一种多模块化传感器应用实训装置的制作方法

本实用新型属于传感器的实训设备技术领域，具体涉及一种多模块化传感器应用实训装置。

背景技术：

随着我国工业领域智能制造战略的提出，传感器技术的应用显得尤为重要。而传感器技术的学习仅限于课程理论学习的模式已经过时，因此急需一种跟传感器技术课程配套的实训装置。

现有各种各样的传感器实训设备普遍存在以下的问题：现有的实训装置几乎都是侧重于传感器的内部原理的分析、验证。这些实训装置重在让学员们搭建各种传感器的内部电路，通过各种电路的连接，让学员们去认识传感器是由物理量到电信号转变的原理。实验过程中用到的都是传感器的内部芯片，通过电路板设计、制作和连接来完成传感器的实训。但是传感器的实训环节更多的是需要认识传感器外形特征、熟悉传感器的接线方式并掌握传感器的信号采集和处理。对于学员的要求，就是学员毕业后来到生产一线进行操作时，能立马认识某个传感器，并知道这个传感器是怎么接线和进行信号采集和处理的。现有的传感器实训装置，学员进行实训时，看不到传感器的实物，不知道传感器有几根线，跟plc怎么连接，不知道传感器的信号怎么用plc进行采集和处理。仅仅是加深对于传感器的原理的认识，反而完全偏离了传感器技术课程的培养目标。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种多模块化传感器应用实训装置，本实训装置主要包括作为电源和控制系统部分的主控制台和针对不同类型传感器应用的实训模块，能够增强学员对于传感器技术的理解，消除理论学习与工厂应用的脱节。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种多模块化传感器应用实训装置，包括主控制台和实训台，所述主控制台用于为实训台提供电源，并且通过在主控制台上的plc编程，实现对于实训台上不同传感器模块的控制操作，所述实训台包括基座和第一传感器单元，所述第一传感器单元固定设置在所述基座上；所述第一传感器单元包括第一网孔板和竖直支架，在第一网孔板上设置有电机工作台，所述电机工作台包括由型材支柱和电机安装板组成的底座，电机安装板中心处安装有步进电机，所述步进电机的输出轴竖直向上安装，在底座上方固定有转盘安装座，所述转盘安装座上方转动设置有转盘，所述转盘与步进电机的输出轴固定连接，所述转盘上方围绕中心处形成有多个物料放置槽，所述物料放置槽用于放置各种颜色的物料块，在竖直支架顶部安装有色标传感器，所述色标传感器正对应物料放置槽的转动轨迹的上方设置，用于根据物料块的颜色自动进行识别。

进一步改进本方案，在基座上还设置有第二传感器单元，所述第二传感器单元包括第二网孔板，在第二网孔板上设置有安全光幕传感器组件、模拟压力机组件和电控电磁阀，所述模拟压力机组件由下至上依次设置有底板、压板和气缸安装板，气缸安装板与底板之间通过多根导向立柱连接，在所述气缸安装板上设置有伸缩杆向下的气缸，所述气缸的伸缩杆端与压板固定连接，所述压板通过石墨衬套滑动安装在所述导向立柱上；所述安全光幕传感器组件设置有两组，并位于模拟压力机组件的两侧，所述安全光幕传感器组件包括支柱和安装在支柱上的安全光幕，所述安全光幕用于检测所述气缸在下压运行时，操作员的手有没有及时移开。

进一步改进本方案，所述气缸安装板上还设置有压力开关，用来检测气缸进气口的实时压力大小。

进一步改进本方案，在模拟压力机组件两侧设置有有机玻璃罩板。

进一步改进本方案，所述第一网孔板和第二网孔板上均安装有把手。

进一步改进本方案，所述主控制台由铝合金型材搭接而成，所述主控制台上竖直安装有网孔基板，用于安装各种控制用的电气元器件，在网孔基板的下方设置有抽屉柜。

进一步改进本方案，所述第二传感器单元上设置有过滤调压器，用于控制气缸的作用压力大小。

有益效果

1、本实训装置主要包括作为电源和控制系统部分的主控制台和针对不同类型传感器的应用的实训模块。主控制台采用采用优质铝合金型材框架搭建，各种控制用的电气元器件则是安装在框架上面的网孔基板上，网孔基板均匀分布和整个幅面的孔，方便学员实训时根据自己设计的电路图进行元器件的布局。主控制台可以为实训模块提供电源，同时可以通过主控制台的plc编程，实现对于不同传感器实训模块的控制操作。实训模块重现了传感器在工业场合的应用场景。该装置以传感器技术实训为切入点，紧扣传感器技术课程的要求，填补工业传感器技术应用类实训装置的空白，可以在相传感器技术专业教学中广泛投入使用。

