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| 用更好的方法教科學的產(chǎn)品設計理念-為教育工作者帶來良好的教學過程體驗 | 萬有引力常數(shù)測量實驗引入課堂 |
科藝儀器自創(chuàng)辦之日起，就致力于將全球先進的教學儀器引入中國，旨在通過教學儀器帶入教學理念，幫助中國學生在國內(nèi)就可以享有與國外學生同步的學習工具及教材。我們的主要方向包含：
- ● 基礎教學- 基于數(shù)據(jù)采集技術(shù)的數(shù)字化實驗系統(tǒng)，科目覆蓋物理、化學、生物、地理等學科
- ● 專業(yè)教學- 完整的課程課件教學系統(tǒng)，課程覆蓋光通訊、電工電子、機器人、機電一體化、新能源等專業(yè)
- ● 職業(yè)教育- 基于工業(yè)標準的電工電子、汽車工程、機器人等
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| 實驗方式的創(chuàng)新，有助于提高學生的學習興趣 | 博源–一個以高品質(zhì)和價格合理的教學儀器為標志的品牌 |
基于在教學儀器行業(yè)的多年深耕，2012年，科藝也發(fā)起成立了自有的教學儀器品牌Brolight, 致力于打造一個具有高水準的高性價比本土教學產(chǎn)品品牌，并持續(xù)輸出海外市場。產(chǎn)品主要包含：
- ● 近代物理- 光電效應、霍爾效應、塞曼效應、電子核質(zhì)比、核磁共振、熱輻射…
- ● 光電專業(yè)- 激光原理、LED特性測試、激光掃描振鏡、iToF/相位光速測量、激光雷達
產(chǎn)品概述
EDU 部門產(chǎn)品包括PASCO傳感器、PASCO生命科學相關(guān)實驗附件、Gampt超聲波實驗套件等多種生物醫(yī)學相關(guān)設備，廣泛中小學生物和高等教育中的醫(yī)學相關(guān)專業(yè)的實驗教學及相關(guān)培訓。PASCO傳感器能夠?qū)崟r采集和處理多種生理信號，如心電圖、血壓、呼吸頻率等，為醫(yī)學培訓提供了強有力的支持。Gampt超聲波實驗套件可以對超聲技術(shù)的基本物理技術(shù)原理及其在醫(yī)學、自然科學和工程科學中的應用進行實驗。
實驗類型舉例
EDU產(chǎn)品在醫(yī)學培訓中可應用于以下場景：
1. 模擬人體結(jié)構(gòu)：
實驗中利用PASCO實驗附件搭建人體結(jié)構(gòu)模型，并利用PASCO傳感器測量不同結(jié)構(gòu)的靜態(tài)或動態(tài)受力情況，幫助學生了解人體結(jié)構(gòu)及受理分析。
測量胳膊模型在扔球時肌肉的張力
利用力傳感器測量人腿模型在不同角度支撐時，股四頭肌的力量
測量人體模型在提重物時時，背部所受的力
眼睛模型實驗內(nèi)容包括：人眼成像原理，近視、遠視、散光的形成原因及校正等
2. 生理參數(shù)測量：
通過PASCO傳感器采集的生理信號，學生可以進行各種運動，并檢測生理參數(shù)，如心電圖分析、血壓測量等。
測量跳躍時的彈跳力、鍛煉時的心率變化、行走時腿部彎曲角度和頻率
測量心電圖、測量血壓
3. 醫(yī)學模型實驗：
結(jié)合Gampt仿真模型及超聲波實驗套件進行的超聲波相關(guān)實驗，讓學生了解超聲波成像原理，及基本操作，讓學生在理解理論知識的基礎上，提高解決實際問題的能力。
多普勒血壓測量
介紹B超聲成像原理，通過檢查充滿液體的仿真乳房模型診斷囊腫或惡性腫瘤
妊娠檢查：利用超聲波成像觀測胎兒模型
適用對象
PASCO生命科學相關(guān)傳感器和附件及Gampt超聲波實驗產(chǎn)品系列的目標用戶主要是醫(yī)學院校學生以及醫(yī)學培訓機構(gòu)的學生。讓他們更好的理解相關(guān)醫(yī)療知識，掌握現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)，同時提高他們的動手操作能力，提高診療水平，達到實驗教學和培訓的要求。
