新开发电工电力电子技术创新实验设备
来源： 作者： 发布时间：2015-11-4 11:14:27
1.电工电力电子技术创新设计综合应用实验设备
一、电工电力电子技术创新设计综合应用实验设备技术性能
1.输入电源：三相五线～380V±10%50Hz
2.漏电保护：漏电动作电流≤30mA
3.工作环境：温度-10℃～+40℃相对湿度＜85%（25℃）海拔＜4000m
4.装机容量：＜1.5kA
5.外形尺寸：1350mm(±10%)³600mm(±10%)³1100mm(±10%)
6.为了保护人身安全，要求设备采用的安全保护体系，设备自身电路具有短路保护、过流保护、漏电保护功能，安全保护可靠，设备具有欠压保护、过压保护功能，安全保护可靠。
二、电工电力电子技术创新设计综合应用实验设备基本配置及功能
本实验设备主要由电源控制屏、实验台、电工电子实验组件、实验套件、实验工具、电源无线总控制台等组成。
（一）电源控制屏控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板（凹字烂板技术），为实验提供交直流电源、信号源和仪表等，具体功能如下：
1.交流电源部分
(1)提供三相固定380V交流电源及单相0～250V连续可调交流电源，配备1台单相调压器，规格为0.5kVA/0～250V。380V交流电源输出处设有过流保护，相间、线间过电流及直接短路均能自动保护。配有一只指针式交流电压表，通过波段开关切换可指示三相固定380V交流电源输出电压。
(2)设有一路AC380V和三路AC220V交流电源接口，可为外配仪器设备提供工作电源
。(3)低压交流电源：分3V、6V、9V、12V、15V、20V、24V七档可调，输出端具有短路保护、过载保护及自动复位功能。
2.直流电源部分
(1)提供0～220V连续可调直流电源，电源输出处设有过流保护，当直接短路或所带负载太大，系统即告警并切断输出电源。
(2)提供直流稳压源/恒流源，输出电压0～30V/0～0.5A。具有短路软截止型保护和自动恢复功能，设有三位半数显指示电压和电流。
(3)提供四路固定直流电源：±5V/0.5A、±12V/0.5A，每路均具有短路、过流保护和自动恢复功能。
3.测量仪表
(1)真有效值交流电压表一只能对交流信号（20Hz～20kHz）进行真有效值测量，测量范围0～500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。
(2)真有效值交流电流表一只能对交流信号（20Hz～20kHz）进行真有效值测量，测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，四位数码显示。
(3)直流数显电压表一只测量范围0～1000V，分2V、20V、200V、1000V四档，直键开关切换，三位半数字显示，输入阻抗10MΩ，精度0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
(4)直流数显毫安表一只测量范围0～2000mA，分2mA、20mA、200mA、2000mA四档，直键开关切换,三位半数字显示,精度0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。
4.函数信号发生器/频率计
(1)输出波形：分正弦波、矩形波、三角波三种，由琴键开关切换选择；
(2)频率范围：2Hz～2MHz，分七个频段选择；
(3)输出幅度：0～16VP-P，三位LED数码管显示；
(4)输出衰减：分0dB、20dB、40dB、60dB四档，由两个“衰减”按键切换选择；
(5)频率计：具有内测/外测功能；测频范围：1Hz～10MHz，六位共阴LED数码管显示；闸门时基：1s；测频灵敏度：35mV(1～500kHz)/100mV(500kHz～10MHz)；测频精度：万分之二(10MHz)。
5.无线遥控接收器
主要由天线和控制器两部分组成。天线放置在实验台的顶部，接收电源无线控制台发送的控制信号；控制器放置在电源控制屏内部，根据天线接收的信号控制实验设备总电源。
（二）电工电子实验组件
1.电工电子实验模块
