JG-YXN01 型 虛擬儀器儀表網(wǎng)絡(luò)型電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)

  一、概   述

     隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬技術(shù)將得到越來越廣泛地應(yīng)用，“虛擬儀器儀表網(wǎng)絡(luò)型電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)”。該實(shí)驗(yàn)裝置保留了我們傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置的許多優(yōu)點(diǎn)，如全方位的人身安全保護(hù)（電壓型漏電保護(hù)、電流型漏電保護(hù)、過流保護(hù)等），儀器、儀表的自我保護(hù)等。采用虛擬儀器儀表與常規(guī)儀表相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想，使學(xué)生在運(yùn)用最新技術(shù)的同時(shí)，又掌握了常規(guī)儀表的使用。此外，結(jié)合目前實(shí)驗(yàn)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，該裝置還實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)通信（局域網(wǎng)通信）的功能。各實(shí)驗(yàn)單元以驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性相結(jié)合，最大限度地提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。實(shí)驗(yàn)箱可放在臺(tái)面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，面板采用有機(jī)玻璃或敷銅板（可選擇），線路清晰，布線合理。

二、技術(shù)性能

輸入電源：三相四線（或三相五線） 380V ± 10% 50Hz

工作環(huán)境：溫度 -10 ℃～ +40 ℃　相對(duì)濕度＜ 85% （ 25 ℃）　海拔＜ 4000m

裝機(jī)容量：＜ 1.5kVA

重　　量： 150kg

外形尺寸： 173cm × 73cm × 110cm

三、裝置的配備

     本實(shí)驗(yàn)裝置主要是由電源控制屏、實(shí)驗(yàn)桌、實(shí)驗(yàn)箱等組成。

（一） XD01 電源、儀表控制屏

     控制屏為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，鋁質(zhì)面板（凹字爛板技術(shù)），為實(shí)驗(yàn)提供交流電源、虛擬儀器儀表及常規(guī)儀表等，具體功能如下：

控制及交流部分

(1)  三相 0 ～ 450V 及單相 0 ～ 250V 連續(xù)可調(diào)交流電源，配備 1 臺(tái)三相同軸聯(lián)動(dòng)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)交流電源輸出設(shè)有過流保護(hù)，當(dāng)相間、線間有過電流或直接短路均能自動(dòng)保護(hù)，克服了調(diào)換保險(xiǎn)絲帶來的麻煩。配有三只鏡面指針式交流電壓表，通過切換開關(guān)可分別指示出三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓的輸出電壓值。
(2)  設(shè)有定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀，平時(shí)作為時(shí)鐘使用，具有設(shè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間、定時(shí)報(bào)警、查詢報(bào)警、切斷電源等功能；還可以自動(dòng)記錄漏電告警、過流告警及儀表超量程告警的總次數(shù)。
(3)  提供電度表一只，規(guī)格為 220V 、 3/6A ，實(shí)驗(yàn)時(shí)臨時(shí)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(yàn)方便。
(4)  提供鐵芯變壓器 1 只，規(guī)格為 50VA ， 36V/220V ，原、副邊設(shè)有電流插座和保險(xiǎn)絲，方便測(cè)試并能可靠地保護(hù)變壓不損壞。
(5)  設(shè)有實(shí)驗(yàn)用 220V 、 30W 的日光燈燈管一支，將燈管燈絲的四個(gè)頭經(jīng)過快速保險(xiǎn)絲引出供實(shí)驗(yàn)使用，可防止燈絲損壞。

        另外，還提供信號(hào)插座一只。

（二）常規(guī)儀表面板

(1)  真有效值交流數(shù)字電壓表一只

     進(jìn)行真有效值測(cè)量，測(cè)量范圍 0 ～ 500V ，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度 0.5 級(jí)，三位半數(shù)顯。

(2)  真有效值交流數(shù)字電流表一只

     進(jìn)行真有效值測(cè)量，測(cè)量范圍 0 ～ 5A ，量程自動(dòng)判斷、自動(dòng)切換，精度 0.5 級(jí)，三位半數(shù)顯，具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源等功能。

(3)  真有效值交流毫伏表一只

     能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜波形的有效值進(jìn)行精確測(cè)量，電壓測(cè)試范圍 0.2mV ～ 600V （有效值），測(cè)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、指示及切斷總電源的功能。

