎn)材料銀合金 | 個 | 4 |
2 | 繼電器底座 | 配HH54P系列繼電器；銅帶連接 | 個 | 4 |
3 | 信號燈 | 綠色；Φ8；24VDC | 個 | 4 |
（七）位置控制單元 |
1 | 步進(jìn)滑臺 | 有效行程200mm；配套單出軸42*47步進(jìn)電機(jī)（1.7A）；有效負(fù)載7kg；最大速度80mm/s；1204滾珠絲杠；外直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)；直線導(dǎo)軌軌寬15mm；導(dǎo)軌總厚16mm；配單滑塊；3060鋁型材框架 | 個 | 1 |
2 | 兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器 | 輸入電壓12-48VDC；輸入信號電壓4-28VDC；輸入電流0.3-2.2A；步進(jìn)脈沖頻率2-2MHz；3位撥碼開關(guān)；8種電流細(xì)分選擇 | 臺 | 1 |
（八）角度控制單元 |
1 | 永磁直流減速電機(jī) | 24VDC；50G馬達(dá)；減速比1/242；14Rpm；15Kg.cm；0.36A；軸徑Ф6 | 臺 | 1 |
2 | 碼盤機(jī)構(gòu) | 鋁合金材質(zhì)；等比例分割槽 | 個 | 1 |
（九）溫度控制單元 |
1 | 直流風(fēng)扇 | 60*60*25mm；滾珠軸承；24VDC；2.88W/0.12A；4000rpm；CFM19.03；4.05mmH2O；31dBA；58g | 個 | 1 |
2 | PTC加熱器 | 24VDC/10W；干燒表溫120℃；尺寸60*28*7mm | 個 | 1 |
（十）液位流量控制單元 |
1 | 儲水池 | 300*300*400mm，進(jìn)口透明亞克力 | 個 | 1 |
2 | 上水箱 | 直徑200*400mm，進(jìn)口透明亞克力 | 個 | 1 |
3 | 水泵 | AC220V,125W,揚(yáng)程12m,流量2.8m3/h | 個 | 1 |
4 | 水泵調(diào)速器 | AC220V/200W | 個 | 1 |
（十一）傳感器實(shí)訓(xùn)組套 |
1 | 接近開關(guān)（電容） | 圓柱形；M18*1；檢測距離10mm；電容式；NPN三線NO（常開）；金屬殼；非屏蔽式；12-24VDC供電；LED指示 | 個 | 1 |
2 | 接近開關(guān)（電容） | 圓柱形；M18*1；檢測距離10mm；電容式；PNP三線NO（常開）；金屬殼；非屏蔽式；12-24VDC供電；LED指示 | 個 | 1 |
3 | 光電開關(guān)（漫反射） | 圓柱形；M18*1；檢測距離300mm；擴(kuò)散反射式；PNP三線NO（常開）；金屬殼；靈敏度調(diào)節(jié)器；12-24VDC供電；LED指示 | 個 | 1 |
4 | 光電開關(guān)（漫反射） | 圓柱形；M18*1；檢測距離300mm；擴(kuò)散反射式；NPN三線NO（常開）；金屬殼；靈敏度調(diào)節(jié)器；12-24VDC供電；LED指示 | 個 | 1 |
5 | 光電開關(guān)（對射） | 圓柱形；M18*1；檢測距離5000mm；對射式；PNP三線NO（常開）；塑料殼；12-24VDC供電；LED指示 | 對 | 1 |
6 | 光電開關(guān)（槽型） | L型；槽寬5mm；紅外光；5-24VDC供電；PNP輸出；LED指示；2m電纜；尺寸26*18.5*15.5 | 個 | 1 |
7 | 色標(biāo)開關(guān)（光電） | 光源色譜紅、綠；靈敏度可調(diào)；10-30VDC供電；尺寸20*45*85mm；引線2m； | 個 | 1 |
8 | 光纖放大器 | PNP輸出；VR調(diào)節(jié)（粗/微調(diào)）；響應(yīng)時間1ms以下；12-24VDC供電；紅色LED光源；各類線纜長度2m；尺寸15*39*73mm | 個 | 1 |
