聯網型電工電子技術實驗裝置

發布時間：2020-12-21 丨 瀏覽次數：

HYDG-502A   聯網型電工電子技術實驗裝置

　隨著計算機技術應用的快速發展和日益普及，計算機輔助教學（ CAI ）實驗在現代教學設備中占據越來越重要的地位。為更好的適應當前高校實驗室現代化、網絡化建設，輔助老師更好的指導與管理整個實驗的進程，我公司研制開發了 “ 局域網聯網型 ” 多媒體實驗教學管理軟件。 HYDG -502 型高級電工技術實驗裝置在 HYDG-501 的基礎之上將儀表等全部更換為智能化數字儀表，配以局域網聯網型 ” 多媒體實驗教學管理軟件。實驗內容和技術功能與 HYDG-501 一致。 實驗臺（學生端）采用了總線通信方式， PC 機通過實驗臺內置的實驗管理器對電工綜合實驗裝置上的智能儀器儀表進行數據采集與管理（配置數據采集器）。

一、局域網聯網型：

　　 實驗室內部網采用星型結構，實驗室服務器由教師端計算機擔任，實驗數據采集由學生端計算機執行。

根據實際情況的需要，將本系統中的用戶分為三類即：實驗學生，指導老師和系統管理員。其中學生又可以分一般學生和特殊學生，一般學生可以做教學大綱所規定的常規實驗；特殊學生除常規實驗外，還可以自己設計實驗，提高學生的創新思想，增加實驗室的開放度。每一類用戶都擁有自己的管理權限，其中學生的權限低，系統管理員的權限高。

系統管理員負責對整個系統進行維護以及對用戶基本信息庫和實驗基本信息庫的錄入和維護工作， 并分配和管理各個用戶。指導老師負責在實驗開始前選擇實驗，對學生提交的數據進行審核，對實驗數據的合理性做出判斷，不成功者可要求其重做。實驗結束后，對學生本次實驗進行評分，在學期結束后對整個學期的所有實驗進行綜合評分，并生成每個班級的學生成績表，老師可以對學生的成績進行查詢、打印等。實驗報告是通過在原定的實驗報告上加上學生的實驗分析和數據計算而形成的。

本軟件提供了很多在實驗過程中所要用到的輔助工具，例如計算器、畫圖工具等。

教師機軟件包含如下功能 ：

1. 對學生提交的實驗數據的合理性作出判斷，以便決定學生該次實驗是否成功，不成功者可要求其重做；

2. 實驗結束后，教師可根據學生提交的實驗數據、重做次數、故障次數和實驗超時時間，對學生本次實驗進行評分；

3. 在每個學期結束后，使用自動評分系統可對整個學期的所有成績進行綜合評分，并可生成和打印每個班級的學生成績表。評分系統的相應參數包括實驗成績、理論成績和實驗缺勤系統等客觀數據，教師可給這些參數分配系數；

4. 教師可根據學校的教學計劃來編輯數據庫中所帶的實驗內容，也可增加自行設計的實驗內容；

5. 網上在線指導學生實驗；

6. 管理實驗臺的使用以及正常與否，是否可以進行實驗等信息。

學生端軟件包含如下功能 ：

1. 將實驗結果輸入數據庫中；

2. 自動生成實驗報告，實驗報告包括實驗目的、實驗原理、實驗設備、實驗數據、實驗曲線、實驗問題組成；

3. 學生可通過網絡向教師申請打印實驗報告；

4. 歷次實驗成績的查詢；

5. 網上在線與實驗指導教師交流；

二、實驗室網站

      隨著學校校園網的普及，開放式實驗教學，虛擬實驗教學，網絡實驗教學都成為可能。為此，我公司開發了 “ 實驗室網站 ” 軟件，學生除現場數據采集需要到實驗室外，其他操作可以在校園里任何一臺聯網的 PC 機上登錄完成，老師也可以在校園里任何一臺聯網的 PC 機上登錄完成相應的操作。