功能特點
PASCO傳感器具有以下功能特點：
- ● 傳感器和數(shù)據(jù)采集：傳感器能夠準確捕捉生理信號，為醫(yī)學相關(guān)實驗和培訓提供可靠的數(shù)據(jù)支持。傳感器可實時傳輸數(shù)據(jù)至電腦或移動設備，便于學生進行實時監(jiān)測與分析。
- ● 傳感器類型豐富：有多種傳感器可供選擇，包括：溫度、血壓、心電圖、心率、肺活量、關(guān)節(jié)角度傳感器、氧氣/二氧化碳（進行呼吸相關(guān)實驗）、一款傳感器可監(jiān)測多種生理信號，方便學生進行綜合訓練。
- ● 易于操作與維護：傳感器設計簡潔，操作便捷，維護成本低，適合實驗教學醫(yī)學培訓場景。
- ● 靈活性：傳感器小巧，安裝連接非常簡便，多種傳感器可以靈活搭配，同時進行測量，可適應多種不同教學需求，為學生提供豐富的實驗體驗。
- ● 安全性：傳感器采用無創(chuàng)測量技術(shù)，不會對學生造成任何傷害，確保培訓過程的安全性。
常用的實驗配置與選型
1. 生理測量傳感器及附件清單：
| 序號 | 型號 | 名稱 | 數(shù)量 |
| 1.1 通用部件 | |||
| 1.1.1 | UI-5400 | Capstone 軟件 | 1 |
| 1.1.2 | PS-3200 | 單通道數(shù)據(jù)采集器 | 1 |
| 1.2 生理參數(shù)測量相關(guān)傳感器 | |||
| 1.2.1 | PS-3218 | 無線血壓傳感器 | 1 |
| 1.2.2 | PS-3236 | 無線EKG心電圖傳感器 | 1 |
| 1.2.3 | CI-6620 | EKG 心電圖貼片 | 5 |
| 1.2.4 | PS-3207 | 無線鍛煉心率傳感器 | 1 |
| 1.2.5 | PS-3206 | 無線手握式心率傳感器 | 1 |
| 1.2.6 | PS-2137 | 關(guān)節(jié)角度傳感器 | 1 |
| 1.2.7 | PS-2138 | 關(guān)節(jié)角度探頭 | 1 |
| 1.2.8 | PS-2139 | 角度傳感器 | 1 |
| 1.2.9 | PS-3234 | 無線肺活量傳感器 | 1 |
| 1.2.10 | PS-3244 | 肺活量傳感器吹嘴 10/p（消耗品） | 2 |
| 1.2.11 | PS-3500 | 藍牙適配器 | 1 |
| 1.2.12 | PS-2187 | 呼吸率傳感器 | 1 |
| 1.2.13 | PS-2567 | 呼吸率面罩 10/p（消耗品） | 2 |
| 1.3. 模型附件及配套傳感器 | |||
| 1.3.1 | PS-2611 | 人體手臂模型 | 1 |
| 1.3.2 | PS-3202 | 無線力加速度傳感器 | 2 |
| 1.3.3 | OS-8477A | 人眼模型 | 1 |
| 1.3.4 | OS-8470 | 基礎光學光源 | 1 |
| 1.3.5 | ME-7001 | 人體結(jié)構(gòu)套件 | 1 |
| 1.3.6 | PS-2199 | 測力單元和放大器 | 1 |
| 1.3.7 | SE-8759 | 掛鉤砝碼 | 1 |
| 1.3.8 | ME-7566 | 開槽砝碼/壓塊 | 1 |
2. 超聲波相關(guān)配置清單：
| 名稱 | 型號 | 數(shù)量 |
| 超聲波回波鏡GS200i（含矩陣探頭） | 10410 | 1 |
| 超聲波測試體模 | 10420 | 1 |
| 超聲波胎兒體模 | 10430 | 1 |
| 測試圓柱體組件 | 10207 | 1 |
| 超聲波探頭1 MHz | 10151 | 1 |
| 超聲波探頭2 MHz | 10152 | 1 |
| 超聲波探頭4 MHz | 10154 | 1 |
| 一套反射板 | 10202 | 1 |
| 測試塊（透明） | 10201 | 1 |
| 圓柱 | 10203 | 1 |
| 心臟模型 | 10220 | 1 |
| 乳房仿真模型 | 10221 | 1 |
