新型多功能测控一体化教学实验平台制造技术

本发明专利技术涉及一种新型多功能测控一体化教学实验平台，包括光栅尺固定支架、接近开关固定板、光栅读数头衔接板、导轨，所述光栅尺固定支架上安装有光栅传感器，所述光栅读数头衔接板两端分别连接光栅传感器、滑台载物板，所述滑台载物板上放置有压力传感器，所述接近开关固定板上安装有电感式接近开关，所述导轨底面上安装有温度传感器，导轨两侧安装有直动型限位开关。本发明专利技术通过安装在丝杠滑台周围的多个传感器实现不同性质物理量的多参数同步测量和数据无线传输，弥补了传统测试仪器的缺陷；通过在一维工作台上设置两种限位开关实现滑台的超行程报警、自动循环往复运动，便于调试和使用，有良好的经济效益和社会效益，适合推广使用。

【技术实现步骤摘要】
新型多功能测控一体化教学实验平台
本专利技术涉及测试实验仪器领域，具体是一种新型多功能测控一体化教学实验平台。
技术介绍
随着国家教育水平的不断提高以及相应学科的教学内容更新，实验室资源优化整合和教学科研相结合已经成为高校实验室建设和实验室开放的重要研究内容。一套结合大学生专业所开教学课程的测试实验装置，对于检测大学生是否掌握了扎实的理论基础，能否将理论知识转换为实际运用，培养大学生发现问题、思考问题和解决问题的动手操作能力，都扮演着至关重要的角色。目前，高校传统的用于《测试技术》和《检测技术》课程的实验装置，存在以下急需解决的缺陷和问题：实验装置功能单一，只能测量个别或两三个物理量，无法在一个实验装置上实现不同性质物理量的多参数同步测量，测量数据只能在装置本身安装的仪表上显示，与上位机进行数据通信主要采用串口通信方式，只能实时传输一个物理量，且为有线通讯，传输速度慢，缺少能实现多个物理量同时测量和数据无线传输的实验装置，且大多数实验装置的开放性不足，需要高校专业实验技术人员的指导。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有实验装置一体化程度的不足，提供一种新型多功能测控一体化教学实验平台，此教学实验平台的功能有多物理量的多参数同步测量和数据无线传输、变频调速、故障报警、自动循环往复运动。该教学试验台突出的特点是采集的物理量包括：温度、振动、压力、转速、位移，结合了机电传动、传感技术、测试技术和组态软件等专业学科，完成整套实验装置的硬件设计。实现对综合性或交叉性实验在同一台实验装置进行，并且实验装置所要控制的物理量具有参考标准，在培养大学生动手操作能力同时完成教学科创紧密结合以及对实验室资源优化整合，极大程度地优化实验课程体系，提高实验教学质量。本专利技术所要解决的问题采用以下技术方案来实现：一种新型多功能测控一体化教学实验平台，包括系统安装支架、一维工作台、物理检测设备、数据采集与无线传输装置，其特征在于，所述的系统安装支架包括安装底板、光栅尺固定支架、编码器支撑座、接近开关固定板、光栅读数头衔接板和槽型光耦安装块；所述的一维工作台包括定制精密丝杠滑台、电控箱、柔性联轴器、三相异步减速电机；所述的物理检测设备包括光栅传感器、槽型光电计数器、光电编码器、电感式接近开关、温度传感器、压力传感器、直动型限位开关和压电式加速度传感器；所述数据采集装置是数据采集卡或单片机；所述的无线传输装置是ZigBee模块。所述一维工作台的定制精密丝杠滑台包括原有的滚珠丝杠滑台、滑台载物板、导轨，丝杠滑台的载物板除了衔接光栅传感器的读数头，还需承受外界的负载，使压力传感器置于滑台载物板的中间，能让压力传感器的测量过程不受其他外在机械结构的约束，所述导轨能使滑台按照规定的路线运行。所述电控箱包括两个电源分路器、按键开关、状态指示灯、信号接线端子、可编程逻辑控制器、空气开关、变频调速器、开关电源，可编程逻辑控制器实现一维工作台的运动顺序控制。所述变频调速器实现一维工作台的多段速调速。所述光栅传感器包括光栅尺(固定光栅)和读数头(运动光栅)，所述的压力传感器包括亚克力载物板、弹性体(敏感元件)、电阻应变片(传感元件)和惠更斯电桥(转换电路)，所述的电感式接近开关让滑台载物板在到达左右两端的极限位置后，能够自行切断电路并且反向运行，实现自动循环往复运动。所述光栅传感器、槽型光电计数器、光电编码器、温度传感器、压力传感器、加速度传感器分别实现位移，转速，温度，压力，振动物理量的测量。所述直动型限位开关包括传动触头和开关主体，在电感式接近开关出现故障时，实现限定整个滑台的极限位置和故障报警的目的。所述数据采集卡或单片机完成最终的数据采集。所述无线传输装置采用ZigBee模块，且所述ZigBee模块包括发送模块CC2530F256和接收模块CC2530F256，实现不同性质物理量的多数据无线传输。本专利技术的有益效果是：改善现有测试实验装置机电一体化的不足，能够在一维工作台上实现运行状态的自动切换、装置故障时的蜂鸣报警、多物理量的多参数同步测量和数据无线传输等。