互联网+在线电工电子实验平台
一、简述
互联网+在线电工电子实验平台，台式结构，挂箱式实验单元，标配9个挂箱，支持“电工技术”、“数字电路”、“模拟电路”、“电力电子”等课程实验；实验平台布局合理，安全保护设施完备，综合性强，实验模式新颖，切合新工科理念；
实验平台基于互联网、智能仪器及在线测控技术,支持线上线下混合实验模式，线下实验时学生在实验平台本地用第三方仪器仪表进行实验；线上实验时学生能在客户端浏览器上控制远端实验设备完成整个实验操作，即在线实验。混合实验模式设备的采用可以改革传统实验教学方式，探索智能化实验室解决方案，将传统实验方式（规定时间、规定地点、规定实验项目）转变为全开放的实验方式（任何时间、任何地点、自选项目），以达到突破传统实验方法与教学管理模式的目的。
配套在线实验网管软件，接受学生预约实验申请，根据学生权限动态分配硬件资源，建立设备和用户链接，传输各种配置操作命令，实时反馈实验数据供客户端显示分析，验证实验结果。
配套在线实验操作软件，学生能在客户端浏览器上实时搭建和控制硬件电路，配置实验电路激励参数，选择测试点，虚拟仪器实时测量实验数据；操作平台标配多种以实际仪器面板设计的虚拟仪器，学生既能测量电信号，又能训练仪器操作；标配：双通道示波器、函数信号源、三路稳压电源、三用表、交流电压表、交流电流表、毫伏表、功率表、功率因素表等;

电工电子实验台

                                  在线电工电子实验平台
 
     智能交流电表
二、实验平台技术指标
1、实验平台主要由仪器模块箱、铝型材实验桌、实验挂箱、多孔自由组合板、仪器仪表等组成；
2、实验桌桌面为防火、防水、耐磨高密度板，实验桌既可移动也可固定，便于移动和固定，有利于实验室的布局，以铝合金材为主体结构，底部采用4个万向轮，具有定位移动等功能；
3、输入电源：三相四线(或三相五线)380V±5% 50Hz，上限电流不超过16A。工作环境：温度-10℃～+40℃  相对湿度＜85%(25℃)  海拔＜4000m。总功率不小于500W。满足国标的漏电保护要求,具有过载、过流、漏电保护措施。标配智能型线电流测控模块，实时监测并显示三条相线电流和零线电流，可供学生研究线电流相电流关系；可根据实验内容随时设置线电流门槛值，确保过流保护响应速度；
4、实验平台具备教育部创导的线上线下实验功能，即学生既能在设备现场用传统的方法做实验，又能通过互联网在客户端浏览器上做实验。线上实验有真实电路对应，学生能在浏览器上控制实体平台：完成强弱电实验电路搭建（电子连线）和器件参数调整、强弱电信号实时（取样）采集、电压源电流源输出控制、虚拟（智能）仪器信号测量等实验操作。实验平台所有智能仪表能通过总线汇集至远程控制单元供客户端测量分析。
5、远程控制单元：主要有主控模块和挂箱控制模块组成，采用分布式信号处理技术，通过总线将主控模块和挂箱、智能仪表互联互通，完成实验电路控制和各种信号状态采集反馈；主控模块内置M4处理器、FPGA信号处理与逻辑控制器、多通道采集器、网口、总线驱动器，完成和客户端的命令和数据交互。挂箱和智能仪表控制模块内置M4处理器、强弱电模拟开关矩阵、强电状态取样（传感）电路、总线驱动器等电路，完成实验电路搭建、测量数据和状态信号回送（主控模块）