| 眼睛仿真模型 | 10222 | 1 |
| 超聲波脈沖多普勒FlowDop 200 | 50400 | 1 |
| 超聲波探頭2 MHz | 10132 | 1 |
| 多普勒棱鏡?" | 50112 | 1 |
| 離心泵MultiFlow | 50130 | 1 |
| 超聲波多普勒探頭 | 50135 | 1 |
| 手臂仿真模型 | 50160 | 1 |
效果預期
通過PASCO傳感器和Gampt超聲波實驗系統(tǒng)在醫(yī)學培訓中的應用，預期達到以下效果：
- 提高學生的動手能力：學生在指導下進行傳感器操作和模型的搭建和操作，如佩戴、數(shù)據(jù)采集等，并通過電腦或移動設備查看和分析采集到的生理信號數(shù)據(jù)并進行相關(guān)分析。學生能夠在實驗過程中熟悉和掌握各種醫(yī)學技能，提高實際操作能力，同時提高分析問題的能力。
- 培養(yǎng)學生的大數(shù)據(jù)思維模式：結(jié)合PASCO傳感器采集的真實數(shù)據(jù)，進行案例分析和討論，有助于培養(yǎng)學生的傳感器和大數(shù)據(jù)實驗思維模式，更好地適應大數(shù)據(jù)時代的工作崗位。
- 降低培訓成本：PASCO傳感器及相關(guān)附件均為模塊化結(jié)構(gòu)，可以進行多種組合搭配，并且產(chǎn)品部件可重復使用，維護成本低，有助于降低醫(yī)學實驗教學和培訓的成本。
- 有利于實驗創(chuàng)新：PASCO傳感器既是實驗器材也是測量工具，其具有非常靈活性，通用性的特點，實驗內(nèi)容不會局限于現(xiàn)有實驗手冊內(nèi)容，而是可以通過學生自主設計和搭配，開拓和創(chuàng)新出新的實驗內(nèi)容。該特點也非常適合學生用來參加各種實驗大賽。
案例分析
以杭州某醫(yī)學院為例，該校引入PASCO傳感器進行醫(yī)學培訓。在實驗教學中，學生通過傳感器采集到的生理信號數(shù)據(jù)，進行心電圖分析、血壓測量等操作訓練。同時，結(jié)合真實數(shù)據(jù)進行案例分析和討論，提高了學生解決實際問題的能力。經(jīng)過一段時間的教學培訓，該校學生的動手操作能力和診斷思維得到了顯著提高。這一成功案例證明了PASCO傳感器在醫(yī)學培訓中的重要價值和應用前景。
行業(yè)概述
汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈長、關(guān)聯(lián)度高、帶動性強，發(fā)揮著工業(yè)經(jīng)濟穩(wěn)增長的“壓艙石”作用。雖然我國汽車產(chǎn)業(yè)相比發(fā)達國家的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，但快速成長的國內(nèi)市場、相對低廉的生產(chǎn)要素成本，吸引了全球汽車產(chǎn)業(yè)資源向我國集聚，以奧迪、寶馬、奔馳為代表的高端品牌紛紛在我國建立制造基地，高端品牌的轉(zhuǎn)移顯著提高了我國汽車整車和零部件產(chǎn)業(yè)的技術(shù)實力和制造能力。我國汽車產(chǎn)業(yè)正處于由“數(shù)量增長”轉(zhuǎn)為“質(zhì)量提升”轉(zhuǎn)型升級階段。
目前市場缺乏全能型技術(shù)人才，汽車相關(guān)的教育培訓被期望著，而國內(nèi)教學主要以理論為主，理論教學導致學生們很難發(fā)現(xiàn)實操過程中的問題并培養(yǎng)解決問題的思維。同時目前教學實驗多為固定流程實驗，與實際產(chǎn)業(yè)中遇到的問題大不相同，實驗內(nèi)容缺乏創(chuàng)造性影響學生思維。如果教學過程能盡可能實操及模擬真實環(huán)境，還可將實驗數(shù)據(jù)實時生產(chǎn)并對數(shù)據(jù)進行處理，澤汽車產(chǎn)業(yè)的進步將指日可待。
本司產(chǎn)品與汽車相關(guān)教育培訓的適配
1.汽車動力學
