CN205375936U - 自动化及相关专业综合实验教学平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自动化及相关专业综合实验教学平台，包括由绝缘材料制成的可开合的箱体，箱体内设置有模块化设计并且可更换的处理器模块、触摸屏、检测电路集成板和实验对象模块；检测电路集成板包括信号调理电路、控制电路、通信接口电路和测量电路，不同的实验对象模块通过控制电路、测量电路和信号处理电路后与处理器模块相连，处理器模块通过通信接口电路与触摸屏相连。本实用新型通过模块化的设计，使实验平台的各个模块可更换，满足不同的实验需求；通过较高的集成化设计，使平台的体积较小，方便携带。
Description
技术领域
本实用新型涉及教学、实验仪器技术领域，尤其涉及一种自动化及相关专业综合实验教学平台。
背景技术
电子信息技术的发展越来越快速，进而推进了我国的自动化实验平台的一定发展，但是生产的总体水平不是很高。目前国内各高校自动化相关实验的教学环节大多数是采用厂家所生产的实验箱为主，学生只能依照实验指导书来进行简单的连线和调试。只能简单了解实验的结果，不能了解平台的软件和硬件开发设计的过程，不利于有效地提高学生的动手和创新能力，而且无法为市场提供这类应用开发型的人才。
目前国内高校自动化以及相关专业主干课程的实验包括：智能仪表与虚拟仪器实验、传感与检测技术实验、过程控制与远程监控实验、数据通信与数字处理实验、测控实验、可视化与数据库技术实验等。通过这些实验可以使学生能更好的理解自动化专业的相关内容，所以设计开发一种基于自动化专业的综合创新实验教学平台具有较高的教学和科研价值。不管是从培养学生的实际动手能力和创新能力的角度来看,还是从重复开发利用实验平台的角度来看，都是具有很大的科研和实用价值。
在中国实用新型专利CN201420456662.5中公开了一种电子技术仿真、硬件综合实验平台，包括实验台，所述的实验台上安装有操作面板，所述的操作面板左侧安装有模拟电子技术实验组合台，所述的操作面板中间安装有电脑显示器及交流电源插座，所述的交流电源插座与电源电路相连，所述的实验台中安装有示波器、信号源等实验仪器。该实用新型虽然可以对电子技术和硬件综合技术进行实验，但是该平台体积大，不便于携带，且实验模块单一、不能更换，不能够满足多种实验目的的要求。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中实验平台功能单一且体积较大的缺陷，提供一种模块化设计的自动化及相关专业综合实验教学平台。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
本实用新型提供一种自动化及相关专业综合实验教学平台，包括由绝缘材料制成的可开合的箱体，箱体内设置有模块化设计并且可更换的处理器模块、触摸屏、检测电路集成板和实验对象模块；
所述检测电路集成板包括信号调理电路、控制电路、通信接口电路和测量电路，不同的实验对象模块通过所述控制电路、所述测量电路和所述信号处理电路后与所述处理器模块相连，所述处理器模块通过所述通信接口电路与所述触摸屏相连。
进一步地，本实用新型的所述处理器模块包括：ARM开发板、DSP开发板和单片机开发板。
进一步地，本实用新型的所述实验对象模块包括：转速模块、温度模块、压力模块和可扩展实验对象。
进一步地，本实用新型的箱体内还设置有物品盒。
进一步地，本实用新型的箱体的盖板上还设置有接线放置袋。
进一步地，本实用新型的箱体上还设置有锁扣。
进一步地，本实用新型的平台还包括设置在箱体内部的总线接口模块。
进一步地，本实用新型的平台还包括电源模块。
本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的自动化及相关专业综合实验教学平台，通过模块化的设计，使实验平台的各个模块可更换，满足不同的实验需求；通过较高的集成化设计，使平台的体积较小，方便携带；并且该平台能够提高学生的动手能力和自主创新能力，通过实验亲身来实现系统的各部分功能，并能够整机调试，按照要求的性能指标控制系统，可以加深学生对相关课程的教学内容的理解。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型实施例的自动化及相关专业综合实验教学平台的结构示意图；