6、模块配置
 
序号 模块（挂箱）名称 指标   
1 供电模块（挂箱） 4P空开1个、4P漏保1个、20mm供电指示1个、20mm按钮开关3个（常开、常闭各一组）；   
  智能型线电流测控模块 实时监测并显示三条相线电流和零线电流（4位数码管显示）；线电流门槛值可设，过流断电保护；后台可读各相线电流；   
2 继电接触控制模块（挂箱） 380V交流接触器（3主触点4个辅助触点，2常开2常闭）2个；所有线包和触点接线端均通过电工专用4mm香蕉插头座在面板引出；   
  继电接触器在线控制模块 网络控制，浏览器在线搭建交流接触器点触发、自锁、互锁、（电机）正反转控制电路；
配套继电接触控制模块在线仿真软件，自检仿真控制电路是否正确，确保在线实验不因接线错误导致空开断路而影响后续实验过程；后台可读接触器状态；   
3 电机降压启动控制模块（挂箱） 380V交流接触器（3主触点4个辅助触点，2常开2常闭）2个；380V时间继电器（1常开1常闭）；所有线包和触点接线端均通过电工专用4mm香蕉插头座在面板引出；   
  降压启动在线控制模块 网络控制，浏览器在线搭建电机降压启动控制电路；
配套电机降压启动控制在线仿真软件，自检仿真控制电路是否正确，确保在线实验不因接线错误导致空开断路而影响后续实验过程；后台可读接触器和时间继电器状态；   
4 三相异步电机（挂箱） 40W三相异步电机，三绕组接线端均通过电工专用4mm香蕉插头座在面板引出；LED数显电机转向转速；   
  三相异步电机在线控制模块 网络控制，浏览器在线搭建电机Y或Δ控制电路；
配套电机控制电路在线仿真软件，自检仿真控制电路是否正确，确保在线实验不因接线错误导致空开断路而影响后续实验过程；后台可读电机转向与转速；   
5 交流电智能仪表（挂箱） 专用电量测试芯片，能同时测试交流电电流、交流电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素；5寸TFT液晶显示，电压电流波形和电压电流矢量图实时显示，形象反映电压电流相位关系，自动识别负载性质（感性或容性）； 网络接口、支持浏览器远程在线测控；电流表量程：0-10A，精度：0.5级，电压表量程：0-500V，功率因数测量范围0.3～1.0。   
6 三相交流电模块（挂箱） 1、基于3组4个白炽灯研究三相交流电Y型和Δ型接线时线电压相电压、线电流相电流间相互关系；
2、基于一个电感（2.5mH）、一组电容（0.5U、1U、2U、4U、8U）和一个白炽灯研究交流电电流与电压相位关系、提高功率因素方法、白炽灯亮暗与有功功率无功功率视在功率关系；   
  三相交流电在线控制模块 网络控制，通过5X10交流矩阵开关，浏览器在线搭建三相负载Y型或Δ型实验电路、功率因素调整电路；在线测试线电压相电压、线电流相电流，虚拟仪器实时显示电压电流值、电压电流时域波形、电压电流相量图；
配套三相交流电路在线仿真软件，自检仿真控制电路是否正确，确保在线实验不因接线错误导致空开断路而影响后续实验过程；    
7 电力电子模块（挂箱） 模块标配晶闸管、二极管、电感、电容、负载、PMW控制器等器件，学生能通过连接通导线搭建各种斩波电路、移相触发电路、全控整流电路、逆变电路；   
  电力电子在线控制模块 网络控制，通过5X10交流矩阵开关，浏览器在线搭建电力电子实验电路，在线测量各种实验电路输出电压波形或电压值，研究可控硅控制信号相位与导通角、PWM脉宽频率与升降电压、SPWM脉宽与输出交流波形等间的关系；
内置数据4通道采集卡和交流电压表，能在后台浏览器实时显示交流信号受控前后波形、PWM（SPWM）波形间的关系；   
8 场景反馈模块 标配数控移位网络摄像头，数控位移不小于1.2M，摄像头伸出杆长度不小于1米，可收放；能清晰摄取平台器件各种工作状态，确保客户端学生有身临其景的实体实验感受。   
9 机位控制器模块 接受在线实验网管平台指令，定时开闭平台交流电源（380V），方便实验室无值守管理；   
10 在线实验网管平台 能预约实验时间、开启（或关闭）系统分配的实验平台电源、统计实验平台（设备）完好率和利用率，教师用户（管理员）能设置各种权限、发布实验公告、上传实验课件、批改实验报告、辅导解答学生问题、查看教室学生在位情况，学生用户能进行实验预习、调阅实验课件、在线控制远端实体实验平台完成实验操作、截取或拷贝实验数据波形或状态图、设计上传实验报告。   
11 在线实验操作平台 提供实验电路拓扑图、人机交互参数配置、真实面板的虚拟仪器测量操作（虚拟示波器、信号源、三用表、电压表、电流表、功率表、功率因素表等）、强电电路各种状态（转速、转向、电压、电流、功率）显示、误操作告警指示（FLASH动画）等。 
三、仿真软件
实验平台提供电机控制、电机降压启动、三相交流电实验电路搭建仿真，软件能自动识别连线错误，确保在线实验不因接线错误导致空开断路而影响后续实验过程；     
红色控件为接触器辅助触点，可在电路中随意拖放，软件能检测电机正反转电路是否正确
 
