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動力電池基礎電氣原理教具箱
一、功能特點
具體設備及參數(shù)：
1.永磁交流發(fā)電機原理實訓板:采用5V三相交流發(fā)電機，輸入電源采用12V鋰電池模塊，鋁合金固定件固定5V三相發(fā)電機，電位計調(diào)節(jié)占空比控制電動機轉速，電動機驅動發(fā)電機發(fā)電，面板上安裝內(nèi)徑為2mm銅質端子，用于連接電源端子和示波器檢測端子。
2.ECU電源供電原理實訓板:實訓板面板打印電路工作原理，具有整流模塊，π型濾波模塊，穩(wěn)壓模塊，通過2mm銅質端子引出整流后電壓，濾波后電壓，穩(wěn)壓后電壓，通過連接電壓表或示波器進行電壓或波形紋波測量。輸入電源為單相12伏交流電。
3.霍爾電流傳感器實訓板:使用滿量程6安培的霍爾電流傳感器，4位數(shù)碼管輸出電流顯示，內(nèi)置DCDC轉換器可產(chǎn)生0~6A可調(diào)的直流電流，此電流通過銅線穿過霍爾傳感器來測量其數(shù)值。通過電位器可調(diào)節(jié)被測電流的大小，通過一個雙刀開關可使被測電流反向，通過另一個雙刀開關可將外部電流表串入來驗證實際的被測電流的大小，其-6a電流時，霍爾傳感器輸出0.5伏，+6A電流時，霍爾傳感器輸出4.5伏，沒電流時，霍爾傳感器輸出2.5伏。霍爾傳感器測量電流并反饋給單片機，經(jīng)過單片機計算輸出給數(shù)碼管顯示電流，配備霍爾電流傳感器測量2mm銅質端子，LED發(fā)光二極管電流檢測2mm銅質端子，電源輸入2mm銅質端子。
4.鋰電池充放電控制實訓板:使用3串200mah鋰電池作為被監(jiān)測電池，實訓板內(nèi)置3串鋰電池保護電路，使用12伏電源對其進行充電，充滿電自停，過充時保護停充，使用一個NTC熱敏電阻及一個加熱電阻，可模擬鋰電池充電過熱保護，使用4位數(shù)碼管顯示其電池的實時電壓和實時溫度。3串鋰電池經(jīng)過放保護電路后，由輸出端子輸出12伏對外供電，當任何一節(jié)電池電壓低于2.8伏時，過放保護電路動作，停止對外供電。
5.歐姆定律特性實訓板:采用歐姆電路特性研發(fā)，輸入電源采用DC12V，電路由正極串連一個水泥電阻和一個可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)水泥電阻的工作電流，面板含絲印電路圖，配備電流測量2mm銅質端子，電壓測量2mm銅質端子，電源輸入2mm銅質端子；增加短路保護 ，由于模塊在測試過程中短路導致模塊內(nèi)部三極管損壞，沒有短路保護措施。
6.場效應管原理實訓板:實訓板內(nèi)置200V/16A大功率場效應管，具有G極電壓調(diào)節(jié)電路，預留2mm銅質IG電流測量端子，ID電流測量端子，VDS電壓測量端子，面板含絲印電路圖，采用燈泡作為漏極負載。
7.IGBT功率管特性實訓板:實訓板內(nèi)置1200V/20A大功率IGBT管，引出繼電器電流測試端子，集電極電壓測試端子，發(fā)射機電流測量端子，柵極電流測量端子，柵極電壓測量端子。集電極采用燈泡作為負載。柵極采用可調(diào)電阻調(diào)節(jié)柵極電壓，可調(diào)節(jié)使IGBT進入導通和截止狀態(tài)。
8.高壓電上電控制實訓板:由智能微處理器產(chǎn)生上電時序，控制3個透明繼電器完成上電過程。可模擬直流母線大電容充電的電壓緩慢上升過程，及上升末端時，繼電器投切狀態(tài)；使用直流電機作為母線負載，用電位器調(diào)節(jié)其轉速。
