TYXDG-01型 虚拟仪器仪表网络型电工实验台(局域网型)

一、概 述

    随着科学技术的发展，虚拟技术将得到越来越广泛地应用，“TYXDG0-1型 虚拟仪器仪表网络型电工实验台”是本企业在充分考虑实验室建设的现状和发展趋势的基础上而研发的新一代教学设备，它代表着当今教学仪器的发展方向。该实验装置保留了我们传统实验装置的许多优点，如的人身安全保护（电压型漏电保护、电流型漏电保护、过流保护等），仪器、仪表的自我保护等。采用虚拟仪器仪表与常规仪表相结合的设计思想，使学生在运用的同时，又掌握了常规仪表的使用。此外，结合目前实验设备的发展趋势，该装置还实现了联网通信（局域网通信）的功能。各实验单元以验证性、设计性、综合性相结合，限度地提高了学生的动手能力。实验箱可放在台面上进行实验，面板采用有机玻璃或敷铜板（可选择），线路清晰，布线合理。

二、技术性能

输入电源：三相四线（或三相五线）380V±10%　　50Hz

工作环境：温度-10℃～+40℃　相对湿度＜85%（25℃）　海拔＜4000m

装机容量：＜1.5kVA

重　　量：150kg

外形尺寸：173cm×73cm×110cm

三、装置的配备

    本实验装置主要是由电源控制屏、实验桌、实验箱等组成。

（一）XD01电源、仪表控制屏

    控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板（凹字烂板技术），为实验提供交流电源、虚拟仪器仪表及常规仪表等，具体功能如下：

控制及交流部分

(1) 三相0～450V及单相0～250V连续可调交流电源，配备1台三相同轴联动调压器，规格为1.5kVA/0～450V，克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点。可调交流电源输出设有过流保护，当相间、线间有过电流或直接短路均能自动保护，克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只镜面指针式交流电压表，通过切换开关可分别指示出三相电网电压和三相调压的输出电压值。
(2) 设有定时器兼报警记录仪，平时作为时钟使用，具有设定实验时间、定时报警、查询报警、切断电源等功能；还可以自动记录漏电告警、过流告警及仪表超量程告警的总次数。
(3) 提供电度表一只，规格为220V、3/6A，实验时临时挂上，其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上，实验方便。
(4) 提供铁芯变压器1只，规格为50VA，36V/220V，原、副边设有电流插座和保险丝，方便测试并能可靠地保护变压不损坏。
(5) 设有实验用220V、30W的日光灯灯管一支，将灯管灯丝的四个头经过快速保险丝引出供实验使用，可防止灯丝损坏。

       另外，还提供信号插座一只。

（二）常规仪表面板

(1) 真有效值交流数字电压表一只

    进行真有效值测量，测量范围0～500V，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显。

(2) 真有效值交流数字电流表一只

    进行真有效值测量，测量范围0～5A，量程自动判断、自动切换，精度0.5级，三位半数显，具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

(3) 真有效值交流毫伏表一只

    能够对各种复杂波形的有效值进行精确测量，电压测试范围0.2mV～600V（有效值），测试基本精度达到±1%，量程分200mV、2V、20V、200V、600V五档，直键开关切换，三位半数字显示，每档均有超量程告警、指示及切断总电源的功能。

(4) 智能交流功率表（多功能）一只

    由一套微电脑，高速、高精度A/D转换芯片和全数显电路构成。通过键控、数显窗口实现人机对话、智能显示控制模式。为了提高测量范围和测试精度，将被测电压、电流瞬时值的取样信号经A/D变换，采用专用的DSP计算有功功率、无功功率。单相功率及三相功率P1、P2测量，精度为0.5级，电压、电流量程分别为450V、5A，可测量负载的有功功率、无功功率、功率因数、电压、电流、频率及负载的性质等；还可以贮存、记录15组功率和功率因数的测试结果数据，并可逐组查询。

(5) 直流数字电压表一只

    测量范围为0～200V，量程分200mV、2V、20V、200V四档，直键开关切换，三位半数字显示，输入阻抗为10MΩ，精度为0.5级，具有超量程报警、切断总电源等功能。

(6) 直流数字毫安表一只

    测量范围为0～2000mA，量程分2mA、20mA、200mA、2000mA四档，直键开关切换，三位半数字显示，精度为0.5级，具有超量程报警、指示及切断总电源功能。

