一種交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的電子電路實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生必須到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場才能開展實(shí)驗(yàn)，這種實(shí)驗(yàn)方式學(xué)生可以親手測量到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，觀測到真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和樂趣。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生實(shí)驗(yàn)受到實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間和空間的限制，無法隨時(shí)隨地開展實(shí)驗(yàn)，同時(shí)大量實(shí)驗(yàn)設(shè)備又處于半閑置狀態(tài)而得不到充分利用。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)雖然可以解決實(shí)驗(yàn)時(shí)間與空間的限制問題，但由于其數(shù)據(jù)是根據(jù)理論模型計(jì)算得到，不是客觀真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)可信度差，并不能取代真正實(shí)驗(yàn)，也無法給實(shí)驗(yàn)者提供在實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感受。目前繼續(xù)教育存在巨大需求，Mooc教學(xué)逐漸普及，但遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題一直沒有得到較好的解決，因此有必要研發(fā)相關(guān)的電子電路的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)裝置，解決這些問題。
[0003]熱電傳感器是使用量最大的一類傳感器，約占傳感器使用總量的60%。掌握各類熱電傳感器的特性，開展溫度控制、PID控制等實(shí)驗(yàn)對提高電子類專業(yè)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)和創(chuàng)新意識等具有重要的意義。傳統(tǒng)熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置需要學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室直接操作實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成實(shí)驗(yàn)，而本實(shí)驗(yàn)裝置利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了熱電傳感器的遠(yuǎn)程真實(shí)實(shí)驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005]本實(shí)驗(yàn)裝置包括客戶計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)服務(wù)器和遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)平臺；客戶計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)服務(wù)器和可程控?zé)犭妭鞲衅鲗?shí)驗(yàn)平臺均與互聯(lián)網(wǎng)連接，并通過互聯(lián)網(wǎng)互相通信，實(shí)驗(yàn)攝像機(jī)連接可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺。
[0006]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺包括網(wǎng)絡(luò)通信模塊、開關(guān)機(jī)模塊、恒溫控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、視頻采集與處理模塊、加熱器、恒溫箱。網(wǎng)絡(luò)通信模塊與開關(guān)機(jī)模塊、恒溫控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、視頻采集與處理模塊連接；加熱器、恒溫箱與恒溫控制模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊與恒溫箱內(nèi)實(shí)驗(yàn)傳感器連接。
[0007]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用了深圳市海凌科電子有限公司生產(chǎn)的RM04模塊和ATMEL公司的8位單片機(jī)AT89C2051實(shí)現(xiàn)。
[0008]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺開關(guān)機(jī)控制模塊采用了繼電器控制標(biāo)準(zhǔn)PC電源的啟動信號，具有電流、電壓檢測。
[0009]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺恒溫控制模塊采用了深圳市宏晶科技有限公司的單周期單片機(jī)STC12C5A60S2實(shí)現(xiàn)。
[0010]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺數(shù)據(jù)采集模塊采用了宏晶科技STC12C5A60S2和Altera公司的大規(guī)模CPLD EPM570T144C5實(shí)現(xiàn)。
[0011]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺顯示模塊采用了數(shù)碼管顯示和字段液晶顯示。
[0012]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺視頻采集與處理模塊采用華為海思半導(dǎo)體Hi35xx系列網(wǎng)絡(luò)視頻SOC處理器Hi3515實(shí)現(xiàn)。
[0013]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺加熱器采用了PTC加熱器和TEC半導(dǎo)體制冷片。
[0014]所述的交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置，所述可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺恒溫箱內(nèi)有六種溫度傳感器，分別是AD590、PN結(jié)、PT 100、NTC熱敏電阻和兩只K型熱電偶。
[0015]通過客戶計(jì)算機(jī)，可以模擬學(xué)生進(jìn)入真實(shí)實(shí)驗(yàn)場景下后，從系統(tǒng)開機(jī)，到設(shè)置恒溫控制器PID參數(shù)或恒溫溫度，進(jìn)行熱電傳感器特性曲線測試或PID控制實(shí)驗(yàn)，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)束并關(guān)機(jī)的完整實(shí)驗(yàn)過程。
