前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了LABVIEW下傳感器檢測(cè)技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺(tái)開(kāi)發(fā)范文,希望能給你帶來(lái)靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。
摘要:本文分析了傳感器檢測(cè)技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺(tái)開(kāi)發(fā)的背景及研究現(xiàn)狀,從而闡述了設(shè)計(jì)的必要性。本文以培養(yǎng)學(xué)生能力為本位,從實(shí)際出發(fā),設(shè)計(jì)了基于labview的傳感器檢測(cè)技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺(tái),詳細(xì)闡述了設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案。本傳感器檢測(cè)技術(shù)實(shí)訓(xùn)臺(tái)能夠解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備落后、內(nèi)容過(guò)時(shí)、學(xué)生不感興趣等教學(xué)瓶頸,提高教學(xué)效率,改善教學(xué)效果,使培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生能更適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)的需要。同時(shí)也為其他類似實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的研發(fā)或是改造升級(jí)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞:LABVIEW;傳感器;模塊化;實(shí)訓(xùn)臺(tái)
1開(kāi)發(fā)背景
傳感器對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)有著重要的意義與價(jià)值,能夠精準(zhǔn)收集與整合相關(guān)數(shù)據(jù)信息。近年來(lái)我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平有了顯著的進(jìn)步,這也讓傳感器在品質(zhì)方面的要求也呈現(xiàn)出不斷上漲的趨勢(shì),因此讓學(xué)生掌握傳感器主要理論基礎(chǔ)及實(shí)踐技能有著重要的意義與價(jià)值[1]。高校作為人才培育的搖籃,承擔(dān)著為企業(yè)服務(wù)的使命,因此“傳感器檢測(cè)技術(shù)”這一類的課程成為了很多高校的專業(yè)必修課程。這一類課程的綜合應(yīng)用性較強(qiáng),除了要掌握各種傳感器的理論原理知識(shí)以外,還要掌握各類傳感器的安裝、更換、調(diào)試等的實(shí)踐操作。這就要求學(xué)校,尤其是高職院校,要有配套的實(shí)訓(xùn)設(shè)備,這樣在教學(xué)上才能做到理論與實(shí)踐相結(jié)合,才能為企業(yè)輸送高質(zhì)量技術(shù)人才。
2傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)的現(xiàn)狀
目前,市面上很多公司都可以為學(xué)校提供整套的傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái),例如亞龍、中義科教、云創(chuàng)儀器等。但是市面上提供的實(shí)訓(xùn)臺(tái),為了滿足大眾需求,通常是將一些較為常見(jiàn)的、普通的傳感器整合為一套,沒(méi)有針對(duì)性,所進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容相對(duì)較為單一,無(wú)法有效拓寬學(xué)生的的能夠開(kāi)展的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也基本較為固定,缺乏良好的可拓展性。而學(xué)校在采購(gòu)了實(shí)訓(xùn)平臺(tái)之后,往往需要使用多年,如果沒(méi)有特殊原因,通常不會(huì)進(jìn)行更新,而企業(yè)的生產(chǎn)是根據(jù)社會(huì)的發(fā)展需求不斷更新的,這就造成了學(xué)校的教學(xué)設(shè)備跟不上企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備,學(xué)生學(xué)到的知識(shí)較為落后,無(wú)法適應(yīng)企業(yè)的生產(chǎn)需求。另外,目前現(xiàn)有的設(shè)備大多數(shù)以簡(jiǎn)單的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為例,僅僅是簡(jiǎn)單地收集、整合與分析相關(guān)信號(hào),并讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行記錄,在對(duì)數(shù)據(jù)信息分析過(guò)程中無(wú)法有效保證結(jié)果的精準(zhǔn)程度,且學(xué)生無(wú)法直觀看到整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,這也和學(xué)生不斷變化的學(xué)習(xí)需求背道而馳,無(wú)法切實(shí)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性[2]。
3設(shè)計(jì)思路
3.1總體設(shè)計(jì)思路