(4)  智能交流功率表（多功能）一只

     由一套微電腦，高速、高精度 A/D 轉(zhuǎn)換芯片和全數(shù)顯電路構(gòu)成。通過鍵控、數(shù)顯窗口實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、智能顯示控制模式。為了提高測(cè)量范圍和測(cè)試精度，將被測(cè)電壓、電流瞬時(shí)值的取樣信號(hào)經(jīng) A/D 變換，采用專用的 DSP 計(jì)算有功功率、無功功率。單相功率及三相功率 P1 、 P2 測(cè)量，精度為 0.5 級(jí)，電壓、電流量程分別為 450V 、 5A ，可測(cè)量負(fù)載的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓、電流、頻率及負(fù)載的性質(zhì)等；還可以貯存、記錄 15 組功率和功率因數(shù)的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)，并可逐組查詢。

(5)  直流數(shù)字電壓表一只

     測(cè)量范圍為 0 ～ 200V ，量程分 200mV 、 2V 、 20V 、 200V 四檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)字顯示，輸入阻抗為 10M Ω，精度為 0.5 級(jí)，具有超量程報(bào)警、切斷總電源等功能。

(6)  直流數(shù)字毫安表一只

     測(cè)量范圍為 0 ～ 2000mA ，量程分 2mA 、 20mA 、 200mA 、 2000mA 四檔，直鍵開關(guān)切換，三位半數(shù)字顯示，精度為 0.5 級(jí)，具有超量程報(bào)警、指示及切斷總電源功能。

（三）虛擬儀器儀表面板

(1)  虛擬儀表的硬件部分采用高精度的交、直流傳感器，把高壓電與計(jì)算機(jī)完全隔離，確保實(shí)驗(yàn)學(xué)生和計(jì)算機(jī)的安全。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供 14 塊測(cè)量?jī)x表。具體如下：

    直流電壓表 1 只：測(cè)量范圍 0 ～ 50V ，精度 1.0 級(jí)

    直流電壓表 1 只：測(cè)量范圍 0 ～ 300V ，精度 1.0 級(jí)

    直流毫安表 1 只：測(cè)量范圍 0 ～ 200mA ，精度 1.0 級(jí)

    直流毫安表 1 只：測(cè)量范圍 0 ～ 2000mA ，精度 1.0 級(jí)

    交流毫伏表 2 只：測(cè)量范圍 0 ～ 200V ，頻率 0 ～ 2MHz ，精度 1.0 級(jí)

    交流電壓表 3 只：測(cè)量范圍 0 ～ 500V ，精度 1.0 級(jí)

    交流電流表 3 只：測(cè)量范圍 0 ～ 5A ，精度 1.0 級(jí)

    交流功率表 2 只：電壓范圍 0 ～ 500V ，電流范圍 0 ～ 5A ，可測(cè)量負(fù)載的有功功率、無功功率、功率因數(shù)及負(fù)載的性質(zhì)等，并能顯示電壓與電流的相位關(guān)系圖，精度 1.0 級(jí)。

(2)  虛擬示波器和虛擬信號(hào)源

     虛擬儀器由兩個(gè)外圍設(shè)備組成，包括數(shù)字存儲(chǔ)示波器、任意波形發(fā)生器、頻譜分析儀、波形數(shù)據(jù)記錄儀、頻率特性分儀五種功能。通過打印機(jī)接口與計(jì)算機(jī)相連，軟件操作界面為中文界面。

（四）數(shù)字存儲(chǔ)示波器（儀器一）：

  模擬輸入： 2 通道， 1 個(gè)外觸發(fā)通道

  模擬帶寬： 0Hz ～ 50MHz( ± 3dB)

  輸入阻抗： 1M Ω //30pF

  輸入耦合： DC 、 AC 和 GND

  最大輸入電壓： 100V(AC+DC)

  采樣頻率：實(shí)時(shí)采樣： 1.25kHz ～ 50MHz ，重復(fù)采樣： 1GHz

任意波形發(fā)生器（儀器二）：

  頻率范圍： 0.01Hz ～ 1MHz

 TTL 電平同步輸出

  標(biāo)準(zhǔn)波形：正弦波、方波、三角波

  預(yù)置的各類函數(shù)波形庫，包括正弦函數(shù)、噪音、掃頻及其它 21 種波形

  用戶可用完整的波形編輯器建立自己的波形

  振幅范圍： 100mVP-P to 10VP-P  （ 600 Ω負(fù)載）

  振幅分辨率：滿刻度分辨率 0.4% 

  偏移： 0  到  -5V 或 +5V 最大。 ( 滿刻度分辨率 0.4%)