汽車的動力學基于基礎理論力學，基礎理論力學包括對平均速度和速度；速度和速度圖；功和動能；牛頓定律；摩擦系數(shù)；動量與沖量；動量守恒；動量與碰撞；材料與碰撞等的學習和了解。而Pasco是這方面的專家，內(nèi)置有速度傳感器、加速度傳感器、力傳感器、陀螺儀傳感器的智能小車，外加基礎力學相關(guān)附件可以對汽車運動理論進行全方位的了解。傳感器還可將試試測量到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X、手機平板上，并通過SPARKvue 或Capstone軟件進行數(shù)據(jù)分析以驗證各種理論以及獲取不同條件下的運動數(shù)據(jù)以供分析。除了基礎理論，還有非常多可拓展應用，如在汽車行業(yè)，汽車的起始加速度一直作為衡量電機性能的核心指標，通過傳感器與軟件的配合，可以用于研究汽車電機的性能。智能恒速運行也是汽車舒適度的一個關(guān)鍵因素，智能小車與軟件結(jié)合，可實時了解汽車速度并輸出，從而可以探尋各類影響因素，更好的知道改進。
2.車身與風阻
汽車如何減少風阻一直是各大汽車廠商不斷研究的方向，更小的風阻可以帶來更高的定價，而這也是空氣動力學專業(yè)學生主要研究的方向。Matrix的風洞產(chǎn)品可以為研究提供幫助，它具有計算機控制不同風速的風扇（可認定為汽車速度）、LED流量可視化、還可實時記錄升力和阻力分量。學生可以設計打印出改進的3D汽車外觀模型，然后學生可以對設計的各類流線型進行驗證以發(fā)現(xiàn)更好的改善點來減少汽車風阻。
3.汽車控制系統(tǒng)
汽車制造的核心成本在于汽車電子，而汽車電子的核心為可實現(xiàn)不同功能的汽車控制系統(tǒng)，最終汽車控制系統(tǒng)加上機械結(jié)構(gòu)，整合成完整汽車。汽車控制系統(tǒng)主要包括三部分，分別是電子控制單元（包括軟件部分）、傳感器和執(zhí)行器。三個部分共同工作：汽車在運行時，各傳感器不斷檢測汽車運行的工況信息，并將這些信息實時地通過輸入接口傳送給ECU。ECU接收到這些信息時，根據(jù)內(nèi)部預先編寫好的控制程序，進行相應的決策和處理，并通過其輸出接口輸出控制信號給相應的執(zhí)行器，執(zhí)行器接受到控制信號后，執(zhí)行相應的動作，實現(xiàn)某種預定的功能。
汽車電子控制系統(tǒng)可以分為以下四個部分:
1)發(fā)動機和動力傳動集中控制系統(tǒng)：包括發(fā)動機集中控制系統(tǒng),自動化變速控制系統(tǒng),制動防抱死和牽引力控制系統(tǒng)等；
2)底盤綜合控制和安全系統(tǒng)：包括車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng),主動式車身姿態(tài)控制系統(tǒng),巡航控制系統(tǒng),防撞預警系統(tǒng),駕駛員智能支持系統(tǒng)等；
3)智能車身電子系統(tǒng)：自動調(diào)節(jié)座椅系統(tǒng),智能前燈系統(tǒng),汽車夜視系統(tǒng),電子門鎖與防盜系統(tǒng)等；
4)通訊與信息/娛樂系統(tǒng)：包括智能汽車導航系統(tǒng),語音識別系統(tǒng),"ON STAR"系統(tǒng)(具有自動呼救與查詢等功能),汽車維修數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),汽車音響系統(tǒng),實時交通信息咨詢系統(tǒng),動態(tài)車輛跟蹤與管理系統(tǒng),信息化服務系統(tǒng)(含網(wǎng)絡等)等。
