联网型电工电子技术实验装置

发布时间：2020-12-21 丨 浏览次数：

HYDG-502A   联网型电工电子技术实验装置

　随着计算机技术应用的快速发展和日益普及，计算机辅助教学（ CAI ）实验在现代教学设备中占据越来越重要的地位。为更好的适应当前高校实验室现代化、网络化建设，辅助老师更好的指导与管理整个实验的进程，我公司研制开发了 “ 局域网联网型 ” 多媒体实验教学管理软件。 HYDG -502 型高级电工技术实验装置在 HYDG-501 的基础之上将仪表等全部更换为智能化数字仪表，配以局域网联网型 ” 多媒体实验教学管理软件。实验内容和技术功能与 HYDG-501 一致。 实验台（学生端）采用了总线通信方式， PC 机通过实验台内置的实验管理器对电工综合实验装置上的智能仪器仪表进行数据采集与管理（配置数据采集器）。

一、局域网联网型：

　　 实验室内部网采用星型结构，实验室服务器由教师端计算机担任，实验数据采集由学生端计算机执行。

根据实际情况的需要，将本系统中的用户分为三类即：实验学生，指导老师和系统管理员。其中学生又可以分一般学生和特殊学生，一般学生可以做教学大纲所规定的常规实验；特殊学生除常规实验外，还可以自己设计实验，提高学生的创新思想，增加实验室的开放度。每一类用户都拥有自己的管理权限，其中学生的权限低，系统管理员的权限高。

系统管理员负责对整个系统进行维护以及对用户基本信息库和实验基本信息库的录入和维护工作， 并分配和管理各个用户。指导老师负责在实验开始前选择实验，对学生提交的数据进行审核，对实验数据的合理性做出判断，不成功者可要求其重做。实验结束后，对学生本次实验进行评分，在学期结束后对整个学期的所有实验进行综合评分，并生成每个班级的学生成绩表，老师可以对学生的成绩进行查询、打印等。实验报告是通过在原定的实验报告上加上学生的实验分析和数据计算而形成的。

本软件提供了很多在实验过程中所要用到的辅助工具，例如计算器、画图工具等。

教师机软件包含如下功能 ：

1. 对学生提交的实验数据的合理性作出判断，以便决定学生该次实验是否成功，不成功者可要求其重做；

2. 实验结束后，教师可根据学生提交的实验数据、重做次数、故障次数和实验超时时间，对学生本次实验进行评分；

3. 在每个学期结束后，使用自动评分系统可对整个学期的所有成绩进行综合评分，并可生成和打印每个班级的学生成绩表。评分系统的相应参数包括实验成绩、理论成绩和实验缺勤系统等客观数据，教师可给这些参数分配系数；

4. 教师可根据学校的教学计划来编辑数据库中所带的实验内容，也可增加自行设计的实验内容；

5. 网上在线指导学生实验；

6. 管理实验台的使用以及正常与否，是否可以进行实验等信息。

学生端软件包含如下功能 ：

1. 将实验结果输入数据库中；

2. 自动生成实验报告，实验报告包括实验目的、实验原理、实验设备、实验数据、实验曲线、实验问题组成；

3. 学生可通过网络向教师申请打印实验报告；

4. 历次实验成绩的查询；

5. 网上在线与实验指导教师交流；

二、实验室网站

      随着学校校园网的普及，开放式实验教学，虚拟实验教学，网络实验教学都成为可能。为此，我公司开发了 “ 实验室网站 ” 软件，学生除现场数据采集需要到实验室外，其他操作可以在校园里任何一台联网的 PC 机上登录完成，老师也可以在校园里任何一台联网的 PC 机上登录完成相应的操作。

学生可实现的功能 ：

1. 网上学生信息注册、登录

2. 网上电子器件查询、课件或软件下载

3. 网上实验报告上载、查询及浏览等

4. 网上实验预约，具有网上留言功能；实验开课情况查询

5. 网上学生实验成绩查询

6. 网上学生信息反馈（以 E-mail 的形式）

7. 网上实验讨论区（基于 Web ）

老师可实现的功能 ：

1. 网上老师信息注册、登录（依权限）

2. 网上通知发布

3. 网上器件扩充（添加新的电子数据）或查询、课件或软件下载或上载

4. 网上教学计划制定（安排实验内容、时间，地点，指导老师）及查询

5. 网上实验预约查询、实验成绩查询

6. 网上实验报告自动生成、查询、下载、浏览、批改。

7. 网上实验成绩统计

8. 网上老师信息反馈（ E-mail ）

9. 网上实验讨论区

注：电脑、网线、交换机自备

三、实验装置的配备

装置主要由电源仪器控制屏、实验桌、实验挂箱及三相鼠笼电机等组成。

( 一 )DG-01 电源仪器控制屏

控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板。为实验提供交流电源、直流电源、恒流源、受控源、数控信号源及各种测试仪表等。具体功能如下：

1 、主控功能板

1.1 三相 0 ～ 450V 及单相 0 ～ 250V 连续可调交流电源。配备一台三相同轴联动自耦调压器，规格为 1.5KVA/0 ～ 450V ，克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点。可调交流电源输出处设有过流保护技术，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只指针式交流电压表，通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压输出电压。