本傳感器主要遵循了如下的設(shè)計(jì)思路:將提升學(xué)生的綜合能力作為根本原則,基于實(shí)際情況,在保證實(shí)訓(xùn)便利性的同時(shí),最大化地降低成本支出。既能滿足日常教學(xué)需求,又能為企業(yè)承辦相應(yīng)的技能培訓(xùn)或是試驗(yàn)檢測(cè)。在實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目上,既要注重理論基礎(chǔ)的培養(yǎng),又能依據(jù)企業(yè)的需求做相應(yīng)的調(diào)整,適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)的需求。3.1.1采用模塊化與集成式相結(jié)合?!皞鞲衅鳈z測(cè)技術(shù)”這一類課程綜合性較強(qiáng),理論知識(shí)必定要掌握。而對(duì)于高職院校的學(xué)生來(lái)說(shuō),理論學(xué)習(xí)往往比實(shí)踐學(xué)習(xí)困難。所以在設(shè)計(jì)該實(shí)訓(xùn)臺(tái)時(shí),為了能讓高職學(xué)生較快入門,將常規(guī)性的傳感器有機(jī)集成到一個(gè)模塊上,作為學(xué)生的入門實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。其余模塊可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求或是企業(yè)需求進(jìn)行更換、搭建。3.1.2基于LABVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為使學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有直觀的認(rèn)識(shí),本實(shí)訓(xùn)臺(tái)搭建了基于LABVIEW平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。LABVIEW這一平臺(tái)的主要功能是完成虛擬儀器的開(kāi)發(fā),在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析以及復(fù)雜分析算法等諸多方面都有著強(qiáng)大的功能,同時(shí)還可以進(jìn)行靈活編程,界面也較為友好,操作人員還能夠根據(jù)自身的主觀意愿來(lái)對(duì)界面內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整,并且也能夠跨越空間的限制遠(yuǎn)程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊,可以說(shuō)在自動(dòng)化、測(cè)量、控制等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值[3]。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法在筆者另外論文中有介紹,在本文不做詳細(xì)闡述。這一數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有機(jī)融合了傳感器以及虛擬器,通過(guò)數(shù)據(jù)收集卡的優(yōu)勢(shì)完成數(shù)據(jù)信息至計(jì)算機(jī)的傳輸工作,也能夠按照傳感器的基本特征,以LABVIEW平臺(tái)為載體來(lái)深入處理與分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息,進(jìn)而將其儲(chǔ)存至相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)之中,工作人員也能夠直觀看到所開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的具體結(jié)果[4]。
3.2傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)外形如圖1所示。實(shí)訓(xùn)臺(tái)主體包括臺(tái)面、傳感器安裝背板、支撐腳、抽屜、可制動(dòng)功能的萬(wàn)向輪、傳感器模塊安裝限位塊、電源插頭、電源開(kāi)關(guān)模塊、總電源開(kāi)關(guān)、電源開(kāi)關(guān)、傳感器實(shí)訓(xùn)模塊、傳感器安裝綁帶固定柱、傳感器安裝綁帶、供電安裝接口、擴(kuò)展線路接口、強(qiáng)磁鐵、供電插孔、傳感器。3.2.1實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的設(shè)計(jì)。臺(tái)架如圖1所示,傳感器安裝背板被安裝在臺(tái)架的后側(cè)部位,采取了豎直安裝的方式。相關(guān)人員可以按照實(shí)際需求在背板之中添加一定數(shù)量的傳感器模塊,不同模塊有著相應(yīng)的標(biāo)注數(shù)字,且在4個(gè)角之中有著相應(yīng)的電源插頭。在臺(tái)面左側(cè)部位添加了電源開(kāi)關(guān)模塊,這一模塊能夠按照實(shí)訓(xùn)實(shí)際需求來(lái)給操作人員提供0v至84v之間的直流電壓。而在臺(tái)面右側(cè)則添加了不同傳感器模塊的供電安裝接口,工作人員能夠利用供電安裝接口中的螺釘來(lái)固定其中所存在的線束,進(jìn)而讓傳感器獲得運(yùn)轉(zhuǎn)所需的電流。(如圖2所示)在傳感器實(shí)訓(xùn)模塊的上下部位添加了一定數(shù)量的擴(kuò)展線路接口,以上下連通的形式存在,能夠讓傳感器輸出線束有效連接到測(cè)試設(shè)備線束,從而讓相關(guān)技術(shù)人員更為簡(jiǎn)易地來(lái)對(duì)傳感器進(jìn)行性能檢測(cè)。由圖2能夠得知,將強(qiáng)磁鐵添加于模塊下表面的4個(gè)角,這樣能夠讓傳感器模塊安裝位中更為牢固的吸附相應(yīng)的模塊。供電插孔存在于模塊下表面,能夠和傳感器模塊安裝位中的電源插頭形成一定的連接。3.2.2實(shí)訓(xùn)臺(tái)的使用方法。3.2.2.1傳感器的安裝。按照教學(xué)的具體要求,選擇特定的傳感器,并利用相應(yīng)的安裝綁帶完成傳感器的連接,這樣一來(lái)傳感器就能夠被有效固定于固定柱之中,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳感器于模塊的有效連接。如若傳感器有著相對(duì)較小的體積,且形狀和綁帶固定要求不符合,那么操作人員可以在傳感器安裝板中固定傳感器,接著利用安裝綁帶來(lái)將傳感器與傳感器模塊進(jìn)行有效連接,如圖3所示。3.2.2.2線路的連接。安裝好后,將模塊放置到傳感器安裝背板對(duì)應(yīng)的安裝位上,注意電源插頭及安裝限位。接著參照電路原理圖,連接傳感器的線路。3.2.2.3設(shè)備供電。