學生可實現的功能 ：

1. 網上學生信息注冊、登錄

2. 網上電子器件查詢、課件或軟件下載

3. 網上實驗報告上載、查詢及瀏覽等

4. 網上實驗預約，具有網上留言功能；實驗開課情況查詢

5. 網上學生實驗成績查詢

6. 網上學生信息反饋（以 E-mail 的形式）

7. 網上實驗討論區（基于 Web ）

老師可實現的功能 ：

1. 網上老師信息注冊、登錄（依權限）

2. 網上通知發布

3. 網上器件擴充（添加新的電子數據）或查詢、課件或軟件下載或上載

4. 網上教學計劃制定（安排實驗內容、時間，地點，指導老師）及查詢

5. 網上實驗預約查詢、實驗成績查詢

6. 網上實驗報告自動生成、查詢、下載、瀏覽、批改。

7. 網上實驗成績統計

8. 網上老師信息反饋（ E-mail ）

9. 網上實驗討論區

注：電腦、網線、交換機自備

三、實驗裝置的配備

裝置主要由電源儀器控制屏、實驗桌、實驗掛箱及三相鼠籠電機等組成。

( 一 )DG-01 電源儀器控制屏

控制屏為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板。為實驗提供交流電源、直流電源、恒流源、受控源、數控信號源及各種測試儀表等。具體功能如下：

1 、主控功能板

1.1 三相 0 ～ 450V 及單相 0 ～ 250V 連續可調交流電源。配備一臺三相同軸聯動自耦調壓器，規格為 1.5KVA/0 ～ 450V ，克服了三只單相調壓器采用鏈條結構或齒輪結構組成的許多缺點。可調交流電源輸出處設有過流保護技術，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護，克服了調換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關可分別指示三相電網電壓和三相調壓輸出電壓。

1.2 提供兩路低壓穩壓直流 0.0 ～ 30V/ 1A 連續可調電源，配有數字式電壓表指示輸出電壓，電壓穩定度 ≤0.3% ，電流穩定度 ≤0.3% ，設有短路軟截止保護和自動恢復功能。

1.3 提供一路 0 ～ 500mA 連續可調恒流源，分 2mA 、 20mA 、 500mA 三檔，負載穩定度 ≤5×10 -4 ，額定變化率 ≤ ５ ×10 -4 ，配有數字式直流毫安表指示輸出電流，具有輸出開路、短路保護功能。

1.4 設有照明 220V/30W 日光燈一盞，供實驗照明用；還設有 220V/30W 的日光燈燈管一支，將燈管的四個頭引出以供實驗用。

1.5 實驗管理器：具有設定實驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。

1.6 設有真有效值交流數字電壓表一只，測量范圍 0 ～ 500V ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位半數顯。

2 、信號源功能板

頻率計： 6 位數字顯示，測量范圍 1Hz ～ 10MHz ，作為外部測量和內置信號源頻率指示。

信號源頻率范圍： 0.2Hz ～ 2MHz ，分七檔

輸出波形：正弦波、三角波、方波、脈沖波、斜波及 50Hz 正弦波

占空比調節： 20% ～ 80%

輸出幅度： 20Vp-p( 1M Ω 負載 ) 、 10Vp-p(50Ω 負載 )

輸出保護：短路保護，抗輸入電壓 ±35V （ 1 分鐘）

幅度顯示：三位 LED

功率輸出： ≥10W ；頻率范圍 (3dB 帶寬 ) ： 20KHz( 方波、三角波、正弦波 )

3 、儀表、受控源功能板

3.1 智能交流數字電壓表

交流數字電壓表 1 只，采用美國模擬器件公司生產的新型高性能 RMS 真有效值轉換器，配以高速 MPU 單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-500V ，頻率范圍： 10Hz-20Hz 。手動量程為： 10V 、 100V 、 500V 。測量精度為 0.5 級。具有數據存儲與查詢功能。

3.2 智能交流數字電流表

     交流數字電流表 1 只，采用美國模擬器件公司生產的新型高性能 RMS 真有效值轉換器，配以高速 MPU 單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0 -5A ，頻率范圍： 10Hz-20Hz 。手動量程為： 100mA 、 1A 、 5A 。測量精度為 0.5 級。具有數有數據存儲與查詢功能。