1.2 提供两路低压稳压直流 0.0 ～ 30V/ 1A 连续可调电源，配有数字式电压表指示输出电压，电压稳定度 ≤0.3% ，电流稳定度 ≤0.3% ，设有短路软截止保护和自动恢复功能。

1.3 提供一路 0 ～ 500mA 连续可调恒流源，分 2mA 、 20mA 、 500mA 三档，负载稳定度 ≤5×10 -4 ，额定变化率 ≤ ５ ×10 -4 ，配有数字式直流毫安表指示输出电流，具有输出开路、短路保护功能。

1.4 设有照明 220V/30W 日光灯一盏，供实验照明用；还设有 220V/30W 的日光灯灯管一支，将灯管的四个头引出以供实验用。

1.5 实验管理器：具有设定实验时间、定时报警、切断电源等功能；还可以自动记录与区分由于接线或操作错误所造成的漏电告警、仪表超量程告警等。

1.6 设有真有效值交流数字电压表一只，测量范围 0 ～ 500V ，量程自动判断、自动切换，精度 0.5 级，三位半数显。

2 、信号源功能板

频率计： 6 位数字显示，测量范围 1Hz ～ 10MHz ，作为外部测量和内置信号源频率指示。

信号源频率范围： 0.2Hz ～ 2MHz ，分七档

输出波形：正弦波、三角波、方波、脉冲波、斜波及 50Hz 正弦波

占空比调节： 20% ～ 80%

输出幅度： 20Vp-p( 1M Ω 负载 ) 、 10Vp-p(50Ω 负载 )

输出保护：短路保护，抗输入电压 ±35V （ 1 分钟）

幅度显示：三位 LED

功率输出： ≥10W ；频率范围 (3dB 带宽 ) ： 20KHz( 方波、三角波、正弦波 )

3 、仪表、受控源功能板

3.1 智能交流数字电压表

交流数字电压表 1 只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能 RMS 真有效值转换器，配以高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围： 0-500V ，频率范围： 10Hz-20Hz 。手动量程为： 10V 、 100V 、 500V 。测量精度为 0.5 级。具有数据存储与查询功能。

3.2 智能交流数字电流表

     交流数字电流表 1 只，采用美国模拟器件公司生产的新型高性能 RMS 真有效值转换器，配以高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围： 0 -5A ，频率范围： 10Hz-20Hz 。手动量程为： 100mA 、 1A 、 5A 。测量精度为 0.5 级。具有数有数据存储与查询功能。

3.3 直流数显电压表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 转换器配以高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围： 0-200V 。手动量程为： 2V 、 20V 、 200V 。测量精度为 0.5 级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

3.4 直流数显毫安表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 转换器配以高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。具有自动与手动量程，测量范围： 0-2000mA 。手动量程为： 20mA 、 200mA 、 2000mA 。测量精度为 0.5 级。具有数据存储与查询功能。具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

3.5 受控源 CCVS 、 VCCS 两路，打开电源开关， CCVS 、 VCCS 两路受控源即可工作，通过适当的连接，即可获得 VCVS 、 CCCS 受控源的功能。此外，还设有 ±12V 两路直流稳压电源，并有发光管指示。

4 、控制屏挂置挂件的具体方法

控制屏正面右边设有一个 74× 48.5cm 2 的大凹槽，能容纳两个大挂箱和一个小挂箱。凹槽上、下边各设有六个螺柱，左右两边挂置大的挂箱，中间挂置小的挂箱。挂箱与控制屏采用螺母固定，易于装卸和运输。

( 二 )DG-02 实验桌

实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板；左右设有两个大抽屉（带锁），用于放置工具及资料。右边设有放置示波器用的可拆卸搁板。

( 三 ) 实验组件挂箱

1 、 DG-03 电路基础实验箱

提供基尔霍夫定律（可设置三个典型故障点）、叠加原理（可设置三个典型故障点）、戴维南定理、诺顿定理、二端口网络、互易定理、 R 、 L 、 C 串联谐振电路（ L 用空心电感）、 R 、 C 串并联选频电路及一阶、二阶动态电路等实验。各实验器件齐全，实验单元隔离分明，实验线路完整清晰，验证性实验与设计性实验相结合。

2 、DG-04 交流电路实验箱

提供单相、三相负载电路、日光灯、变压器、互感器及电度表等实验。负载为三个完全独立的灯组，可连接成 Y 或 △ 两种三相负载线路，每个灯组均设有三个并联的白炽灯罗口灯座 ( 每组设有三个开关控制三个负载并联支路的通断 ) ，可插 60W 以下的白炽灯九只，各灯组设有电流插座；日光灯实验器件有 30W 整流器、电容器（ 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V ）、启辉器及短接按钮；互感线圈一组，实验时临时挂上，两个空心线圈 L1 、 L2 装在滑动架上，可调节两个线圈间的距离，并可将小线圈放到大线圈内，配有大、小铁棒各一根及非导磁铝棒一根；电度表一只，规格为 220V 、 3/ 6A ，实验时临时挂上，其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上，实验方便；铁芯变压器一只（ 50VA 、 36V/220V ），原副边均设有保险丝便于电流的测试，可进行变压器原、副绕组同名端判断及变压器应用等实验。