通过安装在丝杠滑台周围的多个传感器实现不同性质物理量的多参数同步测量，并将数据及时经发送模块CC2530F256发送至接收模块CC2530F256实现数据无线传输，弥补了传统测试仪器的缺陷；通过在一维工作台上设置两种限位开关实现滑台的超行程报警、自动循环往复运动，便于调试和使用，以半自动化仪器代替人工指导，不仅提高了教学效率，而且优化了实验室资源整合以及实验课程体系，促进了实验教学的发展与进步。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术光栅传感器和光栅尺固定支架的结构示意图；图3为本专利技术一维工作台的传动机构正视示意图；图4为本专利技术一维工作台的电控箱结构示意图；图5为本专利技术传动机构、物理检测设备的结构示意图；图中：1、安装底板，2、数据采集卡，3、光栅传感器，4、光栅尺固定支架，5、槽型光耦安装块，6、编码器支撑座，7、光电编码器，8、槽型光电计数器，9、光电码盘，10、丝杠滑台，11、接近开关固定板，12、电感式接近开关，13、温度传感器，14、压力传感器，15、直动型限位开关，16、三相电机，17、加速度传感器，18、电控箱，19、状态指示灯，20、信号接线端子，21、按键开关，22、空气开关，23、变频器，24、变频调速器,25、24V电源分路器，26、5V电源分路器，27、光栅读数头衔接板，28、可编程逻辑控制器，29、开关电源，31、原有的滚珠丝杠滑台，111、腰形孔，121、弹性垫圈，212、短型方铝，221、长型方铝，222、腰形孔,232、直角连接件，233、光栅读数头，234、光栅尺，311、滑台载物板，312、导轨，361、滚珠丝杠，511、较大的柔性联轴器，512、较小的柔性联轴器，521、主动滑块，522、从动滑块，531、轴承支座。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本专利技术。如图1、图2、图3、图4、图5所示，所示，一种多功能测控一体化教学实验台，包括系统安装支架、一维工作台、物理检测设备、数据采集装置。如图1、图2和图3所示，所述的系统安装支架包括安装底板1、光栅尺固定支架4、槽型光耦安装块5、编码器支撑座6、接近开关固定板11和光栅读数头衔接板27。其中，所述的接近开关固定板11呈L型，其特征在于接近开关固定板11上开有两个圆孔和一个腰形孔，圆孔通过螺钉连接在安装底板1，腰形孔的垂直面正对精密丝杠的滑台载物板311，且腰形孔长度要远大于所要安装的电感式接近开关12直径，保证其上下可调节范围，根据载物板表面到铸铁底板的上表面距离，来定制相应高度的安装支架；所述的编码器支撑座6位于滚珠丝杠361的伸出端，竖直面中圆形开孔的中心高和滚珠丝杠361的中心高一致，均匀分布在圆形开孔外围的小型通孔，分别对应着光电编码器7的固定孔位。底面上开有两个圆孔，圆孔通过螺钉连接在安装底板1；所述的槽型光耦安装块5通过特定的固体粘合剂，固定于光电码盘9的正下方；所述的光栅尺固定支架4包括两个短型方铝212和一个长型方铝221，短型方铝212与长型方铝221按照梁式桥的组成结构垂直相连，在短型方铝2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型多功能测控一体化教学实验平台，包括安装底板(1)、一维工作台、导轨(312)，其特征在于：所述安装底板(1)上安装有一维工作台，且所述一维工作台周围安装多个传感器和ZigBee模块；所述一维工作台上方设置有电感式接近开关(12)；所述一维工作台的滑台载物板(311)一侧安装有光栅传感器(3)，且所述滑台载物板(311)上中间设置有压力传感器(14)；所述一维工作台一端连接有光电编码器(7)和光电码盘(9)，且所述光电编码器(7)通过柔性联轴器(512)固定在滚珠丝杠(361)上；所述一维工作台的三相异步减速电机(16)外壳上吸附一个加速度传感器(17)；所述导轨(312)底面上安装有温度传感器(13)，且所述导轨(312)两端内侧分别安装有直动型限位开关(15)。

【技术特征摘要】
1.一种新型多功能测控一体化教学实验平台，包括安装底板(1)、一维工作台、导轨(312)，其特征在于：所述安装底板(1)上安装有一维工作台，且所述一维工作台周围安装多个传感器和ZigBee模块；所述一维工作台上方设置有电感式接近开关(12)；所述一维工作台的滑台载物板(311)一侧安装有光栅传感器(3)，且所述滑台载物板(311)上中间设置有压力传感器(14)；所述一维工作台一端连接有光电编码器(7)和光电码盘(9)，且所述光电编码器(7)通过柔性联轴器(512)固定在滚珠丝杠(361)上；所述一维工作台的三相异步减速电机(16)外壳上吸附一个加速度传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪涛，张宇，范禄源，何海双，张荣荣，徐傲，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34