图2是本实用新型实施例的自动化及相关专业综合实验教学平台的原理结构示意图；
图3是本实用新型实施例的自动化及相关专业综合实验教学平台的内部原理结构框图；
图中，1-处理器模块，11-ARM开发板，12-DSP开发板，13-单片机开发板，2-触摸屏，3-检测电路集成板，31-信号调理电路，32-控制电路，33-通信接口电路，34-测量电路，4-实验对象模块，41-转速模块，42-温度模块，43-压力模块，44-可扩展实验对象，5-物品盒，6-接线放置袋，7-锁扣。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型实施例的自动化及相关专业综合实验教学平台，包括由绝缘材料制成的可开合的箱体，箱体内设置有模块化设计并且可更换的处理器模块1、触摸屏2、检测电路集成板3和实验对象模块4；处理器模块1包括：ARM开发板11、DSP开发板12和单片机开发板13。
箱体内还设置有物品盒5，可以放置实验所用到的接线以及所用到的实验对象模块4，解决了实验工具乱放的技术性问题，箱体的盖板上还设置有接线放置袋6；箱体上还设置有锁扣7；该平台还包括设置在箱体内部的总线接口模块和电源模块。
如图2所示，检测电路集成板3包括信号调理电路31、控制电路32、通信接口电路33和测量电路34，不同的实验对象模块4通过控制电路32、测量电路34和信号处理电路31后与处理器模块1相连，处理器模块1通过通信接口电路33与触摸屏2相连。检测电路集成板3上的这些模块电路都有对应的输入输出接口，通过跳线接线实现各个模块之间的连接搭配，组成综合实验系统，也保证了某些模块可多次使用的功能。
如图3所示，实验对象模块4包括：转速模块41、温度模块42、压力模块43和可扩展实验对象44。
在本实用新型的另一个实施例中，转速模块41的对象是步进电机，处理器模块1把生成的PWM波送入步进电机驱动器可以使步进电机旋转，进而使测量电路34开始工作，对步进电机产生的脉冲进行测量，然后通过处理器模块1的外部中断计数得到实际的脉冲数，来实现步进电机的正反转以及通过控制电路32实现对转速的控制。
温度模块42的对象是烤箱，通过测量电路34得到的模拟信号通过信号调理电路31转换为数字信号，送到处理器模块1中进行处理得到温度值；然后根据目标温度和实测温度的大小，计算得到控制信号，经过控制电路32来控制加热和冷却，使问题能够快速和稳定地达到目标温度。
压力模块43的对象是电子秤，压力传感器采集压力对象受力的信号通过信号调理电路31送入处理器模块1中得到实际的测量对象的重量值并通过通信接口电路33与触摸屏2接通后在触摸屏2上显示。
除了转速、温度和压力对象,自动化专业面向的实际工业对象还有流量、转速、位移、液位、电流对象等。根据实际工程应用的要求,充分利用自动化专业综合实验平台,实现自动化相关专业主干课程的实验内容的整合与创新。自动化专业综合实验平台预留了足够多的接口电路,以供其它对象实验。
本实用新型针对自动化及相关专业的实验，结合所学的主干课程教学内容，自主设计了一种自动化专业综合实验教学平台。该平台面向多种工程对象，基于51单片机、ARM、DSP(2812)等多种处理器，实现了对温度、压力以及转速的测量和控制，同时集成了智能化、LED点阵、总线接口等功能模块，不仅可以完成基础课程的相关实验，也可开发其它相关的综合性和创新性的实验，满足不同学生对主干课程的实验要求。
实验平台目前使用的微处理器有ARM7系列(S3C44B0)、单片机(STC89C52)和DSP(TMS320LF2407)；实验平台是按照模块化的设计思想，将不同的传感器的信号调理电路、控制电路、测量电路以及其他接口电路分成各个电路模块。各个电路模块都有相对应输入输出接口，通过跳线实现各模块的连接，进而组成整个实验系统，同时也保证了有些模块的多次使用的功能。所得的实验结果可以在带触摸屏的VTK系列智能型显示器上显示，或者通过RS232串口送到上位机在通过LabVIEW设计的交互界面上显示。