汽車控制系統(tǒng)的組成部分：電子控制單元（包括軟件部分）、傳感器和執(zhí)行器，Matrix均有配套學習產(chǎn)品。電子控制單元對應有MIAC NXT，MIAC NXT是一種教育電子控制單元，專門用于教授汽車類專業(yè)學生如何使用ECU控制車輛中的電子系統(tǒng)。ECU內(nèi)本身內(nèi)置了汽車控制相關(guān)程序，除此之外，學生們還可以使用本司的flowcode圖形化編程軟件，進行特定編程并下載到MIAC NXT中，再結(jié)合外部電路（包括連接電路、傳感器、執(zhí)行器），實現(xiàn)特定功能。配套的Matrix附件也有相應的方便搭建和拆卸的電路模塊、傳感器及執(zhí)行器（包含汽車傳感器和執(zhí)行器），可以快速搭建出電路并了解控制原理和電路特點。如下圖所示：
具體可參考：EDU產(chǎn)品在汽車電子中的應用之Matrix篇。
4.新能源汽車
新能源汽車是全球汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、綠色發(fā)展的主要方向，也是我國汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。如今新能源車勢頭最猛的是電車，而學習了解電車必不可少的就是對電池和充電技術(shù)的學習掌握，Matrix有對應的電池和高壓系統(tǒng)套件可供學習，該套件包括許多小型鉛酸和鋰離子電池，可用于形成具有不同電壓和電流能力的各種電池。學生圍繞這些電池構(gòu)建電路，并了解現(xiàn)代電動汽車中使用的電池電路，包括充電系統(tǒng)、升壓轉(zhuǎn)換器和降壓轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)。學生構(gòu)建不同電壓和電流的電池，測量和表征電池性能，并測試電池。包括各種故障部件，以便學生了解蓄電池系統(tǒng)中的故障查找。也可了解負載對于輸出電壓的影響、放電對于輸出電壓的影響、不同類型電池的特性（包括鉛酸蓄電池、鋰電池、S電池）、電池并聯(lián)串聯(lián)特性變化、電壓轉(zhuǎn)換器特性、電池驅(qū)動各類電機時的電機轉(zhuǎn)動特性。
具體可參考：EDU產(chǎn)品在汽車電子中的應用之Matrix篇。
5.電機
我國車用電機在全球資源條件下具有明顯的比較優(yōu)勢，發(fā)展?jié)摿^大。從新能源汽車的產(chǎn)業(yè)鏈來看，受益端將主要集中在核心零部件領域。國內(nèi)車用驅(qū)動電機行業(yè)現(xiàn)狀：電機業(yè)中的小行業(yè)、但制造門檻高，電機驅(qū)動系統(tǒng)還存在較多差距與不足，但國內(nèi)政策扶持將加快產(chǎn)業(yè)步伐。而要提升國內(nèi)電機水平，就需加強大學及職校對電機的教育，使學生不僅局限于理論，而有更多實操機會以便更加深刻了解不同電機的特性。Matrix有對應的電機產(chǎn)品可供學習，包括硬件以及實時顯示運行數(shù)據(jù)的軟件。可以通過軟件實時讀取轉(zhuǎn)速、扭矩、額定電壓和電流、輸出功率和效率等數(shù)據(jù)，還可通過軟件計算探索這邊數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。
套件中包含的電機類型有：永磁測功機（發(fā)電機）、并聯(lián)和串聯(lián)電機、通用電機（交直流兩用電機）、單相異步電動機、感應電動機、三相電機、直流無刷電機、三相發(fā)電機等。
適用對象
自動化、電氣、機械及汽車相關(guān)專業(yè)的大學及職校的師生教學，以及汽車公司的技術(shù)培訓，為教師及培訓師提供對呀的教學指導書，為學生配套有實驗指導和實驗數(shù)據(jù)記錄表。可以直接上手學習，充分利用好珍貴的大學時光和培訓時間。
效果預期
通過以上的學習和應用，預期達到以下效果：
1.提高學生的動手能力：學生在指導下進行汽車電子電路的搭建和模擬，如電機控制、充電系統(tǒng)、故障排查等，并通過示波器，電腦軟件、MIACNXT控制和分析。學生能夠在實驗過程中熟悉和掌握各種汽車電子技能，提高實際操作能力，同時提高分析問題的能力。
2.降低培訓成本：Matrix Locktronic下的汽車系列產(chǎn)品及相關(guān)附件均為模塊化結(jié)構(gòu)，可以進行多種組合搭配，并且產(chǎn)品部件可重復使用，維護成本低，有助于降低汽車電子實驗教學和培訓的成本。
