GL4000 Umfassende experimentelle Plattform für eingebettete Sensoren

Ⅰ. Allgemeine Übersicht

1. Miniaturisierung und Integration: MEMS-Technologie, Sensoren mit integrierter Schaltkreistechnologie.

2. Vernetzung: Über Ethernet wird ein Sensornetzwerk aufgebaut.

3. Intelligenz: Die umfassende Experimentalplattform des eingebetteten Sensors GL4000 nutzt Mikroprozessortechnologie, um den Sensor intelligent zu machen. Der Sensor wandelt Signale um, verbessert die Nichtlinearität, reduziert Rauscheinflüsse und erhöht die Genauigkeit. Er verfügt über Funktionen zur Selbstdiagnose, Selbstkorrektur und Anpassung an die Umgebung.

Ⅱ. Hauptsteuergerät

1. Hochstabiles, geregeltes DC-Netzteil mit Überlastschutzfunktion;

1) 0–24 V stufenlos einstellbares, geregeltes DC-Netzteil, Stromstärke 0,5 A;

2) ±15 V, ±5 V, +5 V geregeltes Netzteil, Stromstärke 0,5 A;

3) ±2 V–±10 V einstellbares, geregeltes lineares DC-Netzteil (maximaler Ausgangsstrom 0,5 A).

2. Konstantstromquelle: 0–20 mA stufenlos einstellbar.

3. Luftdruckquelle: Luftdruck 4–40 kPa einstellbar.

4. Anzeigeinstrument:

1) Amperemeter: DC 20 μA–200 mA (hochpräzises, fünfstelliges Amperemeter in Militärqualität, 22-Bit-A/D-Wandler, Prüfgenauigkeit 0,06 %);

2) Voltmeter: DC 200 mV–20 V (dreistufige Bereichsumschaltung);

3) Frequenz/Drehzahlmesser: f 0–9999 Hz, n 0–9999 U/min;

4) Barometer: 0–50 kPa.

5. Intelligenter PID-Regler: Mehrere Eingangs- und Ausgangsspezifikationen, mit Temperaturregelungsfunktion, einschließlich Anpassung durch künstliche Intelligenz und Parameter-Selbstoptimierungsfunktion, Temperaturregelgenauigkeit ±0,5 °C.

6. Signalquelle: 1 Hz–30 Hz (einstellbar), 1 Hz–10 kHz (einstellbar).

Ⅲ. Hochleistungs-Datenerfassungskarte, Benutzerkarte für Mikroprozessorentwicklung, Netzwerkmesssystem-Software

1. Datenerfassungskarte

Die Datenerfassungskarte für die umfassende experimentelle Plattform des eingebetteten Sensors GL4000 bietet Lösungen in Industriequalität, hochpräzise Messungen und einen hohen Dynamikbereich, eine USB-Schnittstelle und Kernfunktionsanzeigen mit folgenden Funktionen:

1) 8 analoge Eingänge: 6 unsymmetrische Spannungseingänge oder 3 Differenzialeingänge, 2 Stromeingänge;

2) ADC-Auflösung: 12 Bit;

3) Maximale Abtastrate: 100 K/s (vollständiger Kanal), Einzelkanal: mindestens 200 K/s;

4) Verschiedene Abtastmethoden: Timing-Sampling, Sampling mit fester Länge, Einzelschritt-Sampling und Echtzeit-Sampling.

5) Mit Tiefpassfilterung am Eingang und Überspannungsschutz.

6) 16 digitale Ein- und Ausgänge: 8 Eingänge, 8 Ausgänge.

7) Unterstützte Wellenformen: Sinuswelle, Rechteckwelle, Dreieckwelle, Sägezahnwelle und beliebige Wellenformen. Die Host-Computer-Software kann diese erfassen und anpassen.

8) Einstellbare Wellenfrequenz: Bereich 0–10.000 Hz, mehr als drei Kanäle, Anzeigesteuerung durch die Host-Computer-Software.

9) Unterstützt 485- und Ethernet-Kommunikationsprotokolle.

2. Cortex-M3-Mikroprozessor-Entwicklungsboard

STM32F103VBT6 erweiterter Mikrocontroller, vollfunktionales Evaluierungsboard von Embest. Konfigurations-Debugging, Download-Programmiersimulator, LCD-Display, JTAG, USB, CAN, 485, Ethernet, WLAN, UART, Motorsteuerung und weitere Peripheriegeräte.