                                     三相交流电仿真
四、在线实验操作界面
 
                功率因素提高实验（智能交流电表能显示电压电流相量图）
 
                     三角形接法三相交流电实验
 
三角形接法三相交流电实验（数码管显示的三相线电流，可以用智能交流表分别测电流）
 
三相异步电机正反转控制电路（数码管转速，电流显示）

五、实验内容
（一）电工基本技能实训
1、常用电工仪表的测量与误差分析
2、减少仪表测量误差方法
3、电路元件伏安特性测量
4、节点电位与电路电压的研究
5、基尔霍夫定律的验证
6、线性电路特性的研究
7、线性有源二端网络等效电路的研究
8、运算放大器与受控源特性研究
9、典型信号的观察与测量
10、正弦稳态电路的研究
11、二阶电路的响应研究
12、互感耦合电路的研究
13、串、并联谐振电路
14、负阻变换器的特性测试
15、无源二端口网络的研究
16、无源和有源滤波器
17、三相交流电路
18、功率因数
（二）继电接触控制实验：
1、三相异步电动机点动和自锁控制线路
2、三相异步电动机的正反转控制线路
3、三相异步电动机Y-Δ降压起动控制线路
（三）电力电子实验
1、锯齿波同步移相同步触发电路实验
2、单相桥式全控整流电路实验
3、逆变电路实验
4、直流斩波电路实验
（四）模拟电路实验（选配）
1、单级放大电路
2、两级放大电路
3、负反馈放大电路
4、射极跟随器实验
5、双端差模放大、单端差模放大、双端共模抑止实验；
6、比例求和、微积分电路
7、电压比较
8、RC正弦波振荡器
9、LC振荡器及选频放大器
10、电流/电压转换电路
11、电压/频率转换电路
12、波形变换电路
13、互补对称功率放大器
14、整流滤波与并联稳压电路
15、串联稳压电路
（五）数字电路基础实验（选配）
1、门电路逻辑功能及测试
2、三态门和OC门的研究
3、组合逻辑电路（半加器、全加器）
4、编码器与译码器
5、数据选择器
6、触发器及其功能转换
7、移位寄存器
8、组合电路中的竞争与冒险
9、MSI计数器的应用
10、双向移位寄存器应用
11、累加器的设计
12、格雷码与自然二进制码转换器
13、555定时器
14、AD模数转换
15、DA数模转换

六、实验室设备配置
 
序号 设备名称 数量 备注   
1 互联网+在线电工电子实验平台 每组一台 含机位控制器、实景摄像头   
2 100M双踪数字示波器 每组一台    
3 稳压源 每组一台    
4 信号源 每组一台    
5 三用表 每组一台    
6 在线实验网管平台 实验室一套    
7 在线实验操作平台 实验室一套    
8 网络设备 实验室一套 网络交换机、服务器、机柜等