9 | 光纖線（漫反射） | M6；漫反射型；檢測距離120mm；最小檢測物體Φ0.03；額定彎曲半徑R30；各類線纜長度2m | 個 | 1 |
10 | 接近開關(guān)（電感） | 圓柱形；M12*1；檢測距離4mm；電感式；PNP三線NO（常開）；金屬殼；非屏蔽式；12-24VDC供電；LED指示 | 個 | 1 |
11 | 接近開關(guān)（電感） | 圓柱形；M12*1；檢測距離2mm；電感式；NPN三線NO（常開）；金屬殼；屏蔽式；12-24VDC供電；LED指示 | 個 | 1 |
12 | 稱重傳感器（懸臂梁） | 量程10KG；靈敏度2.0±0.1mV/V；超載能力150%；鋁合金材質(zhì)；精度等級C3；尺寸106*30*22mm | 個 | 1 |
13 | 稱重變送器 | 輸出信號4-20mA；12-26VDC供電；傳感器激勵電壓5VDC；輸入靈敏度1.5-2.1mV/V；尺寸115*80*35mm | 臺 | 1 |
14 | 旋轉(zhuǎn)編碼器（增量） | 實(shí)心軸；脈沖數(shù)360；推挽輸出；3路輸出；軸徑Φ6；外徑Φ38；止口Φ20；D型切口；電纜側(cè)出；工作電壓24V；各類線纜輸出1.5m | 個 | 1 |
15 | 直線位移傳感器（滑塊式） | 滑塊式；量程400mm；電阻5KΩ；線性度0.05%；重復(fù)精度0.01mm；電氣行程405mm；最大工作電壓42VDC；尺寸407*62*60mm；驅(qū)動力≤3N；工作速度≤10m/s | 支 | 1 |
16 | 安全光柵 | 光軸距20mm；光軸數(shù)4；檢測幅度120mm；PNP；電源電壓10-30VDC；響應(yīng)時間10ms以下；檢測對象不透明體；鋁合金外殼；PMMA前罩；ABS端蓋 | 套 | 1 |
17 | 數(shù)字溫控器 | 1/16DIN；48*48*78mm；電壓輸出（用于驅(qū)動SSR）；兩點(diǎn)報警；可安裝可選單元；輸入類型熱電偶、紅外線傳感器、鉑電阻；電源電壓100-240VAC | 臺 | 1 |
18 | 絕對值編碼器 | 輸出形態(tài)NPN集電極開路輸出；電源電壓12-24VDC；分辨率1024（10位）；安裝方式外徑Φ50；軸徑Φ6；連接方式固定電纜2M | 個 | 1 |
19 | PT100型熱電阻 | 全316不銹鋼；探頭式；量程-200℃-+500℃；探桿Φ7*200mm；安裝螺紋M12*1；線長1m | 個 | 1 |
20 | K型熱電偶 | 全316不銹鋼；探頭式；量程0℃-800℃；探桿Φ7*200mm；安裝螺紋M12*1；線長1m | 個 | 1 |
21 | 超聲波傳感器 | 工作電壓10-30VDC；檢測范圍70-1000mm；模擬量輸出0-10V或4-20mA | 個 | 1 |
22 | 渦輪流量傳感器 | 工作電壓10-30VDC；模擬量輸出0-10V或4-20mA，精度：1.0級 | 個 | 1 |
23 | 壓力傳感器 | 工作電壓10-30VDC；模擬量輸出0-10V或4-20mA，精度：1.0級 | 個 | 1 |
24 | 浮球液位開關(guān) | 不銹鋼材質(zhì)，間距可調(diào)，300mm. | 個 | 1 |
★（十二）通訊板接口 |
1 | 通訊板 | 1）實(shí)驗(yàn)臺地址范圍0-255。 2）具有WIFI、RJ45、RS485上位機(jī)通信接口。 3）上位機(jī)與各學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺數(shù)據(jù)交換，接口轉(zhuǎn)換功能。 4）工作溫度范圍-20℃～+50℃。 | 套 | 1 |
2 | ★實(shí)驗(yàn)臺管理系統(tǒng)（上位機(jī)軟件）（具有軟件著作權(quán)） | 1）添加、刪除、配置各實(shí)驗(yàn)臺模塊。 2）實(shí)時監(jiān)測各學(xué)生實(shí)驗(yàn)臺各項(xiàng)模塊實(shí)時參數(shù)。 3）遠(yuǎn)程控制各實(shí)驗(yàn)臺模塊功能開關(guān)，按鍵鎖定。 4）軟件用戶登錄管理功能。 | 套 | 1 |