  最大采樣速率： 32MHz

  輸出阻抗： 50 Ω

（五）直流電源

      (1)  提供 0 ～ 500mA 連續(xù)可調(diào)恒流源一組，分三檔可調(diào)，調(diào)節(jié)精度 1 ‰，負(fù)載穩(wěn)定度≤ 5 × 10-4 ，額定變化率≤ 5 × 10-4 ，配有數(shù)顯直流毫安表指示輸出電流，具有輸出開路、短路保護(hù)功能。
      (2)  提供兩路 0.0 ～ 30V/1A 可調(diào)穩(wěn)壓電源，從 0V 起調(diào)，配有數(shù)顯直流電壓表指示輸出電壓，具有截止型短路軟保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)功能。
      (3)  提供四路固定直流電源輸出：± 12V 、± 5V ，每路均具有短路、過流保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)功能。

（六） XD02 實(shí)驗(yàn)桌

      實(shí)驗(yàn)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，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，造形美觀大方。桌子左右各設(shè)有兩個(gè)抽屜 ( 帶鎖 ) 。桌面下的柜箱可用于放置實(shí)驗(yàn)箱、工具及資料等。實(shí)驗(yàn)桌還設(shè)有四個(gè)輪子和四個(gè)固定調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，便于移動(dòng)和固定，有利于實(shí)驗(yàn)室的布局及調(diào)整。

三、虛擬儀器儀表局域網(wǎng)軟件介紹詳見“附錄一：實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)”中軟件功能。

四、實(shí)驗(yàn)組件

     （一）實(shí)驗(yàn)箱

HE-11  電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（一）

        完成電表改裝實(shí)驗(yàn)（配帶鏡面指針式精密毫安表一只），伏安特性實(shí)驗(yàn)，最大功率傳輸條件測(cè)定實(shí)驗(yàn)，電壓源與電流源的等效變換實(shí)驗(yàn)及相關(guān)器件。

HE-11A  電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（一）

        完成電流表、電壓表的設(shè)計(jì)及量程擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，指針式歐姆表的設(shè)計(jì)及測(cè)試實(shí)驗(yàn)（配 MF47 表頭一只及相關(guān)器件），已知和未知電阻元件伏安特性的測(cè)繪實(shí)驗(yàn)。

HE-12  電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（二）

        完成疊加原理、基爾霍夫定律（判斷性實(shí)驗(yàn)）、戴維南定理、諾頓定理及雙口網(wǎng)絡(luò)、互易定理實(shí)驗(yàn)。

HE-13  電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（三）

        完成受控源、回轉(zhuǎn)器、負(fù)阻抗變換器實(shí)驗(yàn)，圖形采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)符號(hào)。

HE-13A  電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（三）

        提供兩路運(yùn)算放大器及相關(guān)器件，學(xué)生動(dòng)手組裝搭接電路完成受控源、回轉(zhuǎn)器、負(fù)阻抗變換器實(shí)驗(yàn)。

HE-14  電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（四）

        完成一階、二階動(dòng)態(tài)電路，電路狀態(tài)軌跡的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。

HE-14A  電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（四）

        完成一階、二階動(dòng)態(tài)電路，等效網(wǎng)絡(luò)變換原理實(shí)驗(yàn)。

HE-15  電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（五）

        完成 R 、 L 、 C 串聯(lián)諧振， RC 串、并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)， RC 雙 T 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。

HE-16  交流電路實(shí)驗(yàn)（一）　

        完成正弦穩(wěn)態(tài)交流電路相量的研究（日光燈功率因數(shù)提高實(shí)驗(yàn)），黑匣子實(shí)驗(yàn)（ R 、 L 、 C 元件特性及參數(shù)測(cè)定）。

HE-17  交流電路實(shí)驗(yàn)（二）

        完成三相電路（每相三只燈泡并聯(lián)）實(shí)驗(yàn)。

HE-17A  交流電路實(shí)驗(yàn)（二）

       完成三相電路（每相兩只燈泡串、并聯(lián)）實(shí)驗(yàn)。

HE-18A  三值電壓表

       完成周期性電壓信號(hào)的峰值、平均值和有效值的測(cè)量實(shí)驗(yàn)。

HE-19  元件箱

       提供實(shí)驗(yàn)所需的電阻、電容、電感、電位器、十進(jìn)制可調(diào)電阻等實(shí)驗(yàn)器件。

HE-20  三相電容箱

       提供三相高壓電容，每相容值為 0.47μF 、 1μF 、 2.2μF 、 4.7μF ，耐壓值均為 500V 。

HE-21  鐵芯變壓器、互感 / 電度表實(shí)驗(yàn)