提供一套实验模块，可以完成直流电路、模拟电子技术、数字电子技术和电子综合应用实验项目。实验模块面板采用PCB板制作而成，器件和信号接口均已引至板上的专用插座，实验模块有四个弹性插脚，与专用实验孔板配套使用。实验模块由透明元件盒及PCB板构成，元件盒是组合式透明元件盒，元件盒单元组采用多元件、典型实验单元电路、典型传感器、通用集成电路插座等制成，可根据实验需要方便地组合成不同的电工电子实验线路；使实验具有开放性和创新性，元件盒体由透明有机工程塑料注塑而成，具有示教功能，使使用者能够观察到元件形状和接线方式，有利于教师讲解和学生认识；面板采用PCB制作而成，表面清爽、符号线路清晰、表面耐磨损、元件更换容易；面板上标志的元件电路符号采用最新国家标准，具有整体结构紧凑、外形美观大方、安装简单、使用保管方便等特点。导线插孔采用防转座，导线装有弹性插头可在模块上面插接，以保证可靠连接进行各种实验；实验时可根据实验内容和技能训练的需要，方便的任意组合实验线路，以完成不同的实验项目等。
2.交流电路实验模块
提供三相负载、日光灯元件、高压电容、电感、变压器以及电阻等。
3.继电接触控制实验模块
提供网孔一块，交流接触器（线圈电压为220V）三只，热继电器一只，时间继电器一只，按钮三只（黄、绿、红各一只），按钮开关盒（三孔）一个，变压器（220V/26V/6.3V）一只，整流桥一个，能耗制动电阻（10Ω/25W）一个，接线端子排（TB1510）1个，专用实验连接线10根，WDJ26（△380V）电机一台。
（三）实验套件
提供可编程定时器、光控音乐门铃、LED数字钟、全硅六管超外差式调幅收音机（整机套件）、多功能防盗报警器（整机套件）等五种实验套件。
（四）电力电子实验模块：
模块选用了一些常用的电力电子器件和典型的电力电子应用电路，实验内容针对性和实用性强，通过操作训练，可提高学生的调试维修技能和分析判断能力。每个实验模块均采用高强度耐磨塑料材质机箱，面板采用复合玻璃纤维制作而成，小巧精致，美观大方。
电力电子实验模块具体如下：
1.单相桥式半控整流电路组件提供以BT35为核心的分立元件构成的单结晶体管触发电路，可完成单相锯齿波晶闸管触发电路等相关实验内容，且移相范围为30°～170°。
2.交流调压电路组件提供由双向触发二极管构成的触发控制电路和双向可控硅BCR（Z0409MF）为核心的功率驱动电路，移相范围为φ≤α≤π（若负载上电压电流的相位差为φ）。可完成单相交流调压电路等相关实验内容。
3.半桥型开关稳压电源控制与驱动电路提供的控制电路采用专用PWM控制集成电路SG3525，采用恒频脉宽调制控制方案；驱动电路采用TLP250光电耦合器，性能稳定、可靠。
4.直流斩波控制与驱动电路提供组成直流斩波电路所需的元器件和采用专用的PWM控制集成电路SG3525；驱动电路采用TLP250光电耦合器，性能稳定、可靠。
5.斩波电路元件提供构成六种典型直流斩波电路实验的元器件，配合THEC23使用，可完成教材中降压斩波电路(BuckChopper)、升压斩波电路(BoostChopper)、升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路、Zeta斩波电路六种典型电路的实验。
6.开关型稳压电源主电路组件提供由电力MOSFET管构成的半桥式开关稳压电源主电路，配合THEC22使用，可完成“开关电路在开环与闭环下负载特性的测试”以及“电源电压波动对输出的影响”等实验内容。直流输出0～30V/2A，具有短路及过载保护功能。
7.PWM控制BJT直流可逆调速电路以SG3731为核心的专用PWM控制的直流电机电源电路，与电机及反馈设备结合，可完成如下实验:
(1)SG3731控制的不可逆PWM直流调速系统
(2)SG3731控制的可逆PWM直流调速系统
（五）实验工具数字万用表（VC890D）、斜口钳、小十字螺丝刀、小一字螺丝刀、电烙铁（30W）、烙铁架、焊锡丝等。
（六）导线架
欧式导线架，用于悬挂和放置实验连接导线，外形尺寸为530mm³430mm³1200mm，设有五个万向轮，造型美观大方。
（七）电源无线总控制台(每个实验室选配一台)本控制台主要由键盘模块、工作状态指示模块、发射模块、通信接口及上位机软件等部分组成。
1.工作电源：AC220V±10%50Hz
2.载波频率：315MHz
3.控制范围：50m
4.控制能力：可对单个实验室的32台实验设备进行单台、多台或全部设备的电源开关进行无线控制。每台设备有对应的指示灯指示当前的电源开关状态。
