GL4000 Plateforme expérimentale complète pour capteurs embarqués

I. Vue d’ensemble
1. Miniaturisation et intégration : Capteurs utilisant la technologie MEMS et la technologie des circuits intégrés.
2. Mise en réseau : Création d’un réseau de capteurs via Ethernet.
3. Intelligence : La plateforme expérimentale complète GL4000, basée sur un capteur embarqué, utilise la technologie des microprocesseurs pour rendre le capteur intelligent. Ce dernier assure la conversion des signaux, l’amélioration de la non-linéarité, la réduction du bruit et l’amélioration de la précision. Il dispose également de fonctions d’autodiagnostic, d’autocorrection et d’adaptation à l’environnement.
II. Boîtier de commande principal
1. Alimentation CC régulée haute stabilité avec protection contre les surcharges ;
1) Alimentation CC régulée 0-24 V, réglable en continu, courant 0,5 A ;
2) Alimentation régulée ±15 V, ±5 V, +5 V, courant 0,5 A ;
3) Alimentation CC régulée linéaire réglable ±2 V – ±10 V (courant de sortie maximal 0,5 A). 2. Source de courant constant : réglable en continu de 0 à 20 mA.
3. Source de pression d’air : réglable de 4 à 40 kPa.
4. Instruments d’affichage :
1) Ampèremètre : CC 20 µA à 200 mA (ampèremètre cinq chiffres de haute précision de qualité militaire, convertisseur A/N 22 bits, précision de mesure de 0,06 %) ;
2) Voltmètre : CC 200 mV à 20 V (trois gammes de mesure) ;
3) Fréquencemètre/tachymètre : f 0 à 9 999 Hz, n 0 à 9 999 tr/min ;
4) Baromètre : 0 à 50 kPa.
5. Régulateur intelligent PID : entrées et sorties multiples, avec fonction de contrôle de température, incluant un réglage par intelligence artificielle et une fonction d’auto-réglage des paramètres, précision de contrôle de la température : ±0,5 °C. 6. Source du signal : 1 Hz-30 Hz (réglable), 1 Hz-10 kHz (réglable).
III. Carte d’acquisition de données haute performance, carte utilisateur pour le développement de microprocesseurs, logiciel de système de mesure réseau
1. Carte d’acquisition de données
La carte d’acquisition de données GL4000, plateforme expérimentale complète pour capteurs embarqués, utilise des solutions de qualité industrielle, une mesure de haute précision et une large plage dynamique. Dotée d’une interface USB, elle offre les fonctionnalités suivantes :
1) 8 entrées analogiques : 6 entrées de tension simples ou 3 entrées différentielles, 2 entrées de courant ;
2) Résolution ADC : 12 bits ;
3) Fréquence d’échantillonnage maximale : 100 kHz (canal complet), minimum 200 kHz par canal ;
4) Différents modes d’échantillonnage : échantillonnage temporel, échantillonnage à longueur fixe, échantillonnage par pas, échantillonnage en temps réel ;
5) Filtrage passe-bas en entrée et protection contre les surtensions. 6) 16 entrées/sorties numériques : 8 entrées, 8 sorties ;
7) Formes d’onde prises en charge : sinusoïdale, carrée, triangulaire, en dents de scie et formes d’onde arbitraires. Acquisition et ajustement par le logiciel hôte ;
8) Fréquence des formes d’onde ajustable : de 0 à 10 000 Hz, plus de trois canaux. Contrôle et affichage via le logiciel hôte ;
9) Protocoles de communication 485 et Ethernet pris en charge.
2. Carte de développement utilisateur pour microprocesseur Cortex-M3
Microcontrôleur STM32F103VBT6 amélioré, carte d’évaluation complète de la société Embest. Configuration, débogage, téléchargement, simulateur de programmation, écran LCD, JTAG, USB, CAN, 485, Ethernet, Wi-Fi, UART, contrôle moteur et autres périphériques.
3. Logiciel système
1) Le logiciel système, utilisé avec la carte d’acquisition de données, permet de collecter et d’afficher les données expérimentales (formes d’onde) en temps réel, et d’effectuer un traitement et une analyse statiques et dynamiques de ces données. 2) Toutes les données de mesure peuvent être enregistrées et imprimées au format Excel.
3) Différentes formes d’onde PID peuvent être contrôlées avec précision, et les paramètres PID ainsi que les valeurs de sortie peuvent être modifiés à tout moment. L’appareil offre une fonction d’affichage en temps réel des différentes fonctions de contrôle de forme d’onde, telles que les signaux sinusoïdaux et carrés PID, 4 cycles de contrôle, 8 amplitudes de contrôle et l’affichage en temps réel des courbes de contrôle.
4) Il dispose d’une fonction de communication réseau, permettant à l’ordinateur de travail de communiquer avec le serveur ou d’autres ordinateurs pour transmettre en temps réel les données de mesure expérimentales (formes d’onde).
IV. Capteurs et modules expérimentaux
1. Capteurs :
1) Capteur piézoélectrique : plage ≤ 10 kHz, linéaire ± 2 % ;
2) Capteur ultrasonique : plage 0-60 cm, précision ± 2 % ;
3) Capteur micro-ondes : distance de détection 3-8 m, angle de détection 360° sans zone morte ;
4) Capteur de position laser : plage ± 4 mm.