9.磁電位置傳感器實訓板:由微處理器產(chǎn)生脈沖調(diào)制波（受電位器控制）驅動電動機，電機轉盤上安裝4mm強磁鐵，強磁鐵每圈靠近1次磁場檢測線圈。使用磁場檢測線圈檢測磁場信號，經(jīng)內(nèi)部放大電路，整形電路處理該磁場信號，送到微處理器計算相應的輪速。并顯示到數(shù)碼管。微處理器受車速/轉速切換按鈕控制，可以車速/轉速模式顯示到數(shù)碼管，面板采用2mm銅質端子輸出磁場檢測線圈信號，及經(jīng)過內(nèi)部放大整形電路處理后的磁場檢測線圈信號。
10.DC/DC升壓控制實訓板:采用高壓包線圈升高電壓，輸入電源采用DC12V，電路經(jīng)過NE555電路震蕩，變壓器升壓，大電容儲能，觸發(fā)高壓包線圈產(chǎn)生高壓，可調(diào)電阻調(diào)節(jié)觸發(fā)的頻率，面板含白色絲印電路圖，配備震蕩信號檢測2mm銅質端子，高壓脈沖檢測2mm銅質端子，電源輸入2mm銅質端子。
安全保護：積木板底盒采用95*95mm模具加工注塑成型，底盒保護防止控制電路短路，并安裝有6個強磁鐵。
11.DC/DC降壓控制實訓板:實訓板內(nèi)置3.3伏線性穩(wěn)壓模塊，5伏線性穩(wěn)壓模塊，面板含白色絲印電路圖。配備電源輸入輸出2mm銅質端子。
12.直流電機轉速控制實訓板:內(nèi)置智能微處理器受電位器控制，產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制波控制電機以不同轉速運轉。電機轉盤上有透光缺口。該透光缺口經(jīng)過光信號耦合器時，產(chǎn)生隨轉速變化的轉速電信號。轉速電信號輸出到面板2mm銅制檢測端子供外部測量用，同時送回到微處理器中運算并將轉速顯示到數(shù)碼管。微處理器同時受車速/轉速切換按鈕控制，可以車速/轉速模式顯示到數(shù)碼管。
13.三通道示波表及信號源:（1）功能概述：具有3路硬件通道，可同時觀察三路模擬信號和數(shù)字信號波形，例如三相交流電壓，電流信號、脈動波形等（2）性能參數(shù)：采用2.8英寸全彩液晶屏，采樣率是0.8SPS到1MSPS，每通道存儲深度具有3940點波形緩存，水平采樣率從500S/div到1uS/格按照1、2、5間隔可調(diào)節(jié)，垂直靈敏度從20mV到20V/div按照1、2、5間隔可調(diào)節(jié)，每通道均可獨立設置交直流耦合方式，每通道可獨立設置其垂直位移，可從-5格到+5格之間任意設置；（3）觸發(fā)模式：支持正常觸發(fā)、自動觸發(fā)、單次觸發(fā)；觸發(fā)電平-10格到正10格可調(diào)節(jié)；（4）波形回放：使用單次觸發(fā)，將波形采集好，可放大或縮小可觀察其波形全貌，可觀察其波形細節(jié)；（5）信號發(fā)生：可以產(chǎn)生從0.1Hz到10KHz之間的三角波、正弦波、矩形波，占空比0%到100%可調(diào)，幅度從0.1伏到3伏可調(diào)；（6）頻率測量：測量通道1信號，從5Hz到1MHz硬件頻率計，基于周期測量和時間閥計數(shù)，并測量波形占空比；（7）數(shù)值分析：自動測量并顯示三個通道被測波形的電壓谷值、峰值、峰峰值，有效值；（8）便捷操作：所有界面設置用一個旋轉數(shù)字編碼開關來完成，通過左右轉旋轉旋鈕來選定菜單，按下確認后進入下級菜單功能調(diào)整；（9）方便使用：儀器自帶1H可充電鋰電池，工作時顯示屏可以顯示電池電量及電壓，內(nèi)置電池具有8小時續(xù)航能力，通過Micro-USB接口進行充電，可以使用市面通用手機充電器充電；（10）工藝說明：外殼底座采用專用模具注塑成型，保護蓋采用專用模具注塑成型透明外殼，尺寸95*95mm，底盒內(nèi)置強磁，示波器可以直接吸附在黑板或實訓臺上。
