HYDG-502A聯(lián)網(wǎng)型電工電子技術(shù)實(shí)驗裝置

　隨著計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的快速發(fā)展和日益普及，計算機(jī)輔助教學(xué)（ CAI ）實(shí)驗在現(xiàn)代教學(xué)設(shè)備中占據(jù)越來越重要的地位。為更好的適應(yīng)當(dāng)前高校實(shí)驗室現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，輔助老師更好的指導(dǎo)與管理整個實(shí)驗的進(jìn)程，我公司研制開發(fā)了 “ 局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)型 ” 多媒體實(shí)驗教學(xué)管理軟件。 HYDG -502 型高級電工技術(shù)實(shí)驗裝置在 HYDG-501 的基礎(chǔ)之上將儀表等全部更換為智能化數(shù)字儀表，配以局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)型 ” 多媒體實(shí)驗教學(xué)管理軟件。實(shí)驗內(nèi)容和技術(shù)功能與 HYDG-501 一致。 實(shí)驗臺（學(xué)生端）采用了總線通信方式， PC 機(jī)通過實(shí)驗臺內(nèi)置的實(shí)驗管理器對電工綜合實(shí)驗裝置上的智能儀器儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與管理（配置數(shù)據(jù)采集器）。

一、局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)型：

　　 實(shí)驗室內(nèi)部網(wǎng)采用星型結(jié)構(gòu)，實(shí)驗室服務(wù)器由教師端計算機(jī)擔(dān)任，實(shí)驗數(shù)據(jù)采集由學(xué)生端計算機(jī)執(zhí)行。
根據(jù)實(shí)際情況的需要，將本系統(tǒng)中的用戶分為三類即：實(shí)驗學(xué)生，指導(dǎo)老師和系統(tǒng)管理員。其中學(xué)生又可以分一般學(xué)生和特殊學(xué)生，一般學(xué)生可以做教學(xué)大綱所規(guī)定的常規(guī)實(shí)驗；特殊學(xué)生除常規(guī)實(shí)驗外，還可以自己設(shè)計實(shí)驗，提高學(xué)生的創(chuàng)新思想，增加實(shí)驗室的開放度。每一類用戶都擁有自己的管理權(quán)限，其中學(xué)生的權(quán)限低，系統(tǒng)管理員的權(quán)限高。
系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)對整個系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)以及對用戶基本信息庫和實(shí)驗基本信息庫的錄入和維護(hù)工作， 并分配和管理各個用戶。指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)在實(shí)驗開始前選擇實(shí)驗，對學(xué)生提交的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，對實(shí)驗數(shù)據(jù)的合理性做出判斷，不成功者可要求其重做。實(shí)驗結(jié)束后，對學(xué)生本次實(shí)驗進(jìn)行評分，在學(xué)期結(jié)束后對整個學(xué)期的所有實(shí)驗進(jìn)行綜合評分，并生成每個班級的學(xué)生成績表，老師可以對學(xué)生的成績進(jìn)行查詢、打印等。實(shí)驗報告是通過在原定的實(shí)驗報告上加上學(xué)生的實(shí)驗分析和數(shù)據(jù)計算而形成的。
本軟件提供了很多在實(shí)驗過程中所要用到的輔助工具，例如計算器、畫圖工具等。

教師機(jī)軟件包含如下功能 ：
1. 對學(xué)生提交的實(shí)驗數(shù)據(jù)的合理性作出判斷，以便決定學(xué)生該次實(shí)驗是否成功，不成功者可要求其重做；
2. 實(shí)驗結(jié)束后，教師可根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗數(shù)據(jù)、重做次數(shù)、故障次數(shù)和實(shí)驗超時時間，對學(xué)生本次實(shí)驗進(jìn)行評分；
3. 在每個學(xué)期結(jié)束后，使用自動評分系統(tǒng)可對整個學(xué)期的所有成績進(jìn)行綜合評分，并可生成和打印每個班級的學(xué)生成績表。評分系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)包括實(shí)驗成績、理論成績和實(shí)驗缺勤系統(tǒng)等客觀數(shù)據(jù)，教師可給這些參數(shù)分配系數(shù)；
4. 教師可根據(jù)學(xué)校的教學(xué)計劃來編輯數(shù)據(jù)庫中所帶的實(shí)驗內(nèi)容，也可增加自行設(shè)計的實(shí)驗內(nèi)容；
5. 網(wǎng)上在線指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗；
6. 管理實(shí)驗臺的使用以及正常與否，是否可以進(jìn)行實(shí)驗等信息。
學(xué)生端軟件包含如下功能 ：
1. 將實(shí)驗結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫中；
2. 自動生成實(shí)驗報告，實(shí)驗報告包括實(shí)驗?zāi)康摹?shí)驗原理、實(shí)驗設(shè)備、實(shí)驗數(shù)據(jù)、實(shí)驗曲線、實(shí)驗問題組成；
3. 學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)向教師申請打印實(shí)驗報告；
4. 歷次實(shí)驗成績的查詢；
5. 網(wǎng)上在線與實(shí)驗指導(dǎo)教師交流；