5.控制方式：既可由键盘模块手动控制，也可根据配套的上位机软件，通过电脑对实验设备的电源开关进行控制。
（八）EC-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，结构坚固。实验桌下方设有两个柜子，可以放置实验模块和工具以及资料等，还设有四个带刹车的轮子，便于移动和固定。
（九）基本配置序号编号名称数量备注
1电源仪器控制屏及实验桌1套
2电工实验模块1套
3电子实验模块1套
4实验套件及工具（含电烙铁、数字万用表等）1套
5电力电子实验模块1套
6高可靠护套结构手枪插实验连接线及配件1套
7欧式导线架1件
8继电接触控制实验模块1套
9三相鼠笼电动机（△380V）1件
三、电工电力电子技术创新设计综合应用实验设备实验项目
直流电路实验项目
1.基本电工仪表的使用与测量误差的计算
2.减小仪表测量误差的方法
3.电阻分压电路的应用
4.电阻电路等效变换的研究
5.电位、电压的测定及电路电位图的绘制
6.仪表（电压表、电流表）量程的扩展
7.元件的识别与电路元件的伏安特性测绘
8.直流电阻电路故障的检查
9.基尔霍夫定律的验证与应用
10.电压源外特性的测定
11.叠加原理的验证与应用
12.电压源与电流源的等效变换测定
13.负载获得最大功率的条件的研究
14.戴维南定理与诺顿定理的验证与应用
15.互易定理的研究
16.二端口网络传输参数的测定
17.受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的研究交流电路实验项目
18.一阶电路过渡过程的研究
19.二阶电路过渡过程的研究
20.日光灯电路的研究
21.电感元件在交直流电路中的特性研究
22.电容元件在交直流电路中的特性研究
23.R、L、C串并联交流电路的测试
24.正弦稳态下RL、RC串联电路的研究
25.R、L、C串联谐振电路的研究
26.交流电路参数的测定及相序的判断
27.三相交流电路的研究
28.互感电路的研究
29.单相变压器的应用及特性研究
30.自感系数的测定、电路断电时电感尖峰电压的测量及抑制的研究
31.铁磁材料磁滞回线和基本磁化曲线研究
32.铁芯饱和对电感量及变压器电流波形影响的研究继电接触控制实验项目
33.三相鼠笼式异步电动机的使用
34.三相异步电动机点动、自锁控制
35.接触器联锁正反转控制
36.按钮联锁正反转控制
37.接触器和按钮双重联锁正反转控制线路
38.三相异步电动机的Y-△自动降压起动控制线路
39.三相异步电动机的能耗制动控制线路
40.具有过载保护的正转控制线路模拟电子技术实验项目
41.常用二极管的性能测试及应用
42.双极晶体管及场效应管输出特性的测定
43.单管放大电路的研究
44.两级放大电路及负反馈放大电路的研究
45.助听器电路的调试含：投影机、投影幕布、数字万用表+配套电子元器件/套+两个凳子/套+配套电子软件
46.恒流充电器的调试
47.三极管放大电路故障排除
48.整流、滤波及稳压电路的研究
49.直流稳压正、负电源电路的研究
50.输出可调集成稳压电源电路的研究
51.晶闸管电路的研究
52.典型复合互补OTL功率放大电路调试
53.OTL功率放大电路的故障排除
54.运算放大器基本运算电路
55.运算放大器输入输出保护电路的研究
56.RC正弦波振荡器的制作与调试
57.电容三点式LC正弦波发生器
58.有源滤波电路的研究
59.恒温控制电路的制作与调试
60.LM386集成音响功率放大电路及其应用
61.对由运算放大器组成的积分运算电路、微分运算电路的研究
62.对由运算放大器组成的电压比较器传输特性的研究
63.气敏传感器和电压比较器制作烟雾报警器
64.方波、三角波和锯齿波发生器电路的研究与测试
65.三角波、方波及正弦波发生器的制作竞赛
66.专用直流-直流集成电压变换电路的应用与调试数字电子技术实验项目
67.基本逻辑门电路功能测试
68.优先编码器功能测试
69.二进制译码器和数据选择器功能测试
70.全加器和超前进位全加器功能测试
71.数值比较器功能测试
72.七段码锁存/译码/驱动器功能测试
73.各类触发器功能测试
74.双向移位寄存器功能测试
75.二一五一十进制计数器功能测试
76.二位十进制计数/译码/驱动/显示电路