2、本实用新型中第一传感器单元，在电机转动的时候，色标传感器会根据物料块的颜色自动进行识别。通过此过程的操作让学员学会色标传感器的接线、步进电机的控制和plc的编程等操作。

3、本实用新型中的第二传感器单元，通过气缸下压，此时压力传感器对应的一个设定的数值，并且磁性开关会有一个输入信号显示在触摸屏上。通过此过程的操作让学员学会气动回路的设计、压力传感器、磁性开关、安全光幕的接线和plc的编程等操作。

附图说明

为了更清楚地说明实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型中第一传感器单元的结构示意图；

图2为本实用新型中第二传感器单元的结构示意图；

图3为本实用新型中实训台的结构示意图；

图4为本实用新型中主控制台的结构示意图；

图中标记：1、实训台，1-1、第一传感器单元，1-2、第二传感器单元，1-3、基座，2、主控制台，2-1、网孔基板，2-2、抽屉柜，2-3，空气开关，2-4、断路器，2-5、接触器，2-6、触摸屏，2-7、中间继电器，2-8、端子排，2-9、plc单元，2-10、伺服电机驱动器，2-11、变频器，2-12、步进电机驱动器，2-13、线槽，2-14、电源盒，2-15、指示灯，101、第一网孔板，102、竖直支架，103、电机工作台，104、步进电机，105、转盘安装座，106、转盘，107、物料放置槽，108、色标传感器，109、弹性联轴器，110、模块线槽，111、模块端子排，201、第二网孔板，202、安全光幕传感器组件，2021、支柱，2022、安全光幕，203、模拟压力机组件，2031、底板，2032、压板，2033、气缸安装板，2034、导向立柱，2035、气缸，2036、石墨衬套，2037、压力开关，2038、有机玻璃罩板，2039、过滤调压器，204、电控电磁阀，3、蓝色物料块，4、红色物料块，5、把手。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图所示：本实用新型实施例提供一种多模块化传感器应用实训装置，包括主控制台2和实训台1，所述主控制台2用于为实训台1提供电源，并且通过在主控制台2上的plc编程，实现对于实训台1上不同传感器模块的控制操作，所述实训台1包括基座1-3和第一传感器单元1-1，所述第一传感器单元1-1固定设置在所述基座1-3上。

所述第一传感器单元1-1包括第一网孔板101和竖直支架102，在第一网孔板101上设置有电机工作台103，所述电机工作台103包括由型材支柱和电机安装板组成的底座，电机安装板中心处安装有步进电机104，所述步进电机104的输出轴竖直向上安装，在底座上方固定有转盘安装座105，所述转盘安装座105上方转动设置有转盘106，所述转盘106与步进电机104的输出轴通过弹性联轴器109连接，所述转盘106上方围绕中心处形成有多个物料放置槽107，所述物料放置槽107用于放置各种颜色的物料块，在竖直支架102顶部安装有色标传感器108，所述色标传感器108正对应物料块的转动轨迹的上方设置，用于根据物料块的颜色自动进行识别。

本方案中的第一传感器单元1-1是色标传感器工业应用的实训模块。每个模块都采用了尺寸大小一致的不锈钢网孔板，用来固定实训模块上的元器件；设置有绝缘套的金属把手，方便实训者进行模块的搬运；型材支柱为步进电机104和传动机构留出底部的安装空间；转盘106是透明有机玻璃转盘，用来放置不同颜色的物料块，如蓝色物料块3和红色物料块4，步进电机104用来控制转盘106的分度转动；模块线槽110和模块端子排111用来引出模块的传感器信号线和执行机构的控制线。

在进行此模块的实训时，首先需要将模块组件的电源线插头插到主控制台2的电源盒2-14上面，同时把模块上面的传感器信号线、电机线等的引出到端子排上并连接到主控制台2的端子排2-8上面，接着按照模块功能进行plc的编程。然后打开空气开关2-3；待系统启动后，操作触摸屏2-6界面，在电机转动的时候，色标传感器108会根据物料块的颜色自动进行识别。通过此过程的操作让学员学会色标传感器108的接线、步进电机104的控制和plc的编程等操作。

