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動力電池基礎(chǔ)電氣原理教具箱
一、功能特點
具體設(shè)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(zhuǎn)速，電動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，面板上安裝內(nèi)徑為2mm銅質(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)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(guān)可使被測電流反向，通過另一個雙刀開關(guān)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�；魻杺鞲衅鳒y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(zhì)端子，LED發(fā)光二極管電流檢測2mm銅質(zhì)端子，電源輸入2mm銅質(zhì)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(zhì)端子，電壓測量2mm銅質(zhì)端子，電源輸入2mm銅質(zhì)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(yīng)管原理實訓板:實訓板內(nèi)置200V/16A大功率場效應(yīng)管，具有G極電壓調(diào)節(jié)電路，預(yù)留2mm銅質(zhì)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�？赡M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(zhuǎn)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(qū)動電動機，電機轉(zhuǎn)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(yīng)的輪速。并顯示到數(shù)碼管。微處理器受車速/轉(zhuǎn)速切換按鈕控制，可以車速/轉(zhuǎn)速模式顯示到數(shù)碼管，面板采用2mm銅質(zhì)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(zhì)端子，高壓脈沖檢測2mm銅質(zhì)端子，電源輸入2mm銅質(zhì)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(zhì)端子。
12.直流電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速變化的轉(zhuǎn)速電信號。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速顯示到數(shù)碼管。微處理器同時受車速/轉(zhuǎn)速切換按鈕控制，可以車速/轉(zhuǎn)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(shè)置交直流耦合方式，每通道可獨立設(shè)置其垂直位移，可從-5格到+5格之間任意設(shè)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(shè)置用一個旋轉(zhuǎn)數(shù)字編碼開關(guān)來完成，通過左右轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)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?qū)嵱柵_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(guān)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(guān)切換輸出電壓模式，微處理器根據(jù)點觸開關(guān)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(guān)斷開后才會再恢復對外輸出，技術(shù)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(shè)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(zhì)實訓模板上，磁性設(shè)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(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)開關(guān)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(qū)動橋式電機驅(qū)動功率電路，由橋式電機功率驅(qū)動電路驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、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(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過儲能后，由微處理器驅(qū)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(zhì)端子，電源輸入2mm銅質(zhì)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(guān)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(guān)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(zhuǎn)�？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(cè)3個2mm銅質(zhì)端子輸入三相交流電，經(jīng)電路處理，右側(cè)兩個2mm銅質(zhì)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(zhuǎn)盤上安裝了正負極性強磁鐵，并設(shè)置線性霍爾傳感器來檢測油門轉(zhuǎn)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(zhì)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(shè)置按鈕調(diào)節(jié)。輸出三相電壓采用2mm銅質(zhì)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(qū)動實訓板:采用智能BLDC專用驅(qū)動芯片產(chǎn)生3個互差120°的正弦波，驅(qū)動三相電機運轉(zhuǎn)。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(zhuǎn)速。電機的運行端子電壓波形通過Uca,Ubc,Uab3個端子輸出。轉(zhuǎn)速脈沖引出可外接示波器查看轉(zhuǎn)速波形。轉(zhuǎn)速脈沖同時連接到微處理器測量電機的轉(zhuǎn)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(yīng)。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(guān)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(zhì)端子引出單個二極管構(gòu)成的半波整流器的輸入輸出端子；
實訓板以2mm銅質(zhì)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(qū)動電路和續(xù)流保護電流驅(qū)動電磁閥工作。引出2mm銅質(zhì)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(qū)動LED指示燈發(fā)光）。及一個347/32的升壓變壓器，以2mm銅質(zhì)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(zhì)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(gòu)成溫度測量電路，內(nèi)置一個三極管帶金膜電阻構(gòu)成加熱電路，內(nèi)置一個三極管驅(qū)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(guān)）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(guān)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(gòu)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(zhì)端子引出鋰電池電壓，對其它負載供電。
35.霍爾轉(zhuǎn)速傳感器實訓板:實訓板將圓形的多級磁環(huán)轉(zhuǎn)盤固定在電機上由電機帶動旋轉(zhuǎn)，多級磁環(huán)磁極附近有霍爾感應(yīng)元件，將霍爾元件信號輸出到2mm銅質(zhì)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(zhuǎn)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(shù)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(guān)腳位英文名稱，相關(guān)腳位連接內(nèi)徑為2mm銅質(zhì)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(wù)
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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