實驗一實驗系統(tǒng)介紹

1、實驗一、實驗一、 實驗系統(tǒng)介紹實驗系統(tǒng)介紹授課教師：張授課教師：張 軻（焊接與激光制造實驗室）軻（焊接與激光制造實驗室）聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：34202709辦公地址：材料樓辦公地址：材料樓F樓樓409室室ftp:/ zhangke/sopc62學習要求： 課前預習（15min30min） 上課認真聽講、積極參與試驗過程團結(jié)合作、鍥而不舍 獨立完成試驗報告DTMP實驗系統(tǒng)簡介實驗系統(tǒng)簡介DTMP（ 數(shù)字化實驗系統(tǒng)采用計算機(工控機）作為主控制器，以研華的數(shù)據(jù)采集卡PCI1710進行信號的采集和控制，軟件系統(tǒng)采用VC作為編程語言； 以一個微型的加熱爐作為主要實驗對象，對其

2、加熱爐的溫度信號進行采集，處理和控制。 系統(tǒng)為半開放式的，可以采用系統(tǒng)默認的程序，也可以根據(jù)教學需要和學生的興趣嵌入自己編寫的程序進行實驗。 計算機，多功能數(shù)據(jù)采集卡，加熱爐，信號調(diào)理模塊，固態(tài)調(diào)壓模塊以及開關(guān)量輸入輸出模塊等組成。實驗系統(tǒng)組成實驗系統(tǒng)組成 計算機（工控機），多功能數(shù)據(jù)采集卡，加熱爐，信號調(diào)理模塊，固態(tài)調(diào)壓模塊以及開關(guān)量輸入輸出模塊等組成。加熱爐試驗箱PCI1710多功能采集卡計算機（工控機）熱電偶基本原理熱電偶基本原理1.把溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號;2.基本原理 將兩種不同材料的焊在一起，構(gòu)成一個閉合回路。由于兩種不同金屬所攜帶的電子數(shù)不同，當兩個導體的二個執(zhí)著點之間存在溫度梯

3、度時，就會發(fā)生高電位向低電位放電現(xiàn)象，回路中就會有電流通過, 此溫度差越大，電流越大，兩端之間的電動勢叫熱電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應，也叫塞貝克效應（Seebeck-effect）。3、電壓通常為mv級的，需要進一步放大和線性化信號調(diào)理信號調(diào)理熱電偶的電壓信號為mv級，為便于處理，需要進一步放大、線性化以及冷端補償。通常將熱電偶的上述處理叫信號調(diào)理。信號調(diào)理后將mv級信號轉(zhuǎn)換成線性化的0-10V電壓信號0-10V信號通過PCI1710的AD模塊轉(zhuǎn)換12bit的數(shù)字信號0-4096多功能數(shù)據(jù)采集卡多功能數(shù)據(jù)采集卡-PCI1710PCI-1710 是一款PCI 總線接口的多功能DAS 卡。包括最

4、重要的5 個測量與控制功能，即12-bit A/D 轉(zhuǎn)換、D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出，以及計數(shù)器/ 定時器功能。 自動通道/ 增益掃描-允許用戶對不同通道使用不同增益 PCI 總線即插即用-所有與總線相關(guān)的配置，如基地址、中斷分配等，均由軟件自動控制。進行配置時，用戶無需設(shè)置任何跳線和DIP 開關(guān)。 板載可編程計數(shù)器芯片-82C54 ，用于為 A/D 轉(zhuǎn)換提供脈沖觸發(fā)。3 個16-bit 10 MHz 時鐘的計數(shù)器。 4K板載FIFO （先進先出）緩存產(chǎn)品特性產(chǎn)品特性 16 路單端或8 路差分模擬量輸入或組合方式輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器，采樣速率可達100 kHz 每個輸入通道的增益可編

5、程 自動通道/ 增益掃描 板載4K 采樣FIFO 緩存 2 路12-bit 模擬量輸出-AO 16 路數(shù)字量輸入及16 路數(shù)字量輸出 可編程計數(shù)器/ 定時器模擬量輸入模擬量輸入功能功能通道：16 路單端或8 路差分（可通過軟件編程）分辨率：12-bit板載FIFO：4K 采樣點數(shù)轉(zhuǎn)換時間：8 s輸入范圍：（ 10 V，可通過軟件編程）最大采集速率：100 kHz觸發(fā)模式：軟件，板載可編程定時器或外部觸發(fā)器模擬量輸出模擬量輸出通道：2個通道-AO0 和 AO1分辨率：12-bit相對精度： 1/2 LSB增益誤差： 1 LSB最大采樣速率：100 K 采樣/s電壓變化率：10 V/ s輸出范圍：