本实用新型与现有的厂家生产的功能固定、模块单一的实验设备相比，具有以下主要的特点：
1)本实用新型属于自主设计研发的实验教学平台，采用当前较先进的硬件、软件和通信技术集成,其知识点覆盖自动化传感器控制实验,知识技术含量高,具有一定的综合性、设计性、先进性、自主性、开放性和较广的前景性；实验平台具有较高的模块化和较高的集成度。本实用新型为学生提供了一个较大的动手空间和开发空间,支持从简单到复杂、从单一到综合的各种自动化相关实验。
2)采用的都是实际的工程对象。既能提高学生的动手能力和自主创新能力，也可以应对社会的自动化开发型人才的需求，从整个系统的角度来看，通过实验亲身来实现系统的各部分功能，并能够整机调试，按照要求的性能指标控制系统。
3)自动化综合实验平台是基于网络集成的测量控制管理的一体化系统，可以加深学生对相关课程的教学内容的理解；针对一个系统，有不同的测量和控制方案，便于学生比较控制效果。
4)可以进一步引进智能传感器、微处理器等新的硬件设备以及新的测控通信技术。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种自动化及相关专业综合实验教学平台，包括由绝缘材料制成的可开合的箱体，其特征在于，箱体内设置有模块化设计并且可更换的处理器模块(1)、触摸屏(2)、检测电路集成板(3)和实验对象模块(4)；
所述检测电路集成板(3)包括信号调理电路(31)、控制电路(32)、通信接口电路(33)和测量电路(34)，不同的实验对象模块(4)通过所述控制电路(32)、所述测量电路(34)和所述信号处理电路(31)后与所述处理器模块(1)相连，所述处理器模块(1)通过所述通信接口电路(33)与所述触摸屏(2)相连。
2.根据权利要求1所述的自动化及相关专业综合实验教学平台，其特征在于，所述处理器模块(1)包括：ARM开发板(11)、DSP开发板(12)和单片机开发板(13)。
3.根据权利要求1所述的自动化及相关专业综合实验教学平台，其特征在于，所述实验对象模块(4)包括：转速模块(41)、温度模块(42)、压力模块(43)和可扩展实验对象(44)。
4.根据权利要求1所述的自动化及相关专业综合实验教学平台，其特征在于，箱体内还设置有物品盒(5)。
5.根据权利要求1所述的自动化及相关专业综合实验教学平台，其特征在于，箱体的盖板上还设置有接线放置袋(6)。
6.根据权利要求1所述的自动化及相关专业综合实验教学平台，其特征在于，箱体上还设置有锁扣(7)。
7.根据权利要求1所述的自动化及相关专业综合实验教学平台，其特征在于，该平台还包括设置在箱体内部的总线接口模块。
8.根据权利要求1所述的自动化及相关专业综合实验教学平台，其特征在于，该平台还包括电源模块。
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| CN201620016540.3U CN205375936U (zh) | 2016-01-08 | 2016-01-08 | 自动化及相关专业综合实验教学平台 |
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN106652687A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-10 | 东北大学 | 一种便携式计算机控制实验系统 |
| CN110288880A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-27 | 苏州迪芬德物联网科技有限公司 | 一种物理实验室压力测试装置 |
| CN110580845A (zh) * | 2019-10-21 | 2019-12-17 | 西安与或电子科技有限公司 | 一种嵌入于综合教学实验平台的虚拟仪器 |
| CN112562467A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-03-26 | 南开大学 | 一种便携式的胶囊实验平台 |
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