二、實(shí)驗室網(wǎng)站

隨著學(xué)校校園網(wǎng)的普及，開放式實(shí)驗教學(xué)，虛擬實(shí)驗教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗教學(xué)都成為可能。為此，我公司開發(fā)了 “ 實(shí)驗室網(wǎng)站 ” 軟件，學(xué)生除現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集需要到實(shí)驗室外，其他操作可以在校園里任何一臺聯(lián)網(wǎng)的 PC 機(jī)上登錄完成，老師也可以在校園里任何一臺聯(lián)網(wǎng)的 PC 機(jī)上登錄完成相應(yīng)的操作。
學(xué)生可實(shí)現(xiàn)的功能 ：
1. 網(wǎng)上學(xué)生信息注冊、登錄
2. 網(wǎng)上電子器件查詢、課件或軟件下載
3. 網(wǎng)上實(shí)驗報告上載、查詢及瀏覽等
4. 網(wǎng)上實(shí)驗預(yù)約，具有網(wǎng)上留言功能；實(shí)驗開課情況查詢
5. 網(wǎng)上學(xué)生實(shí)驗成績查詢
6. 網(wǎng)上學(xué)生信息反饋（以 E-mail 的形式）
7. 網(wǎng)上實(shí)驗討論區(qū)（基于 Web ）
老師可實(shí)現(xiàn)的功能 ：
1. 網(wǎng)上老師信息注冊、登錄（依權(quán)限）
2. 網(wǎng)上通知發(fā)布
3. 網(wǎng)上器件擴(kuò)充（添加新的電子數(shù)據(jù)）或查詢、課件或軟件下載或上載
4. 網(wǎng)上教學(xué)計劃制定（安排實(shí)驗內(nèi)容、時間，地點(diǎn)，指導(dǎo)老師）及查詢
5. 網(wǎng)上實(shí)驗預(yù)約查詢、實(shí)驗成績查詢
6. 網(wǎng)上實(shí)驗報告自動生成、查詢、下載、瀏覽、批改。
7. 網(wǎng)上實(shí)驗成績統(tǒng)計
8. 網(wǎng)上老師信息反饋（ E-mail ）
9. 網(wǎng)上實(shí)驗討論區(qū)

