CN205016121U - 一种开放式传感器教学实验箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开放式传感器教学实验箱，包括箱体，所述箱体内部设置有主板，主板上方依次设置有电源模块、电位器模块、光电传感器模块、典型传感器模块和信号输出模块，主板下方依次设置有仪表放大电路模块、反相比例放大电路模块、温度传感器模块和面包板，仪表放大电路模块位于电位器模块下方，且仪表放大电路模块与电位器之间设置有电阻模块，温度传感器模块位于光电传感器模块下方，且温度传感器模块与光电传感器模块之间设置有运算放大器模块，本实用新型操作方便、既降低了教学成本，又提高了教学效果。

Description

一种开放式传感器教学实验箱

技术领域

本实用新型涉及传感器教学技术领域，尤其涉及一种开放式传感器教学实验箱。

背景技术

如今高校内工科院系课程中大多会有学生动手项目，需要学生依据提供的实验箱进行相应课程的实验。一般的教学用传感器实验箱功能单一，一个实验箱仅可进行一种或一类实验，实验模块均被固定化。为了进行多个实验就必须使用多个实验箱，无形的增加了教学成本、影响了教学效果。学生的主动动手能力与创造能力得不到锻炼与发挥。当实验箱元器件老化或损坏后不能便捷的维修与更换，大多只能重新购买新的相应实验箱。传统的传感器实验箱已不能满足日益复杂的教学与学习需求，实验数据只能通过万用表、示波器等工具显示，不能实现数据的实时处理和完整保存。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种开放式传感器教学实验箱，解决现有技术中教学成本高、教学效果差的技术问题；

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种开放式传感器教学实验箱，包括箱体，所述箱体内部设置有主板，所述主板上方依次设置有电源模块、电位器模块、光电传感器模块、典型传感器模块和信号输出模块，所述主板下方依次设置有仪表放大电路模块、反相比例放大电路模块、温度传感器模块和面包板，所述仪表放大电路模块位于电位器模块下方，且仪表放大电路模块与电位器模块之间设置有电阻模块，所述温度传感器模块位于光电传感器模块下方，且温度传感器模块与光电传感器模块之间设置有运算放大器模块；

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步，所述电源模块包括电源开关、电源指示灯和电源接口，所述电源指示灯位于电源开关下方，所述电源接口位于电源指示灯下方；

进一步，所述光电传感器模块包括电机转盘、光电开关、多组LED灯插口、霍尔传感器、电机开关和调速旋钮，所述电机转盘上方设置有所述光电开关，且电机转盘下方设置有所述霍尔传感器；

进一步，所述温度传感器模块包括并排设置的电容和二极管、电阻、电偶、温敏二极管、温敏三极管和集成温度传感器；

进一步，所述典型传感器模块包括从上到下依次排列的酒精传感器插口、噪声传感器插口、扩展接口、旋转编码器插座及旋转编码器插口；

进一步，所述箱体外型尺寸为42cm×30cm×10cm；

本实用新型包括四大类传感器可进行二十一个实验并支持自由定制扩展应用的可重构开放式传感器实验箱，其中四大类传感器分别是应变力传感器、光电传感器、温度传感器、其他典型传感器；

自由定制扩展部分支持利用面包板及实验箱中的元器件，搭建所需电路进行扩展实验，来拓宽学生的知识面，提高他们的动手能力；

本实用新型将传感器设计成单独的模块，便于老化或损坏后更换；

本实用新型使用一个实验箱便能完成大多数教学要求实验，而且本实用新型能够支持动态可重构虚拟仪器(DRVI)软件，这个必须配合采集仪使用。让学生从信号—电压—软件这整个过程有一个比较详细清楚的认识，自己能够动手设计软件脚本，培养兴趣爱好，从学习中获得乐趣，

本实用新型通过信号输出模块支持与计算机连接，实现对实验数据的实时图形化显示、分析与保存功能，通过使用Matlab软件，学生可以自定义编程来实现自己想要的功能，大大提升了实验箱的开放性；

本实用新型的外型尺寸为42cm×30cm×10cm，体积小巧且为长方体型，方便移动与存放；

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型实现了高度集成化、模块化，一个实验箱便能完成多个普通实验箱的功能；

2.本实用新型将实验常用元器件如电阻电容，运算放大器等单独独立出来，供不同实验重复使用，提高了元器件使用率；

3.本实用新型将部分传感器设计成独立可插拔式，便于老化或损坏后更换；

4.本实用新型将传感器独立后，可以支持选配，对于预算有限或不需要某些传感器实验的课程来说降低了教学成本；

5.本实用新型提供自由定制扩展部分，支持利用面包板及实验箱中的元器件，搭建所需电路进行扩展实验，来拓宽学生的知识面，提高他们的动手能力；

6.本实用新型支持动态可重构虚拟仪器(DRVI)软件，配合采集仪，让学生从信号—电压—软件这整个过程有一个比较详细清楚的认识，自己能够动手设计软件脚本，培养兴趣爱好，从学习中获得乐趣；

7.通过与计算机连接，本实用新型可实现实验数据的实时图形化显示、实时软件分析处理与实时保存的功能，保存后方便后期对实验数据的进一步研究。使用Matlab图形化自定义编程，大大提升了实验箱的开放性。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例所述的一种开放式传感器教学实验箱的结构示意图；