3.3 直流數顯電壓表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 轉換器配以高速 MPU 單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-200V 。手動量程為： 2V 、 20V 、 200V 。測量精度為 0.5 級。具有數據存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

3.4 直流數顯毫安表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 轉換器配以高速 MPU 單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-2000mA 。手動量程為： 20mA 、 200mA 、 2000mA 。測量精度為 0.5 級。具有數據存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。

3.5 受控源 CCVS 、 VCCS 兩路，打開電源開關， CCVS 、 VCCS 兩路受控源即可工作，通過適當的連接，即可獲得 VCVS 、 CCCS 受控源的功能。此外，還設有 ±12V 兩路直流穩壓電源，并有發光管指示。

4 、控制屏掛置掛件的具體方法

控制屏正面右邊設有一個 74× 48.5cm 2 的大凹槽，能容納兩個大掛箱和一個小掛箱。凹槽上、下邊各設有六個螺柱，左右兩邊掛置大的掛箱，中間掛置小的掛箱。掛箱與控制屏采用螺母固定，易于裝卸和運輸。

( 二 )DG-02 實驗桌

實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；左右設有兩個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料。右邊設有放置示波器用的可拆卸擱板。

( 三 ) 實驗組件掛箱

1 、 DG-03 電路基礎實驗箱

提供基爾霍夫定律（可設置三個典型故障點）、疊加原理（可設置三個典型故障點）、戴維南定理、諾頓定理、二端口網絡、互易定理、 R 、 L 、 C 串聯諧振電路（ L 用空心電感）、 R 、 C 串并聯選頻電路及一階、二階動態電路等實驗。各實驗器件齊全，實驗單元隔離分明，實驗線路完整清晰，驗證性實驗與設計性實驗相結合。

2 、DG-04 交流電路實驗箱

提供單相、三相負載電路、日光燈、變壓器、互感器及電度表等實驗。負載為三個完全獨立的燈組，可連接成 Y 或 △ 兩種三相負載線路，每個燈組均設有三個并聯的白熾燈羅口燈座 ( 每組設有三個開關控制三個負載并聯支路的通斷 ) ，可插 60W 以下的白熾燈九只，各燈組設有電流插座；日光燈實驗器件有 30W 整流器、電容器（ 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V ）、啟輝器及短接按鈕；互感線圈一組，實驗時臨時掛上，兩個空心線圈 L1 、 L2 裝在滑動架上，可調節兩個線圈間的距離，并可將小線圈放到大線圈內，配有大、小鐵棒各一根及非導磁鋁棒一根；電度表一只，規格為 220V 、 3/ 6A ，實驗時臨時掛上，其電源線、負載線均已接在電度表接線架的接線柱上，實驗方便；鐵芯變壓器一只（ 50VA 、 36V/220V ），原副邊均設有保險絲便于電流的測試，可進行變壓器原、副繞組同名端判斷及變壓器應用等實驗。

3 、DG-05 元件箱

設有三組高壓電容（每組 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V 高壓電容各一只），用以改變功率因數實驗；提供實驗所需的各種元件，如電阻、二極管、發光管、穩壓管、電位器及 12V 燈泡等 , 還提供十進制可調電阻箱，阻值為 0 ～ 99999.9Ω/2W 。

4 、DG-06 單相智能功率、功率因數表

由 24 位專用 DSP 、 16 位高精度 AD 轉換器和高速 MPU 單元設計而成，通過鍵控、數顯窗口實現人機對話功能控制模式。軟件上采用 RTOS 設計思路，同時配有 PC 監控軟件來加強分析能力。能測量電路的功率、功率因數。功率測量精度為 1.0 級，功率因數測量范圍 0.3-1.0 ，電壓電流量程為 450V 和 5A ，能自動判別負載性質（感性顯示 “L” ，容性顯示 “C” ，純電阻不顯示），并可存儲測量數據，供隨時查閱。