14.可調(diào)電壓鋰電池模塊:顯示信息部分：分采用3位數(shù)碼管顯示電池電壓，微處理器經(jīng)過檢測后控制紅、綠、紅三種貼片發(fā)光二極管顯示電池狀態(tài)，綠色二極管燈亮表示充電充滿、紅色表示使用電壓達到報警狀態(tài)需要充電才能使用，另外一個紅色的表示電池處于短路保護狀態(tài)；
充放電控制：電池充電采用微處理器控制開關電源芯片把12V外接直流電源經(jīng)過高頻振蕩而產(chǎn)生18V以上的充電電壓， 同時微處理器監(jiān)控鋰電池內(nèi)部3塊鋰電池單體之間的電壓是否平衡，充電溫度是否過高；輸出電壓控制：5V/12V直接采用7805或7812穩(wěn)壓電源芯片，0-12V采用LM317穩(wěn)壓電源芯片，使用電位計調(diào)節(jié)輸出電壓變化，使用點觸開關切換輸出電壓模式，微處理器根據(jù)點觸開關后切換至電壓可調(diào)模式，可調(diào)電位計輸入信號到微處理器后，微處理器控制電源穩(wěn)壓芯片輸出0-12V直流電；
省電控制模式：當使用電源時間超過2分鐘后，單片機自動控制顯示電壓的數(shù)碼管小數(shù)點閃亮，其余字段發(fā)光部分熄滅，以自大限度的節(jié)約電源消耗；自動保護功能：本電池對外使用輸出最大電流為4000毫安時，當超過4000毫安時，微處理器會自動控制切斷對外輸出，同時點亮紅色保護二極管，當電源總開關斷開后才會再恢復對外輸出，技術方案：電路板上也有4000毫安時的自恢復保險絲；
外殼保護：底盒保護和上蓋透明保護模具經(jīng)過專門設計并用ABS材料注塑成型，內(nèi)部安防了強磁用于固定，該模塊可以吸附于黑板或配套的鐵質實訓模板上，磁性設計便于快速固定。
15.直流電機控制實訓板:面板具有加速、減速、啟動、停止四個按鈕及正轉/反轉開關控制微處理器，微處理器可產(chǎn)生4個不同的脈沖調(diào)制波，驅動橋式電機驅動功率電路，由橋式電機功率驅動電路驅動電機正轉、反轉、加/減速運行；面板采用白色字體打印工作電路圖，并有4個信號端子，用于測量微處理器輸出信號，及電機引腳電壓信號波形。
16.太陽能電池特性實訓板:實訓板內(nèi)置一個亮度可調(diào)的強光源，其光線直射到硅光電池板上。硅光電池板將光能轉換為電能，經(jīng)過儲能后，由微處理器驅動數(shù)碼管顯示其輸出電壓。
實訓板面板配備太陽能光伏電池板電壓輸出檢測2mm銅質端子，電源輸入2mm銅質端子。
17.超級電容充放電原理實訓板:實訓板面板打印電路工作原理圖。具有2mm外接電流表端子用于測量超級電容的電流。具有2mm外接電壓表端子用于測量超級電容的電壓；充電：開關投切到充電檔，通過恒流恒壓電路對超級電容充電�？捎猛饨与妷罕黼娏鞅頊y量超級電容的充電電壓和充電電流；
放電：開關切換到放電檔，超級電容通過調(diào)速電路給電動機供電。電動機運轉�？捎猛饨与妷罕砗碗娏鞅頊y量超級電容的電壓和放電電流；安全保護：積木板底盒采用95*95mm模具加工注塑成型，底盒保護防止控制電路短路，并安裝有6個強磁鐵。
18.AC/AC三相變單相實訓板:實訓板面板打印電路工作原理圖，左側3個2mm銅質端子輸入三相交流電，經(jīng)電路處理，右側兩個2mm銅質端子輸出脈動饅頭波電壓。