3. Systemsoftware

1) Die Systemsoftware wird mit der Datenerfassungskarte verwendet, um experimentelle Daten (Wellenformen) in Echtzeit zu erfassen und anzuzeigen und die statische und dynamische Verarbeitung und Analyse der Daten durchzuführen.

2) Alle Messdaten können in Form von EXCEL-Dokumenten gespeichert und gedruckt werden.

3) Verschiedene PID-Wellenformen können präzise gesteuert und PID-Parameter und -Ausgangswerte jederzeit geändert werden. Sie bietet die Echtzeitanzeige verschiedener Wellenform-Regelfunktionen wie PID-Sinus- und PID-Rechteckwellen, 4 Regelzyklen, 8 Regelamplituden und die Echtzeitanzeige von Regelkurven.

4) Die Netzwerkkommunikationsfunktion ermöglicht die Kommunikation des Arbeitscomputers mit dem Server oder anderen Computern zur Echtzeitübertragung experimenteller Messdaten (Wellenformen).

IV. Sensoren und Experimentalmodule

1. Sensoren:

1) Piezoelektrischer Sensor: Messbereich ≤ 10 kHz, linear ± 2 %;

2) Ultraschallsensor: Messbereich 0–60 cm, Genauigkeit ±2 %;

3) Mikrowellensensor: Erfassungsreichweite 3–8 m, Erfassungswinkel 360 Grad ohne Totwinkel;

4) Laser-Positionssensor: Messbereich ±4 mm;

5) Photoelektrischer Drehzahlsensor: Messbereich 2400 U/min, Genauigkeit ±0,5 %;

6) Hall-Wegsensor: Messbereich ±5 mm, Genauigkeit ±2 %;

7) Glasfasersensor

8) Herzfrequenzsensor: 300-fache Vergrößerung;

9) Pyroelektrischer Infrarotsensor: Erfassungsreichweite 2 m;

10) Gassensor: Messbereich 50–2000 ppm (Alkohol);

11) Pt100-Platinwiderstand (T/S): Messbereich 0–800 °C, linear ±2 %, Dreileitersystem;

12) Integrierter Sechs-Achsen-Gyroskop-Beschleunigungssensor: MPU-6050;

13) Integrierter Bewegungssensor: LIS344ALH;

14) Integrierter Temperatursensor: AD22105ARZ;

15) Visueller Sensor: CMOS-Industriekamera.

2. Experimentiermodule:

Piezoelektrisches Sensor-Experimentiermodul, Ultraschallsensor-Experimentiermodul, Mikrowellensensor-Experimentiermodul, Lasersensor-Experimentiermodul, Photoelektrisches Sensor-Experimentiermodul, Hall-Sensor-Experimentiermodul, Glasfasersensor-Experimentiermodul, Herzfrequenzsensor-Experimentiermodul, Infrarot-Pyroelektrikum-Sensor-Experimentiermodul, Gassensor-Experimentiermodul, integriertes Sechs-Achsen-Gyroskop-Beschleunigungssensor-Experimentiermodul, integriertes Bewegungssensor-Experimentiermodul, integriertes Temperatursensor-Experimentiermodul, Phasenverschiebungserkennungsfilter-Experimentiermodul usw.

Industrietaugliches Modul zur Messung und Steuerung von Geschwindigkeit und Vibration: Vibrationsquelle 1 Hz–30 Hz (einstellbar); Rotationsquelle 0–2400 U/min (einstellbar), Rotationsquelle mit Ausgangsimpuls und Industriestandardsignal.

Temperaturregelung: Heizquelle < 200 °C (einstellbar), Temperaturregelbereich von Raumtemperatur bis 150 °C, Einstellung und Regelung jeder Temperatur möglich.

Visuelle Sensorplattform: CMOS-Industriekamera, 1 Million Pixel, Bildrate 60 Bilder/Sekunde, Brennweite 50 mm, Brennweite einstellbar. Farberkennung: mindestens 5 Farben können erkannt werden; Formerkennung: mindestens Dreiecke, Quadrate, Rechtecke, Kreise und andere Objektformen können erkannt werden; digitale Buchstabenerkennung: alle arabischen Ziffern und Pinyin-Buchstaben können genau erkannt werden; QR-Code-Erkennung; Werkstückgrößenerkennung: Form und Größe von Dreiecken, Quadraten, Rechtecken, Kreisen und anderen Objekten können erkannt werden; Merkmalsverfolgung: Verfolgung der Bewegung von Objekten in Echtzeit zur Bildung einer genauen Flugbahn; Verfolgung und Aufzeichnung verschiedener Farben wie Punkte und Oberflächen; Kennzeichenerkennung; Gesichtserkennung.