5 、DG-09 真有效值交流數字毫伏表

能夠對各種復雜波形的有效值進行精確測量，電壓測試范圍 0.2mV ～ 600V （有效值），測試基本精度達到 ±1% ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 、 600V 五檔，直鍵開關切換，三位半數字顯示，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。頻率測試范圍 10Hz ～ 600KHz ，輸入阻抗 1MΩ ，輸入電容 ≤30pF 。

6 、 DG-10 受控源 ( 四路 ) 、回轉器、負阻抗變換器

提供流控電壓源 CCVS 、壓控電流源 VCCS 、壓控電壓源 VCVS 、流控電流源 CCCS 、回轉器及負阻抗變換器等實驗模塊。四組受控源、回轉器、負阻抗變換器均采用標準網絡符號。

7 、 DG-11 數字電路、模擬電路實驗掛件

提供穩壓電源四路（ ±5V/ 0.5A ； ±15V/ 0.5A ，均有短路保護、自動恢復功能）、低壓交流電源（ 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽頭各一路及中心抽頭 17V 兩路）、四位十進制譯碼顯示器、兩組撥碼盤、 8 位邏輯開關、 8 位電平指示器、三態邏輯筆、單次脈沖源、揚聲器、振蕩線圈、按鍵、橋堆及電位器等。另外，還設有一些高可靠圓腳集成電路插座（ 8P 2 只、 14P 3 只、 16P 4 只、 28P 1 只、 40P 1 只）及可靠的鍍銀長紫銅管（供插電阻、電容、電位器、晶體管等元件）。實驗掛箱配有： ① 共射極單管放大器負反饋放大器實驗板、 ② 射極跟隨器實驗板、 ③RC 正弦振蕩器實驗板、 ④ 差動放大器實驗板、 ⑤OTL 功率放大器實驗板共五塊及若干分立元件，可采用固定線路或分立元件靈活組合進行實驗，有利于提高學生動手能力。

8 、實驗連接線

根據不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯接線，強電部分采用高可靠護套結構插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優點，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯接線，兩種導線都只能配合相應內孔的插座，不能混插，大大提高了實驗的安全及合理性。

四、配置清單（每臺）

五、基本實驗項目

（一）電工實驗項目

（二）數字電路實驗項目：

……

自行設計、開發實驗電路。

（三）模擬電路實驗

采用固定線路和分立元件靈活組合進行實驗。

1 、固定線路板實驗有：

（ 1 ）共射極單管放大器負反饋放大器實驗

（ 2 ）射極限跟隨器實驗

（ 3 ） RC 正弦振蕩器實驗

（ 4 ）差動放大器實驗

（ 5 ） OTL 功率放大器實驗

2 、分立元件可完成：單管放大、整流、濾波、穩壓、運放、全波可控及趣味性實驗，也可利用此平臺開發其他實驗項目。

六、裝置的主要優點及安全保護體系

1 、三相四線制 ( 或三相五線制 ) 電源輸入，總電源由三相鑰匙開關控制，設有三相帶燈熔斷器作為斷相指示。
2 、控制屏電源由接觸器通過起、停按鈕進行控制。
3 、三相交流電源 0 ～ 450V 連續可調，單相交流電源 0 ～ 250V 連續可調，設有三相同軸聯動自耦調壓器（ 1.5KVA ）一臺，可更好地滿足教學實驗要求。
4 、屏上裝有電壓型漏電保護裝置，控制屏內或強電輸出若有漏電現象，即告警并切斷總電源，確保實驗進程安全。
5 、屏上裝有一套電流型漏電保護器，控制屏若有漏電現象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
6 、屏上三相調壓器付邊設有一套過流保護裝置。調壓器輸出短路或所帶負載太大，電流超過設定值，系統即告警并切斷總電源。
7 、測量儀表精度高，采用精密鏡面指針式（帶超量程告警）、數字化、智能化及人機對話模式，符合現代測量儀表發展方向。
8 、各種電源及各種儀表均有可靠的保護功能。
9 、實驗連接線及插座采用不同的結構，使用安全、可靠、防觸電。