在基座1-3上还设置有第二传感器单元1-2，所述第二传感器单元1-2包括第二网孔板201，在第二网孔板201上设置有安全光幕传感器组件202、模拟压力机组件203和电控电磁阀204，所述模拟压力机组件203由下至上依次设置有底板2031、压板2032和气缸安装板2033，气缸安装板2033与底板2031之间通过多根导向立柱2034连接，在所述气缸安装板2033上设置有伸缩杆向下的气缸2035，所述气缸2035的伸缩杆端与压板2032固定连接，所述压板2032通过石墨衬套2036滑动安装在所述导向立柱2034上；所述安全光幕传感器组件202设置有两组，并位于模拟压力机组件203的两侧，所述安全光幕传感器组件202包括支柱2021和安装在支柱2021上的安全光幕2022，所述安全光幕2022用于检测所述气缸2035在下压运行时，操作员的手有没有及时移开。所述第二传感器单元1-2上设置有过滤调压器2039，用于控制气缸2035的作用压力大小。所述气缸安装板2033上还设置有压力开关2037，用来检测气缸2035进气口的实时压力大小。在模拟压力机组件203两侧设置有有机玻璃罩板2038。

第二传感器单元1-2是磁性开关、压力传感器和安全光幕传感器的实训模块。每个模块都采用了尺寸大小一致的不锈钢网孔板，用来固定实训模块上的元器件；电控电磁阀204用来控制气缸2035的伸出和复位；安全光幕2022是气缸2035在下压运行的时候检测操作员的手有没有及时拿开；过滤调压器2039用来控制气缸2035的作用压力大小；气缸2035采用紧凑型气缸，为压板2032向下运行提供动力；气缸2035上的磁性开关，用来检测气缸活塞杆的具体位置；石墨衬套2036一共4个，它和导向立柱2034一块配合使用，起到导向的作用；有机玻璃罩板2038能够防止压板2032下压时其它面有操作人员的手深入到压板2032下面。

在进行此模块的实训时，首先需要将模块组件的电源线插头插到主控制台2的电源盒2-14上面，同时把模块上面的传感器信号线、电机线等的引出到该模块的端子排上并连接到主控制台2的端子排2-8上面，接着按照模块功能进行plc的编程。然后打开空气开关2-3；待系统启动后，操作触摸屏2-6界面，气缸2035下压，此时压力传感器对应的一个设定的数值，并且磁性开关会有一个输入信号显示在触摸屏2-6上。通过此过程的操作让学员学会气动回路的设计、压力传感器、磁性开关、安全光幕2022的接线和plc的编程等操作。

如图所示，本装置主控制台2要使用时，实验前要打开空气开关2-3；指示灯2-15会分别显示ac380v的a/b/c三个项的状态是否正常；断路器2-4用于保护系统的电路安全；接触器2-5用于控制电路；触摸屏2-6，用于通过触摸屏2-6的操作界面，可以控制各个单元模块执行机构的动作；中间继电器2-7供plci/o使用；另外还设置有端子排2-8和plc单元2-9；伺服电机驱动器2-10驱动是模块上面的伺服电机，步进电机驱动器2-12用于驱动步进电机104；变频器2-11用于控制模块上电机的转动速度；台子下面一共装有两个相同的抽屉柜2-2，分别用来存放线材和常用工具；线槽2-13和电源盒2-14一共引出了ac380v/ac220v/dc24v/dc12v/dc5v等不同规格的电源，电源盒2-14上设置的有橡胶插头母头，方便给实训模块提供供电电源；网孔基板2-1用于主控制台2上各种元器件的安装和固定。

传感器的实训模块目前设计了包含电容开关、电感开关、回归光电传感器、u型光电传感器、磁性开关、激光位移传感器、超声波传感器、光纤传感器、旋转编码器、色标传感器、安全光幕、压力传感器、温度传感器、指纹传感器和视觉传感器等15种工业自动化常用的传感器，每个实训模块包含两种或者三种不同类型的传感器。本实施例中主要以此处以其中2个实训模块为例。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。