Ⅴ. Experimentelle Projekte

1. Integriertes Sensorexperiment

1) Mehrdimensionales Winkel- und Schwingungsmessungsexperiment basierend auf einem integrierten sechsachsigen Gyroskop-Beschleunigungssensor

2) Bewegungs- und Schwingungsmessungsexperiment basierend auf einem integrierten Bewegungssensor

3) Temperaturmessung und -regelungsexperiment basierend auf einem integrierten Temperatursensor

2. Intelligentes Sensorexperiment

1) Intelligentes faseroptisches Sensorexperiment zur Weg- und Druckmessung basierend auf einem Cortex-M3-Mikroprozessor

2) Intelligentes Hall-Sensor-Experiment zur Wegmessung basierend auf einem Cortex-M3-Mikroprozessor

3) Intelligentes Ultraschallsensor-Entfernungsmessungsexperiment basierend auf einem Cortex-M3-Mikroprozessor

4) Intelligentes Mikrowellensensor-Entfernungsmessungs- und Objekterkennungsexperiment basierend auf einem Cortex-M3-Mikroprozessor

5) Intelligentes Lasersensor-Entfernungsmessungsexperiment basierend auf einem Cortex-M3-Mikroprozessor

3. Netzwerksensorexperiment

1) Experiment zur Geschwindigkeitsmessung mit einem fotoelektrischen Sensornetzwerk basierend auf Ethernet

2) Experiment zur Herzfrequenzmessung mit einem Herzfrequenzsensornetzwerk basierend auf Ethernet

3) Experiment zur Distanzmessung mit einem Infrarot-Sensornetzwerk auf Ethernet-Basis

4) Experiment zur Gasmessung (Alkoholmessung) auf Basis eines Ethernet-Gassensornetzwerks

5) Experiment zur Schwingungsmessung mit einem piezoelektrischen Sensornetzwerk auf Ethernet-Basis

4. Experiment zur Leistungsfähigkeit eines einarmigen Dehnungsmessstreifens mit Metallfolien-DMS

5. Experiment zur Leistungsfähigkeit eines Halbbrücken-DMS mit Metallfolien-DMS

6. Experiment zur Leistungsfähigkeit eines Vollbrücken-DMS mit Metallfolien-DMS

7. Vergleichsexperiment zur Leistungsfähigkeit eines einarmigen, eines Halbbrücken- und eines Vollbrücken-DMS

8. Experiment zum Temperatureinfluss eines Metallfolien-DMS

9. Anwendung einer Gleichstrom-Vollbrücke – Experiment zur elektronischen Waage

10. Anwendung einer Wechselstrom-Vollbrücke – Experiment zur Schwingungsmessung

11. Experiment zur Druckmessung eines piezoresistiven Drucksensors aus diffundiertem Silizium

12. Experiment zur Leistungsfähigkeit eines Differentialtransformators

13. Experiment zum Einfluss der Anregungsfrequenz auf die Eigenschaften eines Differentialtransformators

14. Experiment zur Nullpunkt-Restspannungskompensation eines Differentialtransformators

15. Anwendung eines Differentialtransformators – Schwingungsmessung

16. Schwingungsmessung eines kapazitiven Sensors

17. Schwingungsmessung eines kapazitiven Sensors

18. Schwingungsmessung eines Wirbelstromsensors

19. Einfluss des Messkörpermaterials auf die Eigenschaften des Wirbelstromsensors

20. Einfluss der Messkörperfläche auf die Eigenschaften des Wirbelstromsensors

21. Schwingungsmessung eines Wirbelstromsensors

22. Geschwindigkeitsmessung eines Wirbelstromsensors

Synchrone PC-Version:

GL4000 Umfassende experimentelle Plattform für eingebettete Sensoren http://german.biisun.hfcfwl.com/products/embedded-sensor-comprehensive-experimental-platform