77.可逆十进制计数电路功能测试
78.N进制计数电路功能测试
79.555定时器基本应用电路
80.微分型单稳态触发器
81.集成单稳态触发器及其应用
82.集成施密特触发器及其应用电子综合应用实验项目
83.声光控制节能路灯电路
84.8线数据传输电路
85.4位环形计数节拍发生
2.电工电力电子技术创新设计综合应用实验装置
一、电工电力电子技术创新设计综合应用实验装置技术性能
1.工作电源：直流稳压电源±5V±5%，±12V±5%
2.工作环境：温度-10℃～+40℃相对湿度≤85%（25℃）海拔＜4000m
3.外形尺寸：1290mm(±10%)³1160mm(±10%)³400mm(±10%)
4.安全系统：为了保护人身安全，要求设备采用的安全保护体系，设备自身电路具有短路保护、过流保护、漏电保护功能，安全保护可靠。设备具有欠压保护、过压保护功能，安全保护可靠。
二、电工电力电子技术创新设计综合应用实验装置产品特点：
1.配置专业的AVR及51单片机烧写器，并提供完善的实验例程，方便用户调试；
2.提供丰富的实验单元模块，包括微处理器、显示、传感器、执行对象、按键开关、信号采样处理、无线通信等模块，综合了电子基础、单片机、传感器以及无线通信技术等；
3.实验单元模块由透明元件盒及PCB板构成，元件盒体由透明有机工程塑料注塑而成，面板采用PCB板制作而成。导线插孔采用防转座引出，导线装有弹性插头可在模块上面插接，以保证可靠连接进行各种实验；模块间采用排线或连接导线进行连接，可根据实验教学内容需要和技能竞赛的要求，组合成各种实际产品。
三、电工电力电子技术创新设计综合应用实验装置基本配置及功能
1下载器ISP下载器提供USB接口ISP下载器，方便用户对单片机程序进行烧录1套
2单片机系统模块MCS51主机可进行51系列单片机烧录，并引出所有I/O口，并对I/O口工作情况进行灯光指示1块
3AVR主机可进行AVR系列单片机烧录，并引出所有I/O口，并对I/O口工作情况进行灯光指示1块
4传感器模块温度传感器LM35提供两路LM35温度传感器，可以根据测得的电压值算得当前的温度值1块
5数字温度传感器提供两路18B20数字温度传感器，可以直接得到数字信号1块
6声光传感器由驻极话筒MIC、光敏电路、三极管放大电路及555电路组成，实现声控功能1块
7称重传感器提供压力传感器及其放大电路，测量电路将传感器阻值的变化转换为电信号，从而实现称重测量。1块
8空气质量传感器提供一种二氧化锡半导体传感器，对各种空气污染源都有很高的灵敏度，可以对空气质量检测。1块
9烟雾传感器由气敏传感器及电压比较器组成，实现烟雾检测功能1块
10热释电红外传感器提供红外感应芯片CS9803及热释电红外传感器，利用人体感应红外光来控制报警器，可以应用于人体感应开关、自动门、自动洗手机等1块
11酒精传感器由酒精传感器与电压比较器组成，实现对酒精浓度进行检测的功能1块
12PT100传感器由PT100传感器及运算放大器等组成，实现对温度变化进行检测功能1块
13红外非接触测温提供红外测温集成模块，该模块由环境测温电路、红外探头以及稳压电路组成，实现对环境温度进行测量功能1块
14超声波发射与接收由超声波发送、接收头及CX20106解码芯片等组成，实现超声波收发功能1块
15红外反射由红外光脉冲信号发射电路、光敏二极管及后续红外脉冲的接收、整形、放大以及滤波电路组成，实现红外反射功能1块
16差动变压器模块由差动传感器组成差动放大器电路1块
17电容传感器模块由电容传感器组成电容放大器电路1块
18霍尔传感器模块由霍尔传感器组成振动测量电路1块
19光电传感器模块包括硅光电池、光敏电阻1块
20信号采样处理模块电容式触摸按键由检测电路与译码器组成，可以获得独立按键信号输出1块
21音频功放由功放电路、手动调音及电子调音电路组成，具有转换速率高、失真小、输出功率大，外围电路简单等特点1块
22ICL7135模数转换由AD转换与译码/驱动电路等组成，实现数据转换功能1块
23反相器提供集成芯片4069六路反相器2块
24接口电路及其它模块倒车音乐由倒车音乐片及三极管B772和D882组成，通过控制三极管的导通来控制音乐播放。1块
25四种报警音乐由报警语音片(含四种报警音乐)及按扭开关组成，按下相应的开关会发出相应的报警声1块