3 、DG-05 元件箱

设有三组高压电容（每组 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V 高压电容各一只），用以改变功率因数实验；提供实验所需的各种元件，如电阻、二极管、发光管、稳压管、电位器及 12V 灯泡等 , 还提供十进制可调电阻箱，阻值为 0 ～ 99999.9Ω/2W 。

4 、DG-06 单相智能功率、功率因数表

由 24 位专用 DSP 、 16 位高精度 AD 转换器和高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用 RTOS 设计思路，同时配有 PC 监控软件来加强分析能力。能测量电路的功率、功率因数。功率测量精度为 1.0 级，功率因数测量范围 0.3-1.0 ，电压电流量程为 450V 和 5A ，能自动判别负载性质（感性显示 “L” ，容性显示 “C” ，纯电阻不显示），并可存储测量数据，供随时查阅。

5 、DG-09 真有效值交流数字毫伏表

能够对各种复杂波形的有效值进行精确测量，电压测试范围 0.2mV ～ 600V （有效值），测试基本精度达到 ±1% ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 、 600V 五档，直键开关切换，三位半数字显示，每档均有超量程告警、指示及切断总电源功能。频率测试范围 10Hz ～ 600KHz ，输入阻抗 1MΩ ，输入电容 ≤30pF 。

6 、 DG-10 受控源 ( 四路 ) 、回转器、负阻抗变换器

提供流控电压源 CCVS 、压控电流源 VCCS 、压控电压源 VCVS 、流控电流源 CCCS 、回转器及负阻抗变换器等实验模块。四组受控源、回转器、负阻抗变换器均采用标准网络符号。

7 、 DG-11 数字电路、模拟电路实验挂件

提供稳压电源四路（ ±5V/ 0.5A ； ±15V/ 0.5A ，均有短路保护、自动恢复功能）、低压交流电源（ 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽头各一路及中心抽头 17V 两路）、四位十进制译码显示器、两组拨码盘、 8 位逻辑开关、 8 位电平指示器、三态逻辑笔、单次脉冲源、扬声器、振荡线圈、按键、桥堆及电位器等。另外，还设有一些高可靠圆脚集成电路插座（ 8P 2 只、 14P 3 只、 16P 4 只、 28P 1 只、 40P 1 只）及可靠的镀银长紫铜管（供插电阻、电容、电位器、晶体管等元件）。实验挂箱配有： ① 共射极单管放大器负反馈放大器实验板、 ② 射极跟随器实验板、 ③RC 正弦振荡器实验板、 ④ 差动放大器实验板、 ⑤OTL 功率放大器实验板共五块及若干分立元件，可采用固定线路或分立元件灵活组合进行实验，有利于提高学生动手能力。

8 、实验连接线

根据不同实验项目的特点，配备两种不同的实验联接线，强电部分采用高可靠护套结构插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；弱电部分采用弹性铍轻铜裸露结构联接线，两种导线都只能配合相应内孔的插座，不能混插，大大提高了实验的安全及合理性。

四、配置清单（每台）

五、基本实验项目

（一）电工实验项目

（二）数字电路实验项目：

……

自行设计、开发实验电路。

（三）模拟电路实验

采用固定线路和分立元件灵活组合进行实验。

1 、固定线路板实验有：

（ 1 ）共射极单管放大器负反馈放大器实验

（ 2 ）射极限跟随器实验

（ 3 ） RC 正弦振荡器实验

（ 4 ）差动放大器实验

（ 5 ） OTL 功率放大器实验

2 、分立元件可完成：单管放大、整流、滤波、稳压、运放、全波可控及趣味性实验，也可利用此平台开发其他实验项目。

六、装置的主要优点及安全保护体系

1 、三相四线制 ( 或三相五线制 ) 电源输入，总电源由三相钥匙开关控制，设有三相带灯熔断器作为断相指示。
2 、控制屏电源由接触器通过起、停按钮进行控制。
3 、三相交流电源 0 ～ 450V 连续可调，单相交流电源 0 ～ 250V 连续可调，设有三相同轴联动自耦调压器（ 1.5KVA ）一台，可更好地满足教学实验要求。
4 、屏上装有电压型漏电保护装置，控制屏内或强电输出若有漏电现象，即告警并切断总电源，确保实验进程安全。
5 、屏上装有一套电流型漏电保护器，控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。
6 、屏上三相调压器付边设有一套过流保护装置。调压器输出短路或所带负载太大，电流超过设定值，系统即告警并切断总电源。
7 、测量仪表精度高，采用精密镜面指针式（带超量程告警）、数字化、智能化及人机对话模式，符合现代测量仪表发展方向。
8 、各种电源及各种仪表均有可靠的保护功能。
9 、实验连接线及插座采用不同的结构，使用安全、可靠、防触电。