19.霍爾油門位置傳感器實訓板:實訓板面板打印電路工作原理圖，油門轉盤上安裝了正負極性強磁鐵，并設置線性霍爾傳感器來檢測油門轉盤位置。將線性霍爾傳感器輸出到微處理器經(jīng)過計算顯示出電壓數(shù)值；實訓板提供2mm銅質端子以供測量霍爾傳感器輸出電壓。
20.單相變?nèi)嚯妷簩嵱柊?實訓板面板打印電路工作原理圖，輸入直流12伏電源或單相交流12伏電源。輸出三相星型正弦波電壓。輸出電壓的頻率，幅度可通過設置按鈕調(diào)節(jié)。輸出三相電壓采用2mm銅質端子引出，每相電壓用兩個發(fā)光二極管指示瞬間極性。
21.三相電機驅動實訓板:采用智能BLDC專用驅動芯片產(chǎn)生3個互差120°的正弦波，驅動三相電機運轉。通過電位器無極調(diào)節(jié)其波形頻率進而控制三相電機的轉速。電機的運行端子電壓波形通過Uca,Ubc,Uab3個端子輸出。轉速脈沖引出可外接示波器查看轉速波形。轉速脈沖同時連接到微處理器測量電機的轉速并顯示。
22.直流電流表:可測量-500mA~+500mA范圍的電流，內(nèi)置可充電鋰電池供電，4位數(shù)碼管顯示。帶過電流自恢復保護。內(nèi)置鋰電池可用MicroUSB口進行充電；充滿電可連續(xù)使用20小時，長時間數(shù)值不變動時，自動進入休眠狀態(tài)以節(jié)約電能。
23.直流電流表:可測量-500mA~+500mA范圍的電流，內(nèi)置可充電鋰電池供電，4位數(shù)碼管顯示。帶過電流自恢復保護。內(nèi)置鋰電池可用MicroUSB口進行充電；
充滿電可連續(xù)使用20小時。長時間數(shù)值不變動時，自動進入休眠狀態(tài)以節(jié)約電能。
24.直流電壓表:可測量-20V~+20V范圍的電壓，內(nèi)置可充電鋰電池供電，4位數(shù)碼管顯示。內(nèi)置鋰電池可用MicroUSB口進行充電；充滿電可連續(xù)使用20小時。長時間數(shù)值不變動時，自動進入休眠狀態(tài)以節(jié)約電能。
25.直流電壓表:可測量-20V~+20V范圍的電壓，內(nèi)置可充電鋰電池供電，4位數(shù)碼管顯示。內(nèi)置鋰電池可用MicroUSB口進行充電；充滿電可連續(xù)使用20小時。長時間數(shù)值不變動時，自動進入休眠狀態(tài)以節(jié)約電能。
26. 電流對人體的作用實訓板:內(nèi)置升壓電路將12伏升壓到250伏直流電，當人體觸摸于兩個電極上時，產(chǎn)生一定的直流電流經(jīng)人體，模擬人體被直流電觸電時產(chǎn)生生理反應。使用高速保護電路自動控制流經(jīng)人體的電流大小處于安全范圍（0.1mA~2mA），同時內(nèi)置微處理器自動計算，通過3個4位數(shù)碼管實時顯示當前輸出電壓，人體電流和人體的電阻。
27. PTC加熱溫度控制實訓板:PTC元件采用12V/75度PTC元件，緊貼一個數(shù)字溫度傳感器實時測量其溫度。使用一個加熱開關控制PTC元件的工作，實訓板內(nèi)置微處理器實時測量PTC元件的工作溫度并計算等效電阻，以數(shù)碼管顯示出來。
28.二極管整流器實訓板:實訓板以2mm銅質端子引出單個二極管構成的半波整流器的輸入輸出端子；
實訓板以2mm銅質端子引出全波橋式整流器的輸入輸出端子。
29.汽車電磁閥實訓板:實訓板內(nèi)置大功率驅動電路和續(xù)流保護電流驅動電磁閥工作。引出2mm銅質端子作為控制信號輸入端，可兼容3~8伏信號輸入。
30.交流變壓器原理實訓板:實訓板內(nèi)置一個頻率可調(diào)的低壓交流電產(chǎn)生電路，可產(chǎn)生1.5伏低壓交流電（不足以驅動LED指示燈發(fā)光）。及一個347/32的升壓變壓器，以2mm銅質端子引出初次級端子。通過跨接線連接升壓變壓器的初級線圈到低壓交流電源上，其次級可輸出12伏交流電。（次級通過跨接線連接到LED指示燈可點亮LED），以演示變壓器的升壓作用。