【附圖說明】
[0016]圖1為遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為可程控?zé)犭妭鞲衅鲗?shí)驗(yàn)平臺邏輯示意圖；
[0018]圖3為恒溫箱結(jié)構(gòu)圖；
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]本實(shí)驗(yàn)裝置采用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，交互式遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置包括:
[0021]客戶機(jī):即學(xué)生自己的計(jì)算機(jī)，運(yùn)行遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)的客戶端程序。
[0022]實(shí)驗(yàn)服務(wù)器:完成對可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺的忙閑管理和為客戶機(jī)分配空閑設(shè)備，系統(tǒng)工作后，實(shí)驗(yàn)服務(wù)器將一直運(yùn)行。
[0023]可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺:學(xué)生完成熱電傳感器實(shí)驗(yàn)和PID溫控實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)平臺，具備網(wǎng)絡(luò)通信模塊、開關(guān)機(jī)模塊、恒溫控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、視頻采集與處理模塊、加熱器、恒溫箱等?？蓪?shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)控制、恒溫加熱控制、PID參數(shù)調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、視頻采集與壓縮編碼以及遠(yuǎn)程通訊等功能。系統(tǒng)工作后，可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺僅有網(wǎng)絡(luò)通信模塊處于低功耗待機(jī)的工作狀態(tài)，其余模塊處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)時(shí)由客戶機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)。
[0024]實(shí)驗(yàn)攝像機(jī):攝錄熱電傳感器實(shí)驗(yàn)平臺的直觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
[0025]遠(yuǎn)程熱電傳感器實(shí)驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)操作實(shí)驗(yàn)室的可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺，自主開展實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)時(shí)返回給遠(yuǎn)程的實(shí)驗(yàn)者，從而在異地完成真實(shí)的人機(jī)交互式實(shí)驗(yàn)過程。具體工作過程如下:
[0026]1、學(xué)生在自己的計(jì)算機(jī)上安裝遠(yuǎn)程熱電實(shí)驗(yàn)的客戶端程序。
[0027]2、客戶端程序向?qū)嶒?yàn)服務(wù)器發(fā)出實(shí)驗(yàn)請求，實(shí)驗(yàn)服務(wù)器根據(jù)可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺的忙閑狀態(tài)，給客戶端返回一個空閑實(shí)驗(yàn)平臺的IP地址。
[0028]3、客戶端根據(jù)獲取的可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺的IP地址與實(shí)驗(yàn)平臺建立TCP連接，TCP連接建立后，可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺將向?qū)嶒?yàn)服務(wù)器發(fā)出設(shè)備連接成功標(biāo)志。
[0029]4、客戶端發(fā)送設(shè)備開機(jī)命令，開關(guān)機(jī)控制模塊給各模塊供電，實(shí)現(xiàn)可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺完整開機(jī)，可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺將向?qū)嶒?yàn)服務(wù)器發(fā)出設(shè)備開機(jī)標(biāo)志。
[0030]5、學(xué)生通過客戶機(jī)按照實(shí)驗(yàn)步驟控制可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺開展各類實(shí)驗(yàn)，可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺則通過數(shù)據(jù)采集模塊和視頻采集與處理模塊將采集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)視頻實(shí)時(shí)發(fā)送給客戶機(jī)。學(xué)生如親臨實(shí)驗(yàn)室一樣記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
[0031]6、實(shí)驗(yàn)完成后，通過客戶端向可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺發(fā)出關(guān)機(jī)命令，實(shí)驗(yàn)平臺關(guān)機(jī)，并向?qū)嶒?yàn)服務(wù)器發(fā)出實(shí)驗(yàn)結(jié)束標(biāo)志，網(wǎng)絡(luò)通信模塊重新進(jìn)入低功耗待機(jī)模式，實(shí)驗(yàn)服務(wù)器收到實(shí)驗(yàn)結(jié)束標(biāo)志后，重新標(biāo)志該設(shè)備為空閑狀態(tài)，為下一次實(shí)驗(yàn)做好準(zhǔn)備。
[0032]參考圖2，所述的可程控?zé)犭妼?shí)驗(yàn)平臺主要包括以下幾部分:
[0033]1、網(wǎng)絡(luò)通信模塊:該模塊主要采用了深圳市海凌科電子有限公司生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊，型號為觀04。該模塊是基于UART接口的符合網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式模塊，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)、無線網(wǎng)(WIFI)3個接口之間的通信轉(zhuǎn)換。支持IEEE802.1 In、IEEE802.llg、IEEE802.1lb 無線標(biāo)準(zhǔn)和 IEEE802.3、IEEE802.3u 有線標(biāo)準(zhǔn)。具有2個以太網(wǎng)口、2個串口、I個usb 口和若干GP1 口。該模塊中的MCU