注：電腦、網(wǎng)線、交換機(jī)自備

三、實(shí)驗裝置的配備

裝置主要由電源儀器控制屏、實(shí)驗桌、實(shí)驗掛箱及三相鼠籠電機(jī)等組成。
( 一 )DG-01 電源儀器控制屏
控制屏為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板。為實(shí)驗提供交流電源、直流電源、恒流源、受控源、數(shù)控信號源及各種測試儀表等。具體功能如下：
1 、主控功能板
1.1 三相 0 ～ 450V 及單相 0 ～ 250V 連續(xù)可調(diào)交流電源。配備一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器，規(guī)格為 1.5KVA/0 ～ 450V ，克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點(diǎn)?？烧{(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護(hù)技術(shù)，相間、線間過電流及直接短路均能自動保護(hù)，克服了調(diào)換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)可分別指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓輸出電壓。
1.2 提供兩路低壓穩(wěn)壓直流 0.0 ～ 30V/ 1A 連續(xù)可調(diào)電源，配有數(shù)字式電壓表指示輸出電壓，電壓穩(wěn)定度 ≤0.3% ，電流穩(wěn)定度 ≤0.3% ，設(shè)有短路軟截止保護(hù)和自動恢復(fù)功能。
1.3 提供一路 0 ～ 500mA 連續(xù)可調(diào)恒流源，分 2mA 、 20mA 、 500mA 三檔，負(fù)載穩(wěn)定度 ≤5×10 -4 ，額定變化率 ≤ ５ ×10 -4 ，配有數(shù)字式直流毫安表指示輸出電流，具有輸出開路、短路保護(hù)功能。
1.4 設(shè)有照明 220V/30W 日光燈一盞，供實(shí)驗照明用；還設(shè)有 220V/30W 的日光燈燈管一支，將燈管的四個頭引出以供實(shí)驗用。
1.5 實(shí)驗管理器：具有設(shè)定實(shí)驗時間、定時報警、切斷電源等功能；還可以自動記錄與區(qū)分由于接線或操作錯誤所造成的漏電告警、儀表超量程告警等。
1.6 設(shè)有真有效值交流數(shù)字電壓表一只，測量范圍 0 ～ 500V ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位半數(shù)顯。
2 、信號源功能板
頻率計： 6 位數(shù)字顯示，測量范圍 1Hz ～ 10MHz ，作為外部測量和內(nèi)置信號源頻率指示。
信號源頻率范圍： 0.2Hz ～ 2MHz ，分七檔
輸出波形：正弦波、三角波、方波、脈沖波、斜波及 50Hz 正弦波
占空比調(diào)節(jié)： 20% ～ 80%
輸出幅度： 20Vp-p( 1M Ω 負(fù)載 ) 、 10Vp-p(50Ω 負(fù)載 )
輸出保護(hù)：短路保護(hù)，抗輸入電壓 ±35V （ 1 分鐘）
幅度顯示：三位 LED
功率輸出： ≥10W ；頻率范圍 (3dB 帶寬 ) ： 20KHz( 方波、三角波、正弦波 )
3 、儀表、受控源功能板
3.1 智能交流數(shù)字電壓表

交流數(shù)字電壓表 1 只，采用美國模擬器件公司生產(chǎn)的新型高性能 RMS 真有效值轉(zhuǎn)換器，配以高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-500V ，頻率范圍： 10Hz-20Hz 。手動量程為： 10V 、 100V 、 500V 。測量精度為 0.5 級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。

3.2 智能交流數(shù)字電流表

交流數(shù)字電流表 1 只，采用美國模擬器件公司生產(chǎn)的新型高性能 RMS 真有效值轉(zhuǎn)換器，配以高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0 -5A ，頻率范圍： 10Hz-20Hz 。手動量程為： 100mA 、 1A 、 5A 。測量精度為 0.5 級。具有數(shù)有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。