31.微處理器最小系統(tǒng):實訓板內(nèi)置51內(nèi)核微處理器，將P1口8個端子引出，可做單片機擴展控制實驗。處理器包含10位ADC，3路CCP/PWM/PCA,1路UART,1路SPI口等資源，通過Micro USB線直接下載程序到實訓板；實訓板引出2mm銅質5伏端子（具有過電流保護），可用外部電源對最小系統(tǒng)進行供電，在使用USB供電時，實訓板也可對外輸出5伏給其它模塊供電。
32.NTC測溫控制實訓板:實訓板內(nèi)置一個NTC熱敏電阻帶上拉電阻構成溫度測量電路，內(nèi)置一個三極管帶金膜電阻構成加熱電路，內(nèi)置一個三極管驅動直流電機作為風機電路；
將實訓板連接到 微處理器最小系統(tǒng)實訓板，配合編寫好的控制程序，可模擬汽車熱風空調(diào)系統(tǒng)的工作過程。
33.CAN總線車窗控制實訓板:實訓板內(nèi)置四個獨立的CAN通信節(jié)點，每個CAN節(jié)點帶一個雙色LED（指示車窗電機工作狀態(tài)），每個CAN節(jié)點帶一小型電動機模擬車窗電機，主節(jié)點（駕駛位開關）可控制另外3個節(jié)點的車窗升降和自身的車窗升降。每個節(jié)點通過2位撥碼開關控制其接入總線（模擬總線斷路故障）。副節(jié)點可控制自身的車窗升降；
實訓板將CANH和CANL線引出，可使用跨接線將CAN線接地及短接來模擬CAN總線故障情況，使用示波器或邏輯分析儀來觀察CAN總線波形。
34.無線充電實訓板:采用上下兩個板子構成無線充電，下板是無線發(fā)射板，上板是無線接收板，上下板之間采用銅柱固定（可拆開調(diào)整耦合距離），通過35mm的銅線圈耦合無線能量；無線發(fā)射模塊可檢測接收板是否存在，充電是否完成；無線接收板內(nèi)置3.7伏鋰電池，充電電流200mA，過充過放保護�？赏ㄟ^電阻對鋰電池放電，通過2mm銅質端子引出鋰電池電壓，對其它負載供電。
35.霍爾轉速傳感器實訓板:實訓板將圓形的多級磁環(huán)轉盤固定在電機上由電機帶動旋轉，多級磁環(huán)磁極附近有霍爾感應元件，將霍爾元件信號輸出到2mm銅質端子，可連接示波器測量波形。并內(nèi)置微處理器實時顯示轉速和車速；工作濕度：90%; 輔助配件：配置三通道示波器及信號源及可調(diào)電壓鋰電池模塊的充電器、實訓板連接導線。共35件。
二、技術參數(shù)
分為積木元件模塊部分、元件特性模塊部分和專用儀器部分。
1.元件測量模塊：把電子元件固定在電路板上，標明相關腳位英文名稱，相關腳位連接內(nèi)徑為2mm銅質檢測端子，可以檢測元件各種參數(shù)或連接成工作電路；
2.傳感器特性模塊：可以完整模擬傳感器或執(zhí)行器工作過程過程，單片機自動控制顯示聲光電變化，數(shù)碼二極管顯示傳感器參數(shù)，發(fā)光二極管同步顯示傳感器或執(zhí)行器狀態(tài)變化；
3.配套的示波器和萬用表檢測波形或傳感器元件模塊電信號，在電路板上絲印白色電路原理圖、波形圖等。
4.外觀尺寸約900mm(L)*560mm（W）*1400mm（H）；
5.下放殼體支架使用聚氨酯靜音輪，方便移動。
三、可完成實訓任務
1.新能源典型電路測量
2.新能源典型電路搭建
3.電阻測量
4.電壓測量
5.電流測量
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