（三）虚拟仪器仪表面板

(1) 虚拟仪表的硬件部分采用高精度的交、直流传感器，把高压电与计算机隔离，确保实验学生和计算机的安全。本实验台提供14块测量仪表。具体如下：

   直流电压表1只：测量范围0～50V，精度1.0级

   直流电压表1只：测量范围0～300V，精度1.0级

   直流毫安表1只：测量范围0～200mA，精度1.0级

   直流毫安表1只：测量范围0～2000mA，精度1.0级

   交流毫伏表2只：测量范围0～200V，频率0～2MHz，精度1.0级

   交流电压表3只：测量范围0～500V，精度1.0级

   交流电流表3只：测量范围0～5A，精度1.0级

   交流功率表2只：电压范围0～500V，电流范围0～5A，可测量负载的有功功率、无功功率、功率因数及负载的性质等，并能显示电压与电流的相位关系图，精度1.0级。

(2) 虚拟示波器和虚拟信号源

    虚拟仪器由两个外围设备组成，包括数字存储示波器、任意波形发生器、频谱分析仪、波形数据记录仪、频率特性分仪五种功能。通过打印机接口与计算机相连，软件操作界面为中文界面。

（四）数字存储示波器（仪器一）：

 模拟输入：2通道，1个外触发通道

 模拟带宽：0Hz～50MHz(±3dB)

 输入阻抗：1MΩ//30pF

 输入耦合：DC、AC和GND

 输入电压：100V(AC+DC)

 采样频率：实时采样：1.25kHz～50MHz，重复采样：1GHz

任意波形发生器（仪器二）：

 频率范围：0.01Hz～1MHz

 TTL电平同步输出

 标准波形：正弦波、方波、三角波

 预置的各类函数波形库，包括正弦函数、噪音、扫频及其它21种波形

 用户可用完整的波形编辑器建立自己的波形

 振幅范围：100mVP-P to 10VP-P （600Ω负载）

 振幅分辨率：满刻度分辨率0.4% 

 偏移：0 到 -5V或+5V。(满刻度分辨率0.4%)

 采样速率：32MHz

 输出阻抗：50Ω

（五）直流电源

      (1) 提供0～500mA连续可调恒流源一组，分三档可调，调节精度1‰，负载稳定度≤5×10-4，额定变化率≤5×10-4，配有数显直流毫安表指示输出电流，具有输出开路、短路保护功能。
      (2) 提供两路0.0～30V/1A可调稳压电源，从0V起调，配有数显直流电压表指示输出电压，具有截止型短路软保护和自动恢复功能。
      (3) 提供四路固定直流电源输出：±12V、±5V，每路均具有短路、过流保护和自动恢复功能。

（六）XD02实验桌

     实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板，结构坚固，造形美观大方。桌子左右各设有两个抽屉(带锁)。桌面下的柜箱可用于放置实验箱、工具及资料等。实验桌还设有四个轮子和四个固定调节机构，便于移动和固定，有利于实验室的布局及调整。