26三位计数器由计数器、译码器及驱动电路组成，可以直接连接数码管，计数最大值为9992块
27FM接收提供FM收音集成芯片，内部包含了高放、混频、中放、鉴频、立体声解码、功放等过程，组成了一个完整的FM收音电路1块
28单稳态电路由两块555组成双路单稳态触发电路，可用于整形、定时及延时电路中2块
29双稳态电路由双D触发器CD4013分别组成一个单稳态电路和双稳态电路，可用于电压比较、波形变换和波形整形电路中2块
30脉冲信号发生器由芯片CD406014位串行计数器及CD4013双D触发器组成，可以输出秒脉冲信号1块
31无线接收由无线接收电路、译码电路及指示电路组成，实现无线接收功能1块
32无线发射由按键编码与无线发射电路组成，可以应用在简易数据传输、无线遥控、防盗报警等场合1块
33多段语音录放提供语音录放芯片，可录音、放音十万次，具有两种录音输入方式和两种放音输出方式，可处理多达255段信息，有丰富多样的工作状态提示，多种采样频率对应多种录放时间1块
34红外发射电路由按键、数字编码PT2262及红外发射电路组成，实现红外发射功能1块
35红外接收电路由按键、数字解码PT2272及红外接收电路组成，实现红外接收功能1块
36AK040语音由反相器芯片74HC04与语音芯片AK040组成，芯片中录制有63种常用的语音，MCU可通过时序播放其中任意一段语音1块
37直流电源由桥式整流、稳压块及滤波电路等组成，输出±12V、±5V四路直流稳压电源，可以为其它单元模块提供电源1块
38变压器提供降压变压器，可以输出双路交流12V电源1块
39开关和驱动模块直流电机驱动由4个功率三极管组成“H桥式驱动电路”，这是一个典型的直流电机控制电路1块
40继电器驱动电路由两组继电器及发光二极管组成，可以实现弱电控制强电功能1块
41八位独立式键盘提供8个独立键盘，以点动方式输出高低电平1块
424³4矩阵键盘由16个按键与电阻组成，实现信号的输入及扩展键盘功能1块
43NPN三极管驱动由9013与TIP41C组成NPN复合管2块
44PNP三极管驱动由9012与TIP42C组成PNP复合管2块
45执行对象模块直流风机提供一个直流风机，在直流风机驱动输入口，加入直流电压或矩形脉冲，直流风机即可转动1块
46直流电机由直流电机、槽型光耦、三极管组成，实现直流电机的转速测量功能1块
47扬声器提供一个8Ω/5W的扬声器2块
48蜂鸣器包含1个有源蜂鸣器与1个无源蜂鸣器，可以作提示音控制使用，低电平有效1块
49步进电机由步进电机和驱动芯片ULN2003组成，实现单片机控制步进电机的方向与速度的功能1块
50加热模块由DS18B20、LM35和两个加热电阻、光耦及光敏晶体管组成，可以为DS18B20及LM35提供热源1块
51半导体制冷片提供一个半导体制冷片，可以为DS18B20及LM35提供散热1块
52显示模块64³32点阵显示由点阵和驱动芯片组成，实现任意汉字及256像素范围内的任何图形显示功能1块
53交通灯用双色LED模拟交通灯，数码管显示倒计时秒数等功能1块
54直流灯泡提供一个直流灯泡，在灯泡两端加入额定电压，灯泡就会点亮2块
55十进制计数器提供4017十进制计数/分频器，可以对输入的脉冲个数进行计数2块
56动态数码管显示由数码管和驱动芯片组成，实现数字显示功能2块
57128³64液晶显示由128³64液晶屏组成，实现显示图形、汉字等功能1块
58综合显示由数码管、发光管等组成，不仅可以显示两位数，还可以显示26个英文字母，且对应的发光管也会点亮1块
四、电工电力电子技术创新设计综合应用实验装置实验项目
1.电子称
2.频率计
3.空调电路
4.声光控制灯
5.电子语音万年历
6.出租车计价器
7.综合报警电路
8.酒精测试仪
9.超声波倒车雷达
10.点阵广告屏
11.步进电机控制系统
12.小直流电机闭环调速系统
13.交通灯控制系统
14.红外测温仪
15.数字电子钟
16.环境检测仪
17.温度过程控制
18.简易自动门控制电路
19.差动变压器性能测定
20.差动变压器零点残余电压测定及补偿
21.激励频率对差动变压器特性的影响
22.电容式传感器的位移特性实验
23.直流激励时霍尔传感器位移特性实验24.光电二极管和光敏电阻的特性研究
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