3.3 直流數(shù)顯電壓表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 轉(zhuǎn)換器配以高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-200V 。手動量程為： 2V 、 20V 、 200V 。測量精度為 0.5 級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
3.4 直流數(shù)顯毫安表一只，采用 ICL 公司高性能 AD 轉(zhuǎn)換器配以高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。具有自動與手動量程，測量范圍： 0-2000mA 。手動量程為： 20mA 、 200mA 、 2000mA 。測量精度為 0.5 級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示及切斷總電源等功能。
3.5 受控源 CCVS 、 VCCS 兩路，打開電源開關(guān)， CCVS 、 VCCS 兩路受控源即可工作，通過適當(dāng)?shù)倪B接，即可獲得 VCVS 、 CCCS 受控源的功能。此外，還設(shè)有 ±12V 兩路直流穩(wěn)壓電源，并有發(fā)光管指示。
4 、控制屏掛置掛件的具體方法
控制屏正面右邊設(shè)有一個 74× 48.5cm 2 的大凹槽，能容納兩個大掛箱和一個小掛箱。凹槽上、下邊各設(shè)有六個螺柱，左右兩邊掛置大的掛箱，中間掛置小的掛箱。掛箱與控制屏采用螺母固定，易于裝卸和運(yùn)輸。
( 二 )DG-02 實(shí)驗桌
實(shí)驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，桌面為防火、防水、耐磨高密度板；左右設(shè)有兩個大抽屜（帶鎖），用于放置工具及資料。右邊設(shè)有放置示波器用的可拆卸擱板。
( 三 ) 實(shí)驗組件掛箱
1 、 DG-03 電路基礎(chǔ)實(shí)驗箱
提供基爾霍夫定律（可設(shè)置三個典型故障點(diǎn)）、疊加原理（可設(shè)置三個典型故障點(diǎn)）、戴維南定理、諾頓定理、二端口網(wǎng)絡(luò)、互易定理、 R 、 L 、 C 串聯(lián)諧振電路（ L 用空心電感）、 R 、 C 串并聯(lián)選頻電路及一階、二階動態(tài)電路等實(shí)驗。各實(shí)驗器件齊全，實(shí)驗單元隔離分明，實(shí)驗線路完整清晰，驗證性實(shí)驗與設(shè)計性實(shí)驗相結(jié)合。
2 、DG-04 交流電路實(shí)驗箱
提供單相、三相負(fù)載電路、日光燈、變壓器、互感器及電度表等實(shí)驗。負(fù)載為三個完全獨(dú)立的燈組，可連接成 Y 或 △ 兩種三相負(fù)載線路，每個燈組均設(shè)有三個并聯(lián)的白熾燈羅口燈座 ( 每組設(shè)有三個開關(guān)控制三個負(fù)載并聯(lián)支路的通斷 ) ，可插 60W 以下的白熾燈九只，各燈組設(shè)有電流插座；日光燈實(shí)驗器件有 30W 整流器、電容器（ 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V ）、啟輝器及短接按鈕；互感線圈一組，實(shí)驗時臨時掛上，兩個空心線圈 L1 、 L2 裝在滑動架上，可調(diào)節(jié)兩個線圈間的距離，并可將小線圈放到大線圈內(nèi)，配有大、小鐵棒各一根及非導(dǎo)磁鋁棒一根；電度表一只，規(guī)格為 220V 、 3/ 6A ，實(shí)驗時臨時掛上，其電源線、負(fù)載線均已接在電度表接線架的接線柱上，實(shí)驗方便；鐵芯變壓器一只（ 50VA 、 36V/220V ），原副邊均設(shè)有保險絲便于電流的測試，可進(jìn)行變壓器原、副繞組同名端判斷及變壓器應(yīng)用等實(shí)驗。
3 、DG-05 元件箱
設(shè)有三組高壓電容（每組 1uF/500V 、 2.2uF/500V 、 4.7uF/500V 高壓電容各一只），用以改變功率因數(shù)實(shí)驗；提供實(shí)驗所需的各種元件，如電阻、二極管、發(fā)光管、穩(wěn)壓管、電位器及 12V 燈泡等 , 還提供十進(jìn)制可調(diào)電阻箱，阻值為 0 ～ 99999.9Ω/2W 。
4 、DG-06 單相智能功率、功率因數(shù)表
由 24 位專用 DSP 、 16 位高精度 AD 轉(zhuǎn)換器和高速 MPU 單元設(shè)計而成，通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話功能控制模式。軟件上采用 RTOS 設(shè)計思路，同時配有 PC 監(jiān)控軟件來加強(qiáng)分析能力。能測量電路的功率、功率因數(shù)。功率測量精度為 1.0 級，功率因數(shù)測量范圍 0.3-1.0 ，電壓電流量程為 450V 和 5A ，能自動判別負(fù)載性質(zhì)（感性顯示 “L” ，容性顯示 “C” ，純電阻不顯示），并可存儲測量數(shù)據(jù)，供隨時查閱。
5 、DG-09 真有效值交流數(shù)字毫伏表
能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜波形的有效值進(jìn)行精確測量，電壓測試范圍 0.2mV ～ 600V （有效值），測試基本精度達(dá)到 ±1% ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 、 600V 五檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)字顯示，每檔均有超量程告警、指示及切斷總電源功能。頻率測試范圍 10Hz ～ 600KHz ，輸入阻抗 1MΩ ，輸入電容 ≤30pF 。
6 、 DG-10 受控源 ( 四路 ) 、回轉(zhuǎn)器、負(fù)阻抗變換器
提供流控電壓源 CCVS 、壓控電流源 VCCS 、壓控電壓源 VCVS 、流控電流源 CCCS 、回轉(zhuǎn)器及負(fù)阻抗變換器等實(shí)驗?zāi)K。四組受控源、回轉(zhuǎn)器、負(fù)阻抗變換器均采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)符號。
7 、 DG-11 數(shù)字電路、模擬電路實(shí)驗掛件