3.達到培養(yǎng)全能型學生及技術(shù)人員的目的：使學生從基礎力學原理到電路搭建，從硬件連接到軟件編程控制，從基礎到高級，從簡單燈光到復雜充電系統(tǒng)，達到汽車電子全方位功能進行了解和掌握。
一、產(chǎn)品概述
Matrix品牌Locktronic子目錄下有汽車系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品的設計符合IMI、City&Guilds（城市與協(xié)會）和BTEC制定的汽車工程課程標準的要求。該系列分為三個級別，基本、中級和高級，非常適合汽車技術(shù)人員對電氣、電路和電路故障查找有很好的了解，并轉(zhuǎn)向更復雜的解決方案，以了解車輛中的ECU和CAN總線。Locktronics被世界上許多最負盛名的汽車制造商用作簡化汽車電氣的平臺，并得到他們的認可，以滿足新手和高級技術(shù)人員的需求。
二、實驗類型舉例
如果將汽車比作人體，汽車的機械結(jié)構(gòu)相當于人的骨骼，動力、轉(zhuǎn)向相當于人的四肢，電子電氣架構(gòu)則相當于人的神經(jīng)系統(tǒng)和大腦，是汽車實現(xiàn)信息交互和復雜操作的關(guān)鍵。電子電氣架構(gòu)涵蓋了車上計算和控制系統(tǒng)的軟硬件、傳感器、通信網(wǎng)絡、電氣分配系統(tǒng)等；它通過特定的邏輯和規(guī)范將各個子系統(tǒng)有序結(jié)合起來，構(gòu)成實現(xiàn)復雜功能的有機整體。
按照對汽車行駛性能作用的影響劃分，可以把汽車電子產(chǎn)品歸納為兩類：一類是汽車電子控制裝置，汽車電子控制裝置要和車上機械系統(tǒng)進行配合使用，即所謂“機電結(jié)合”的汽車電子裝置；它們包括發(fā)動機、底盤、車身電子控制。例如電子燃油噴射系統(tǒng)、制動防抱死控制、防滑控制、牽引力控制、電子控制懸架、電子控制自動變速器、電子動力轉(zhuǎn)向等，另一類是車載汽車電子裝置，車載汽車電子裝置是在汽車環(huán)境下能夠獨立使用的電子裝置，它和汽車本身的性能并無直接關(guān)系。它們包括汽車信息系統(tǒng)（行車電腦）、導航系統(tǒng)、汽車音響及電視娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、上網(wǎng)設備等。
我們主要針對的是第一類，通過搭建傳感器、控制電路及執(zhí)行器來實現(xiàn)汽車的電子控制，理解汽車的各個功能是如何實現(xiàn)以及控制特點。每個套件都有相應學習目標及實驗手冊，以汽車應用中的傳感與控制套件LK1142為例：
該解決方案介紹了基于我們的MIAC NXT控制器的電子控制單元（ECU）的作用。為學生提供了許多MIAC的預編程序，可以使用鍵盤和顯示器調(diào)用這些程序。首先可以使用Locktronics組件搭建模擬電路，然后使用真正的汽車組件，在MIAC控制器周圍構(gòu)建不同的輸入-過程-輸出電路，仿真實現(xiàn)汽車各電子部件的功能。
該套件的學習目標：
- • ECU結(jié)構(gòu)和功能
- • 燈具和執(zhí)行機構(gòu)
- • 晶體管輸出
- • 繼電器輸出
- • 數(shù)字輸入
- • 模擬輸入
- • 開環(huán)與閉環(huán)
- • 控制直流電機
- • 控制步進電機
- • 故障查找電路設計
還包含57頁的實驗手冊（教學指導）：
下面以該套件中一個實驗：汽車節(jié)氣門閥實驗，汽車節(jié)氣門閥允許控制不同類型的機械裝置，是一種使用直流電機PWM驅(qū)動蝶閥的的伺服電機。該閥連接到彈簧，當直流電機PWM降至零時，彈簧關(guān)閉閥門。
1. 按照右圖將MIACNXT控制器、汽車節(jié)氣門閥以及l(fā)ocktonics電子元器件連接起來。
2.將電源插入MIAC。
3.在MIAC ECU上選擇程序17。