       鐵芯變壓器一只（ 50VA 、 36V/220V ），原、副邊均設(shè)有保險(xiǎn)絲及電流插座，測(cè)試方便并能可靠保護(hù)防止變壓器損壞；互感線圈一組，實(shí)驗(yàn)時(shí)臨時(shí)掛上，兩個(gè)空心線圈 L1  、 L2  裝在滑動(dòng)架上，可調(diào)節(jié)兩個(gè)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 ，固定在電度表支架上，實(shí)驗(yàn)時(shí)臨時(shí)放在實(shí)驗(yàn)箱上，其電源線、負(fù)載線均已接在電度表接線架的接線柱上。

HE-31  數(shù)電、模電實(shí)驗(yàn)

       提供低壓交流電源（ 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、 8 位邏輯電平開關(guān)、 8 位電平指示器、三態(tài)邏輯筆、脈沖信號(hào)源（正、負(fù)輸出單次脈沖和頻率為 0.5Hz ～ 300kHz 連續(xù)可調(diào)的計(jì)數(shù)脈沖源各一路）、振蕩線圈、三極管、按鍵、整流橋堆、穩(wěn)壓塊、功率電阻、可控硅、單結(jié)晶體管、信號(hào)燈及電位器等。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(zhǎng)紫銅管（供插電阻、電容、電位器、晶體管等元件）。實(shí)驗(yàn)箱配有單管 / 負(fù)反饋兩級(jí)放大器、射極跟隨器、 RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)、差動(dòng)放大器及低頻 OTL 功率放大器共五塊固定線路實(shí)驗(yàn)板�？刹捎霉潭ň�路或分立元件靈活組合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，既有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，又能保障實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利完成。

HE-32  數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)

       提供脈沖信號(hào)源（正、負(fù)輸出單次脈沖和頻率為 0.5Hz ～ 300kHz 連續(xù)可調(diào)的計(jì)數(shù)脈沖源各一路）、三態(tài)邏輯測(cè)試筆（高電平為紅色發(fā)光管亮，低電平為綠色發(fā)光管亮，高阻態(tài)或電平處于不高不低的電平值時(shí)黃色發(fā)光管亮）、電平指示（ 8 位紅色 LED ）、邏輯開關(guān)（ 8 位紅色 LED ）、四位十進(jìn)制譯碼顯示器、撥碼開關(guān)（四位可逆十進(jìn)制撥碼開關(guān)）、高可靠圓腳集成塊插座（ 8P 、 14P 、 16P 、 20P 、 28P 及 40P 各若干個(gè)）、可靠的鍍銀長(zhǎng)紫銅管及固定器件（ 10k Ω多圈電位器 1 只、 100k Ω電位器 1 只、按鈕開關(guān) 2 只）等。

HE-33  模擬電路實(shí)驗(yàn)

       提供低壓交流電源（ 0V 、 6V 、 10V 、 14V 抽頭一路及中心抽頭 17V 兩路）、指針式直流毫安表（量程 1mA ，內(nèi)阻 100 Ω）、高可靠圓腳集成塊插座（ 8P 2 只、 14P 1 只， 40P 1 只）、鍍銀長(zhǎng)紫銅管（供插電阻、電容、三極管等）及固定元器件（三端穩(wěn)壓塊、電容器、信號(hào)燈、喇叭、場(chǎng)效應(yīng)管、三極管、可控硅、整流橋堆、振蕩線圈、功率電阻及電位器等），實(shí)驗(yàn)箱配有單管 / 負(fù)反饋兩級(jí)放大器、射極跟隨器、 RC 串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)、差動(dòng)放大器及低頻 OTL 功率放大器共五塊固定線路實(shí)驗(yàn)板．可采用固定線路或分立元件靈活組合相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，既有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力，又能保障實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的順利完成。

HE-51  繼電接觸控制（一）

       提供交流接觸器（線圈電壓為 220V ）、熱繼電器及模擬燈泡各一只，帶燈按鈕三只（黃、綠、紅各一只）。

HE-52  繼電接觸控制（二）

       提供交流接觸器（線圈電壓 220V ）兩只、時(shí)間繼電器（通電延時(shí)，線圈電壓 220V ）一個(gè)，以及能耗制動(dòng)電源變壓器、整流二極管、電阻等。

WDJ24 三相鼠籠電機(jī)（△ /Y 220V/380V ）

       電機(jī)的三個(gè)繞組均已引出，接線方便。

WDJ26 三相鼠籠電機(jī)（△ 380V ）

       電機(jī)的三個(gè)繞組均已引出，接線方便。

實(shí)驗(yàn)連接線：根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的特點(diǎn)，配備兩種不同規(guī)格的實(shí)驗(yàn)連接線，強(qiáng)弱電均采用高可靠護(hù)套結(jié)構(gòu)手槍插連接線（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；兩種導(dǎo)線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座，不能混插，從而大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全及合理性。