提供穩(wěn)壓電源四路（ ±5V/ 0.5A ； ±15V/ 0.5A ，均有短路保護(hù)、自動恢復(fù)功能）、低壓交流電源（ 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽頭各一路及中心抽頭 17V 兩路）、四位十進(jìn)制譯碼顯示器、兩組撥碼盤、 8 位邏輯開關(guān)、 8 位電平指示器、三態(tài)邏輯筆、單次脈沖源、揚(yáng)聲器、振蕩線圈、按鍵、橋堆及電位器等。另外，還設(shè)有一些高可靠圓腳集成電路插座（ 8P 2 只、 14P 3 只、 16P 4 只、 28P 1 只、 40P 1 只）及可靠的鍍銀長紫銅管（供插電阻、電容、電位器、晶體管等元件）。實(shí)驗掛箱配有： ① 共射極單管放大器負(fù)反饋放大器實(shí)驗板、 ② 射極跟隨器實(shí)驗板、 ③RC 正弦振蕩器實(shí)驗板、 ④ 差動放大器實(shí)驗板、 ⑤OTL 功率放大器實(shí)驗板共五塊及若干分立元件，可采用固定線路或分立元件靈活組合進(jìn)行實(shí)驗，有利于提高學(xué)生動手能力。

8 、實(shí)驗連接線
根據(jù)不同實(shí)驗項目的特點(diǎn)，配備兩種不同的實(shí)驗聯(lián)接線，強(qiáng)電部分采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細(xì)的多股線，達(dá)到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，具有柔軟、耐壓高、強(qiáng)度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，插頭采用實(shí)芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線，兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，不能混插，大大提高了實(shí)驗的安全及合理性。

四、配置清單（每臺）

五、基本實(shí)驗項目

（一）電工實(shí)驗項目

（二）數(shù)字電路實(shí)驗項目：

……

自行設(shè)計、開發(fā)實(shí)驗電路。

（三）模擬電路實(shí)驗

采用固定線路和分立元件靈活組合進(jìn)行實(shí)驗。

1 、固定線路板實(shí)驗有：

（ 1 ）共射極單管放大器負(fù)反饋放大器實(shí)驗

（ 2 ）射極限跟隨器實(shí)驗

（ 3 ） RC 正弦振蕩器實(shí)驗

（ 4 ）差動放大器實(shí)驗

（ 5 ） OTL 功率放大器實(shí)驗

2 、分立元件可完成：單管放大、整流、濾波、穩(wěn)壓、運(yùn)放、全波可控及趣味性實(shí)驗，也可利用此平臺開發(fā)其他實(shí)驗項目。

六、裝置的主要優(yōu)點(diǎn)及安全保護(hù)體系

1 、三相四線制 ( 或三相五線制 ) 電源輸入，總電源由三相鑰匙開關(guān)控制，設(shè)有三相帶燈熔斷器作為斷相指示。
2 、控制屏電源由接觸器通過起、停按鈕進(jìn)行控制。
3 、三相交流電源 0 ～ 450V 連續(xù)可調(diào)，單相交流電源 0 ～ 250V 連續(xù)可調(diào)，設(shè)有三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器（ 1.5KVA ）一臺，可更好地滿足教學(xué)實(shí)驗要求。
4 、屏上裝有電壓型漏電保護(hù)裝置，控制屏內(nèi)或強(qiáng)電輸出若有漏電現(xiàn)象，即告警并切斷總電源，確保實(shí)驗進(jìn)程安全。
5 、屏上裝有一套電流型漏電保護(hù)器，控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。
6 、屏上三相調(diào)壓器付邊設(shè)有一套過流保護(hù)裝置。調(diào)壓器輸出短路或所帶負(fù)載太大，電流超過設(shè)定值，系統(tǒng)即告警并切斷總電源。
7 、測量儀表精度高，采用精密鏡面指針式（帶超量程告警）、數(shù)字化、智能化及人機(jī)對話模式，符合現(xiàn)代測量儀表發(fā)展方向。
8 、各種電源及各種儀表均有可靠的保護(hù)功能。
9 、實(shí)驗連接線及插座采用不同的結(jié)構(gòu)，使用安全、可靠、防觸電。

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