6、（可通過軟件編程） 0 +5 V, 0 +10 V其它功能其它功能n數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入-16個數(shù)字量輸入n數(shù)字量數(shù)字量輸出輸出-16個數(shù)字量輸出n可編程定時器可編程定時器/ 計數(shù)器計數(shù)器 計數(shù)器芯片：82C54 或同等芯片 計數(shù)器：3 通道、16 位、2 個通道被永久配置為可編程定時器，1 個通道供用戶根據(jù)需要進行配置。PCI1710相應管腳信號相應管腳信號PCI1710管腳信號跟信號端子板一一對應固態(tài)調(diào)壓模塊固態(tài)調(diào)壓模塊單相交流固態(tài)調(diào)壓器是集同步變壓器、相位檢測電路、移相觸發(fā)電路和輸出可控硅于一體；當改變控制電壓的大小，就可改變輸出可控硅的觸發(fā)相角，即實現(xiàn)單相交流電的調(diào)壓。當以0-10vd

7、c控制輸入時，0-0.7V左右時為全關(guān)閉區(qū)域，可靠關(guān)斷整個電路的輸出；0.7-9.3VDC左右為可調(diào)區(qū)域，即隨著控制電壓的增大，導通角a從180到0線性減小，交流負載上的電壓從0V增大到最大值，在本系統(tǒng)中最大交流電壓為220V，9.3V-10VDC左右時為全開通區(qū)域。實驗系統(tǒng)原理圖實驗系統(tǒng)原理圖信號端子板電源開關(guān)24V開關(guān)電源 信號調(diào)理模塊 固態(tài)調(diào)壓模塊微型加熱爐熱電偶加熱電壓導線軟件使用介紹軟件使用介紹數(shù)字化基礎(chǔ)實驗軟件圖標軟件登陸畫面軟件登陸畫面修改用戶名和密碼修改用戶名和密碼軟件歡迎畫面軟件歡迎畫面信號采集參數(shù)設(shè)置畫面信號采集參數(shù)設(shè)置畫面進入信號采集畫面后要設(shè)置采樣頻率和控制電壓的大小信

8、號實時采集信號實時采集采集頻率和控制電壓設(shè)置好后按確定，并點擊采集開始開關(guān)，系統(tǒng)對加熱爐的溫度信號開始實時采集退出登錄或者退出實驗系統(tǒng)退出登錄退出實驗系統(tǒng)兩個主要公式兩個主要公式加熱爐溫度與AD轉(zhuǎn)換電壓之間的關(guān)系 實際溫度=采集電壓*700/10v控制電壓與加熱爐加熱電壓之間的關(guān)系 加熱爐加熱電壓=板卡輸出端經(jīng)PID整定后給定的控制電壓*220/10實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 1.熟悉系統(tǒng)的整體架構(gòu)及工作原理； 2.了解一個基本的數(shù)字化測控系統(tǒng)主要由哪幾部分組成；3.熟悉研華多功能采集卡的基本功能及規(guī)格；4.熟悉調(diào)壓模塊的大致工作原理；5.熟悉熱電偶溫度與電壓之間的對應關(guān)系；6.熟悉控制電壓與溫度上升速率之間的關(guān)系7.初步理解奈奎斯特采樣定理，實驗不同的采樣頻率實驗步驟實驗步驟明確實驗內(nèi)容預習和復習相關(guān)的知識-課件PPT和實驗指導書檢查實驗系統(tǒng)-連接是否正確等實驗系統(tǒng)上電按實驗要求內(nèi)容逐項實驗實驗過程中注意隨時保存數(shù)據(jù) 電腦重啟后數(shù)據(jù)將全部丟失！實驗完后將控制電壓置為0V實驗箱關(guān)閉電源開關(guān)；整理試驗箱實驗中的注意事項實驗中的注意事項1、控制電壓不能超過5V2、實驗中注意安全 固態(tài)調(diào)壓