5) Capteur de vitesse photoélectrique : plage de 2 400 tr/min, précision ±0,5 % ;
6) Capteur de déplacement à effet Hall : plage de ±5 mm, précision ±2 % ;
7) Capteur à fibre optique
8) Capteur de fréquence cardiaque : grossissement 300x ;
9) Capteur pyroélectrique infrarouge : portée de 2 m ;
10) Capteur de gaz : plage de 50 à 2 000 ppm (alcool) ;
11) Résistance de platine Pt100 (T/S) : plage de 0 à 800 °C, linéarité ±2 %, système à trois fils ;
12) Capteur gyroscopique/accéléromètre six axes intégré : MPU-6050 ;
13) Capteur de mouvement intégré : LIS344ALH ;
14) Capteur de température intégré : AD22105ARZ ;
15) Capteur visuel : caméra industrielle CMOS.
2. Modules expérimentaux :
Module expérimental de capteur piézoélectrique, de capteur ultrasonique, de capteur micro-ondes, de capteur laser, de capteur photoélectrique, de capteur à effet Hall, de capteur à fibre optique, de capteur de fréquence cardiaque, de capteur pyroélectrique infrarouge, de capteur de gaz, module expérimental de capteur gyroscopique/accéléromètre six axes intégré, module expérimental de capteur de mouvement intégré, module expérimental de capteur de température intégré, module expérimental de filtre de détection de déphasage, etc.
Module industriel de mesure et de contrôle de la vitesse et des vibrations : source de vibrations 1 Hz-30 Hz (réglable) ; source de rotation 0-2 400 tr/min (réglable), sortie d’impulsions et signal conforme aux normes industrielles.
Unité de contrôle de la température : source de chauffage < 200 °C (réglable), plage de contrôle de la température : température ambiante à 150 °C, permettant le réglage et le contrôle de toute température.
Plateforme de capteur visuel : caméra industrielle CMOS, 1 million de pixels, fréquence d’acquisition de 60 images/seconde, focale de 50 mm (réglable). Reconnaissance des couleurs (au moins 5 couleurs) ; reconnaissance des formes (triangle, carré, rectangle, cercle, etc.) ; reconnaissance des caractères numériques (chiffres arabes et lettres pinyin) ; reconnaissance des codes QR ; reconnaissance des dimensions (triangle, carré, rectangle, cercle, etc.) ; suivi des caractéristiques (trajectoire précise en temps réel, suivi et enregistrement des couleurs de points et de surfaces) ; reconnaissance des plaques d’immatriculation ; reconnaissance faciale.
V. Projets expérimentaux
1. Expérimentation avec capteurs intégrés
1) Expérience de mesure multidimensionnelle d’angle et de vibration basée sur un capteur gyroscopique-accéléromètre six axes intégré
2) Expérience de mesure de mouvement et de vibration basée sur un capteur de mouvement intégré
3) Expérience de mesure et de contrôle de la température basée sur un capteur de température intégré
2. Expérimentation avec capteurs intelligents
1) Expérience de mesure de déplacement et de pression par capteur à fibre optique intelligent basé sur un microprocesseur Cortex-M3
2) Expérience de mesure de déplacement par capteur à effet Hall intelligent basé sur un microprocesseur Cortex-M3
3) Expérience de mesure de distance par capteur ultrasonique intelligent basé sur un microprocesseur Cortex-M3
4) Expérience de mesure de distance et de détection d’objets par capteur micro-ondes intelligent basé sur un microprocesseur Cortex-M3
5) Expérience de mesure de distance par capteur laser intelligent basé sur un microprocesseur Cortex-M3
3. Expérimentation avec capteurs en réseau
1) Expérience de mesure de vitesse par réseau de capteurs photoélectriques basé sur Ethernet
2) Expérience de mesure de fréquence cardiaque par réseau de capteurs de fréquence cardiaque basé sur Ethernet
3) Expérience de mesure de distance par réseau de capteurs infrarouges basé sur Ethernet
4) Expérience de mesure de gaz (alcool) basée sur un capteur de gaz Ethernet Réseau
5) Expérience de mesure des vibrations d’un réseau de capteurs piézoélectriques basé sur Ethernet
4. Expérience de performance d’un pont à un bras à jauge de contrainte à feuille métallique
5. Expérience de performance d’un demi-pont à jauge de contrainte à feuille métallique
6. Expérience de performance d’un pont complet à jauge de contrainte à feuille métallique
7. Expérience comparative des performances de trois ponts (un bras, demi-pont et pont complet) à jauge de contrainte à feuille métallique
8. Expérience sur l’influence de la température sur les jauges de contrainte à feuille métallique
9. Application d’un pont complet CC – expérience avec une balance électronique
10. Application d’un pont complet CA – expérience de mesure des vibrations
11. Expérience de mesure de pression d’un capteur de pression piézorésistif en silicium diffusé
12. Expérience de performance d’un transformateur différentiel
13. Expérience sur l’influence de la fréquence d’excitation sur les caractéristiques d’un transformateur différentiel
14. Expérience sur la compensation de la tension résiduelle du point zéro d’un transformateur différentiel
15. Application d’un transformateur différentiel – expérience de mesure des vibrations
16. Expérience sur les caractéristiques de déplacement d’un capteur capacitif
17. Expérience sur les caractéristiques dynamiques d’un capteur capacitif
18. Expérience sur les caractéristiques de déplacement d’un capteur à courants de Foucault
19. Expérience sur l’influence Influence de la nature du matériau corporel mesuré sur les caractéristiques du capteur à courants de Foucault
20. Expérience sur l’influence de la taille de la zone corporelle mesurée sur les caractéristiques du capteur à courants de Foucault
21. Expérience de mesure des vibrations par capteur à courants de Foucault
22. Expérience de mesure de la vitesse par capteur à courants de Foucault