一种交互式远程热电传感器实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种交互式远程热电传感器实验装置。
【背景技术】
[0002]在传统的电子电路实验中，学生必须到实验室现场才能开展实验，这种实验方式学生可以亲手测量到真实的实验数据，观测到真实的实验现象，体验到实验的科学性和乐趣。传统实验中，学生实验受到实验室开放时间和空间的限制，无法随时随地开展实验，同时大量实验设备又处于半闲置状态而得不到充分利用。虚拟仿真实验虽然可以解决实验时间与空间的限制问题，但由于其数据是根据理论模型计算得到，不是客观真实的实验数据，因此数据可信度差，并不能取代真正实验，也无法给实验者提供在实验室开展实验的真实感受。目前继续教育存在巨大需求，Mooc教学逐渐普及，但远程实验教学问题一直没有得到较好的解决，因此有必要研发相关的电子电路的远程实验装置，解决这些问题。
[0003]热电传感器是使用量最大的一类传感器，约占传感器使用总量的60%。掌握各类热电传感器的特性，开展温度控制、PID控制等实验对提高电子类专业学生的分析问题、解决问题的能力、培养学生工程素质和创新意识等具有重要的意义。传统热电传感器实验装置需要学生到实验室直接操作实验设备完成实验，而本实验装置利用计算机网络实现了热电传感器的远程真实实验。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种交互式远程热电传感器实验装置。
[0005]本实验装置包括客户计算机、实验服务器和远程热电传感器实验平台；客户计算机、实验服务器和可程控热电传感器实验平台均与互联网连接，并通过互联网互相通信，实验摄像机连接可程控热电实验平台。
[0006]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台包括网络通信模块、开关机模块、恒温控制模块、数据采集模块、显示模块、视频采集与处理模块、加热器、恒温箱。网络通信模块与开关机模块、恒温控制模块、数据采集模块、显示模块、视频采集与处理模块连接；加热器、恒温箱与恒温控制模块连接，数据采集模块与恒温箱内实验传感器连接。
[0007]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台网络通信模块采用了深圳市海凌科电子有限公司生产的RM04模块和ATMEL公司的8位单片机AT89C2051实现。
[0008]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台开关机控制模块采用了继电器控制标准PC电源的启动信号，具有电流、电压检测。
[0009]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台恒温控制模块采用了深圳市宏晶科技有限公司的单周期单片机STC12C5A60S2实现。
[0010]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台数据采集模块采用了宏晶科技STC12C5A60S2和Altera公司的大规模CPLD EPM570T144C5实现。
[0011]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台显示模块采用了数码管显示和字段液晶显示。
[0012]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台视频采集与处理模块采用华为海思半导体Hi35xx系列网络视频SOC处理器Hi3515实现。
[0013]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台加热器采用了PTC加热器和TEC半导体制冷片。
[0014]所述的交互式远程热电传感器实验装置，所述可程控热电实验平台恒温箱内有六种温度传感器，分别是AD590、PN结、PT 100、NTC热敏电阻和两只K型热电偶。
[0015]通过客户计算机，可以模拟学生进入真实实验场景下后，从系统开机，到设置恒温控制器PID参数或恒温温度，进行热电传感器特性曲线测试或PID控制实验，最后实验结束并关机的完整实验过程。
【附图说明】
[0016]图1为远程热电传感器实验装置系统结构图；
[0017]图2为可程控热电传感器实验平台逻辑示意图；
[0018]图3为恒温箱结构图；
【具体实施方式】
[0019]以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
[0020]本实验装置采用的系统结构如图1所示，交互式远程热电传感器实验装置包括:
[0021]客户机:即学生自己的计算机，运行远程热电传感器实验的客户端程序。
[0022]实验服务器:完成对可程控热电实验平台的忙闲管理和为客户机分配空闲设备，系统工作后，实验服务器将一直运行。
[0023]可程控热电实验平台:学生完成热电传感器实验和PID温控实验的实验平台，具备网络通信模块、开关机模块、恒温控制模块、数据采集模块、显示模块、视频采集与处理模块、加热器、恒温箱等。可实现对系统的远程开关机控制、恒温加热控制、PID参数调节、实验数据的采集、视频采集与压缩编码以及远程通讯等功能。系统工作后，可程控热电实验平台仅有网络通信模块处于低功耗待机的工作状态，其余模块处于关机状态，实验时由客户机远程控制系统的开关机。
[0024]实验摄像机:摄录热电传感器实验平台的直观实验现象。
[0025]远程热电传感器实验装置可以实现学生通过互联网操作实验室的可程控热电实验平台，自主开展实验，并将实验数据与实验现象实时返回给远程的实验者，从而在异地完成真实的人机交互式实验过程。具体工作过程如下:
[0026]1、学生在自己的计算机上安装远程热电实验的客户端程序。
[0027]2、客户端程序向实验服务器发出实验请求，实验服务器根据可程控热电实验平台的忙闲状态，给客户端返回一个空闲实验平台的IP地址。
[0028]3、客户端根据获取的可程控热电实验平台的IP地址与实验平台建立TCP连接，TCP连接建立后，可程控热电实验平台将向实验服务器发出设备连接成功标志。
[0029]4、客户端发送设备开机命令，开关机控制模块给各模块供电，实现可程控热电实验平台完整开机，可程控热电实验平台将向实验服务器发出设备开机标志。
[0030]5、学生通过客户机按照实验步骤控制可程控热电实验平台开展各类实验，可程控热电实验平台则通过数据采集模块和视频采集与处理模块将采集到的实验数据和实验视频实时发送给客户机。学生如亲临实验室一样记录和处理实验数据，观察实验现象。
[0031]6、实验完成后，通过客户端向可程控热电实验平台发出关机命令，实验平台关机，并向实验服务器发出实验结束标志，网络通信模块重新进入低功耗待机模式，实验服务器收到实验结束标志后，重新标志该设备为空闲状态，为下一次实验做好准备。
[0032]参考图2，所述的可程控热电实验平台主要包括以下几部分:
[0033]1、网络通信模块:该模块主要采用了深圳市海凌科电子有限公司生产的网络通信模块，型号为觀04。该模块是基于UART接口的符合网络标准的嵌入式模块，内置TCP/IP协议栈，能够实现用户串口、以太网、无线网(WIFI)3个接口之间的通信转换。支持IEEE802.1 In、IEEE802.llg、IEEE802.1lb 无线标准和 IEEE802.3、IEEE802.3u 有线标准。具有2个以太网口、2个串口、I个usb 口和若干GP1 口。该模块中的MCU