图2为本实用新型具体实施例所述的一种开放式传感器教学实验箱的电源模块示意图；

图3为本实用新型具体实施例所述的一种开放式传感器教学实验箱的光电传感器模块示意图；

图4为本实用新型具体实施例所述的一种开放式传感器教学实验箱的温度传感器模块示意图；

图5为本实用新型具体实施例所述的一种开放式传感器教学实验箱的典型传感器模块示意图；

1、箱体，2、主板，3、电源模块，4、电位器模块，5、光电传感器模块，6、典型传感器模块，7、信号输出模块，8、仪表放大电路模块，9、反相比例放大电路模块，10、温度传感器模块，11、面包板，12、电阻模块，13、运算放大器模块，14、电源开关，15、电源指示灯，16、电源接口，17、电机转盘，18、光电开关，19、多组LED灯插口，20、霍尔传感器，21、电机开关，22、调速旋钮，23、电容，24、二极管，25、电阻，26、电偶，27、温敏二极管，28、温敏三极管，29、集成温度传感器，30、酒精传感器插口，31、噪声传感器插口，32、扩展接口，33、旋转编码器插座，34、旋转编码器插口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例：

如图所示的一种开放式传感器教学实验箱，包括箱体1，所述箱体1内部设置有主板2，箱体1外型尺寸为42cm×30cm×10cm，所述主板2上方依次设置有电源模块3、电位器模块4、光电传感器模块5、典型传感器模块6和信号输出模块，所述主板下方依次设置有仪表放大电路模块8、反相比例放大电路模块9、温度传感器模块10和面包板11，所述仪表放大电路模块8位于电位器模块4下方，且仪表放大电路模块8与电位器模块4之间设置有电阻模块12，所述温度传感器模块10位于光电传感器模块5下方，且温度传感器模块10与光电传感器模块5之间设置有运算放大器模块13；

其中，所述电源模块3包括电源开关14、电源指示灯15和电源接口16，所述电源指示灯15位于电源开关14下方，所述电源接口16位于电源指示灯15下方；

其中，所述光电传感器模块5包括电机转盘17、光电开关18、多组LED灯插口19、霍尔传感器20、电机开关21和调速旋钮22，所述电机转盘17上方设置有所述光电开关18，且电机转盘17下方设置有所述霍尔传感器20；

其中，所述温度传感器模块10包括并排设置的电容23和二极管24、电阻25、电偶26、温敏二极管27、温敏三极管28和集成温度传感器29；

其中，所述典型传感器模块6包括从上到下依次排列的酒精传感器插口30、噪声传感器插口31、扩展接口32、旋转编码器插座33及旋转编码器插口34；

当进行应变式压力传感器实验时：将模块化的应变式压力传感器与实验箱连接，并相应连接好设计的电路即可进行运用应变式压力传感器的电桥实验，可做实验有单臂电桥性能实验、半桥性能实验、全桥性能试验、承重实验；

当进行光电传感器实验时：因光电传感器体积很小，用导线将相应接口相连，可进行光敏电阻的特性实验、光敏电阻的应用实验、光敏二极管的光特性实验、光敏三极管的光特性实验、光电开关的测速实验；

当进行温度传感器实验时：用导线将相应接口相连，本实用新型可进行电阻温度传感器的特性及温度测量实验、电偶的特性及温度测量实验、二极管温度传感器的特性及温度测量实验、三极管温度传感器的特性及温度测量实验、集成温度传感器的特性及温度测量实验；

当进行其他典型传感器实验时：此部分包括相应的七个实验，分别是电感式传感器——金属识别实验、电容式传感器——物件计数实验、磁电式传感器——霍尔测速实验、震动传感器——防盗报警实验、噪声传感器——噪声测量实验、酒精传感器——酒精测量实验、旋转编码器——角度定位实验；

本实用新型的扩展应用：基于面包板的扩展实验，如若想进行某些实验而实验箱已有电路不支持，此时可依据面包板，搭建相应电路与传感器连接，进行相应实验。大大提高了实验箱的适用性与可扩展性，并且能提升学生动手能力；

本实用新型信号输出模块，结合信号连接线，可将实验箱与计算机连接，通过在计算机端用Matlab编写程序可实现对实验产生的信号的接收、图形显示、分析处理、保存等传统实验箱所不具备的功能；

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开放式传感器教学实验箱，包括箱体，所述箱体内部设置有主板，其特征在于，所述主板上方依次设置有电源模块、电位器模块、光电传感器模块、典型传感器模块和信号输出模块，所述主板下方依次设置有仪表放大电路模块、反相比例放大电路模块、温度传感器模块和面包板，所述仪表放大电路模块位于电位器模块下方，且仪表放大电路模块与电位器模块之间设置有电阻模块，所述温度传感器模块位于光电传感器模块下方，且温度传感器模块与光电传感器模块之间设置有运算放大器模块。

2.根据权利要求1所述的一种开放式传感器教学实验箱，其特征在于，所述电源模块包括电源开关、电源指示灯和电源接口，所述电源指示灯位于电源开关下方，所述电源接口位于电源指示灯下方。

3.根据权利要求2所述的一种开放式传感器教学实验箱，其特征在于，所述光电传感器模块包括电机转盘、光电开关、多组LED灯插口、霍尔传感器、电机开关和调速旋钮，所述电机转盘上方设置有所述光电开关，且电机转盘下方设置有所述霍尔传感器。

4.根据权利要求3所述的一种开放式传感器教学实验箱，其特征在于，所述温度传感器模块包括并排设置的电容和二极管、电阻、电偶、温敏二极管、温敏三极管和集成温度传感器。

5.根据权利要求4所述的一种开放式传感器教学实验箱，其特征在于，所述典型传感器模块包括从上到下依次排列的酒精传感器插口、噪声传感器插口、扩展接口、旋转编码器插座及旋转编码器插口。

6.根据权利要求5所述的一种开放式传感器教学实验箱，其特征在于，所述箱体外型尺寸为42cm×30cm×10cm。