三、虚拟仪器仪表局域网软件介绍详见“附录一：实验室网络管理系统”中软件功能。

四、实验组件

    （一）实验箱

HE-11 电路基础实验（一）

       完成电表改装实验（配带镜面指针式精密毫安表一只），伏安特性实验，功率传输条件测定实验，电压源与电流源的等效变换实验及相关器件。

HE-11A 电路基础实验（一）

       完成电流表、电压表的设计及量程扩展实验，指针式欧姆表的设计及测试实验（配MF47表头一只及相关器件），已知和未知电阻元件伏安特性的测绘实验。

HE-12 电路基础实验（二）

       完成叠加原理、基尔霍夫定律（判断性实验）、戴维南定理、诺顿定理及双口网络、互易定理实验。

HE-13 电路基础实验（三）

       完成受控源、回转器、负阻抗变换器实验，图形采用标准网络符号。

HE-13A 电路基础实验（三）

       提供两路运算放大器及相关器件，学生动手组装搭接电路完成受控源、回转器、负阻抗变换器实验。

HE-14 电路基础实验（四）

       完成一阶、二阶动态电路，电路状态轨迹的观测实验。

HE-14A 电路基础实验（四）

       完成一阶、二阶动态电路，等效网络变换原理实验。

HE-15 电路基础实验（五）

       完成R、L、C串联谐振，RC串、并联选频网络，RC双T网络实验。

HE-16 交流电路实验（一）　

       完成正弦稳态交流电路相量的研究（日光灯功率因数提高实验），黑匣子实验（R、L、C元件特性及参数测定）。

HE-17 交流电路实验（二）

       完成三相电路（每相三只灯泡并联）实验。

HE-17A 交流电路实验（二）

      完成三相电路（每相两只灯泡串、并联）实验。

HE-18A 三值电压表

      完成周期性电压信号的峰值、平均值和有效值的测量实验。

HE-19 元件箱

      提供实验所需的电阻、电容、电感、电位器、十进制可调电阻等实验器件。

HE-20 三相电容箱

      提供三相高压电容，每相容值为0.47µF、1µF、2.2µF、4.7µF，耐压值均为500V。

HE-21 铁芯变压器、互感/电度表实验

      铁芯变压器一只（50VA、36V/220V），原、副边均设有保险丝及电流插座，测试方便并能可靠保护防止变压器损坏；互感线圈一组，实验时临时挂上，两个空心线圈L1 、L2 装在滑动架上，可调节两个线圈间的距离，并可将小线圈放到大线圈内，配有大、小铁棒各一根及非导磁铝棒一根；电度表一只，规格为220V、3/6A，固定在电度表支架上，实验时临时放在实验箱上，其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上。

HE-31 数电、模电实验

      提供低压交流电源（0V、6V、10V、14V抽头各一路及中心抽头17V两路）、四位十进制译码显示器、8位逻辑电平开关、8位电平指示器、三态逻辑笔、脉冲信号源（正、负输出单次脉冲和频率为0.5Hz～300kHz连续可调的计数脉冲源各一路）、振荡线圈、三极管、按键、整流桥堆、稳压块、功率电阻、可控硅、单结晶体管、信号灯及电位器等。另外，还设有一些高可靠圆脚集成电路插座（8P 2只、14P 3只、16P 4只、28P 1只、40P 1只）及可靠的镀银长紫铜管（供插电阻、电容、电位器、晶体管等元件）。实验箱配有单管/负反馈两级放大器、射极跟随器、RC串并联选频网络、差动放大器及低频OTL功率放大器共五块固定线路实验板。可采用固定线路或分立元件灵活组合相应的实验，既有利于提高学生的动手能力，又能保障实验项目的顺利完成。

HE-32 数字电路实验

      提供脉冲信号源（正、负输出单次脉冲和频率为0.5Hz～300kHz连续可调的计数脉冲源各一路）、三态逻辑测试笔（高电平为红色发光管亮，低电平为绿色发光管亮，高阻态或电平处于不高不低的电平值时黄色发光管亮）、电平指示（8位红色LED）、逻辑开关（8位红色LED）、四位十进制译码显示器、拨码开关（四位可逆十进制拨码开关）、高可靠圆脚集成块插座（8P、14P、16P、20P、28P及40P各若干个）、可靠的镀银长紫铜管及固定器件（10kΩ多圈电位器1只、100kΩ电位器1只、按钮开关2只）等。

HE-33 模拟电路实验

      提供低压交流电源（0V、6V、10V、14V抽头一路及中心抽头17V两路）、指针式直流毫安表（量程1mA，内阻100Ω）、高可靠圆脚集成块插座（8P 2只、14P 1只，40P 1只）、镀银长紫铜管（供插电阻、电容、三极管等）及固定元器件（三端稳压块、电容器、信号灯、喇叭、场效应管、三极管、可控硅、整流桥堆、振荡线圈、功率电阻及电位器等），实验箱配有单管/负反馈两级放大器、射极跟随器、RC串并联选频网络、差动放大器及低频OTL功率放大器共五块固定线路实验板．可采用固定线路或分立元件灵活组合相应的实验，既有利于提高学生的动手能力，又能保障实验项目的顺利完成。

HE-51 继电接触控制（一）

      提供交流接触器（线圈电压为220V）、热继电器及模拟灯泡各一只，带灯按钮三只（黄、绿、红各一只）。

HE-52 继电接触控制（二）

      提供交流接触器（线圈电压220V）两只、时间继电器（通电延时，线圈电压220V）一个，以及能耗制动电源变压器、整流二极管、电阻等。

WDJ24三相鼠笼电机（△/Y 220V/380V）

      电机的三个绕组均已引出，接线方便。

WDJ26三相鼠笼电机（△380V）

      电机的三个绕组均已引出，接线方便。

实验连接线：根据不同实验项目的特点，配备两种不同规格的实验连接线，强弱电均采用高可靠护套结构插连接线（不存在任何触电的可能），里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线，达到超软目的，外包丁晴聚氯乙烯绝缘层，具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点，插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片，接触安全可靠；两种导线都只能配合相应内孔的插座，不能混插，从而大大提高了实验的安全及合理性。