充分發(fā)揮電源開(kāi)關(guān)模塊的優(yōu)勢(shì),能夠讓傳感器模塊輸入特定的電壓與電流,這樣就能夠達(dá)成傳感器模塊供電的目的。在操作過(guò)程中,只需要按照傳感器模塊的具體安裝位置打開(kāi)相應(yīng)的電源開(kāi)關(guān)。3.2.2.4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。將需要采集的信號(hào)連接到數(shù)據(jù)采集卡,打開(kāi)LABVIEW數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),選擇相應(yīng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)處理。3.2.2.5工具的收納。實(shí)訓(xùn)所需的工具,如萬(wàn)用表、線速等均可有序放置于收納抽屜中。舉例說(shuō)明:現(xiàn)為某企業(yè)測(cè)試機(jī)車受電弓的靜態(tài)特性和升降弓時(shí)間,該試驗(yàn)涉及到超聲波傳感器、拉力傳感器。按照試驗(yàn)要求,安裝好相應(yīng)傳感器,搭建好相應(yīng)電路,打開(kāi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),如圖4所示,在該界面中可通過(guò)點(diǎn)擊相應(yīng)的按鍵進(jìn)行所需的試驗(yàn)測(cè)試,測(cè)試的數(shù)據(jù)會(huì)以曲線的形式展示出來(lái)。通過(guò)如圖5所示的界面,可進(jìn)行查詢、導(dǎo)出歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)、生成試驗(yàn)報(bào)告等操作。
4本傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)優(yōu)點(diǎn)
相比于市面上現(xiàn)有的設(shè)備,本文設(shè)計(jì)的傳感器實(shí)訓(xùn)臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn):
4.1實(shí)訓(xùn)臺(tái)在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)時(shí),充分考慮了企業(yè)生產(chǎn)的需要,可模擬實(shí)際生產(chǎn)工作,能夠提高學(xué)生對(duì)企業(yè)生產(chǎn)需求的適應(yīng)能力。
4.2實(shí)訓(xùn)臺(tái)的各模塊可直接進(jìn)行拆裝更換,能夠讓學(xué)生模擬現(xiàn)場(chǎng)安裝及調(diào)試,同時(shí)也可以根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)變化的需要,更換相應(yīng)的傳感器設(shè)備,具有較大的可拓展性能。
4.3實(shí)訓(xùn)臺(tái)既能滿足學(xué)校的教學(xué)需求,又能為企業(yè)承辦相應(yīng)的培訓(xùn)及競(jìng)賽,使設(shè)備的利用率達(dá)到最大化,同時(shí)也使學(xué)校能夠更好的服務(wù)于企業(yè)。4.4實(shí)訓(xùn)臺(tái)搭建了基于LABVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、分析及儲(chǔ)存,為后續(xù)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。
4.5相關(guān)數(shù)據(jù)信息能夠在最短的時(shí)間之內(nèi)展示給學(xué)生,讓學(xué)生獲得更高的操作感與體驗(yàn)感,且學(xué)生也能夠獲取到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息,這對(duì)于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)教學(xué)效果有著重要的意義與價(jià)值[5]。
5結(jié)論
開(kāi)發(fā)這套“傳感器檢測(cè)技術(shù)”實(shí)訓(xùn)臺(tái)的目的在于解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備落后、內(nèi)容過(guò)時(shí)、學(xué)生不感興趣等教學(xué)瓶頸,提高教學(xué)效率,改善教學(xué)效果,使培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生能更適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)的需要。同時(shí)也為其他類似實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的研發(fā)或是改造升級(jí)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。另外,該實(shí)訓(xùn)臺(tái)架能夠模擬現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn),與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)生產(chǎn)設(shè)備相吻合,開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出來(lái)后,除了用于教學(xué)外,還能為企業(yè)承辦相應(yīng)的技能培訓(xùn)或是試驗(yàn)檢測(cè),更好的服務(wù)于企業(yè)。本文所示圖例中標(biāo)注的數(shù)值含義:臺(tái)面1;傳感器安裝背板2;支撐腳;抽屜4;可制動(dòng)功能的萬(wàn)向輪5;傳感器模塊安裝限位塊;電源插頭7;電源開(kāi)關(guān)模塊8;總電源開(kāi)關(guān)9;電源開(kāi)關(guān)10;傳感器實(shí)訓(xùn)模塊11;傳感器安裝綁帶固定柱12;傳感器安裝綁帶13;供電安裝接口14;擴(kuò)展線路接口15;強(qiáng)磁鐵16;供電插孔17;傳感器18。
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作者:廖金團(tuán) 韓立星 梁增提 單位:柳州城市職業(yè)學(xué)院