4.合上開關(guān)以打開系統(tǒng)。
通過調(diào)整電位計檢查電機速度是否得到控制。
電子節(jié)氣門是一種伺服電機，增加PWM標記：空間比決定了閥門的打開程度。它有一個回位彈簧，因此當PWM M:S比下降時，閥門關(guān)閉。
可拓展實驗：將電位計更換為節(jié)氣門位置傳感器來作為輸入控制信號，這樣您就可以搭建一個完整的油門控制系統(tǒng)。
套件里所以部件均有對應的實驗課程可供免費下載學習。
三、常用的實驗配置與選型
該系列產(chǎn)品中，基礎及中等級別Level 1,2課程及產(chǎn)品包含：汽車電氣基礎套件LK2240；汽車故障查找套件LK8170；汽車發(fā)動機、發(fā)電機和充電系統(tǒng)套件LK2410；矩陣直流電機/無刷直流電機對套件HP2001。高級別Level 3課程及產(chǎn)品包含：汽車ECU架構(gòu)和邏輯LK1800；電池和高壓系統(tǒng)LK5281；汽車示波器培訓器LK9155；CAN和LIN總線套件LK0235；汽車應用中的傳感與控制套件LK1142；汽車執(zhí)行器和傳感器附加套件HP8256；MIACnex控制器MI5550。
| 電氣基礎套件LK2240 | 汽車故障查找套件LK8170 | 汽車發(fā)動機、發(fā)電機和充電系統(tǒng)套件LK2410 |
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| 汽車ECU架構(gòu)和邏輯LK1800 | 電池和高壓系統(tǒng)LK5281 | 矩陣直流電機/無刷直流電機對套件HP2001 |
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| 汽車示波器培訓器LK9155 | CAN和LIN總線套件LK0235 | CAN和LIN總線套件LK0235 |
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| 汽車執(zhí)行器和傳感器附加套件HP8256 | MIAC nxt控制器MI5550 | |
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| SKU | 名稱 | 學習目標 | 實驗手冊 | 概述 |
| LK2240 | 汽車電氣基礎 | 歐姆定律 | CP4388 | 這套設備涵蓋了材料、電力和電路的電氣特性。該解決方案包括組件托架、基板、電源和存儲托盤。適用于1級和2級學生和技術(shù)人員。提供了完整的練習冊。 |
| 電壓功率 | ||||
| 電流-DC | ||||
| 電阻 | ||||
| 磁性 | ||||
| 電磁學 | ||||
| 電氣元件和符號 | ||||
| 電氣術(shù)語 | ||||
| 直流電機 | ||||
| 開關(guān) | ||||
| 電磁閥和繼電器原理 | ||||
| LK8170 | 汽車故障查找 | 萬用表和鉗形表的使用 | CP3567 | 該套件向?qū)W生和汽車技術(shù)人員傳授汽車環(huán)境中的故障查找技術(shù)。向?qū)W生提供了一系列清晰的工作表，這些工作表將帶他們使用Locktronics組件和基板進行一系列實踐練習。工作表從使用萬用表和電流鉗表測試每種類型的部件和進行基本測量的說明開始。然后引導學生使用萬用表和鉗形表等技術(shù)調(diào)試電路，如故障網(wǎng)格 |
| 電流、電壓、電阻、電容、連續(xù)性 | ||||
| 電壓降 | ||||
| 測試電阻器、電位計、燈泡、開關(guān)、繼電器、熱敏電阻、電池 | ||||
| 斷路故障 | ||||
| 短路故障 | ||||
| 接地故障和腐蝕故障 | ||||
| 查找技術(shù)和故障網(wǎng)格 | ||||
| 故障查找項目 | ||||
| LK2410 | 汽車發(fā)動機、發(fā)電機和充電系統(tǒng) | 電流-交流、直流、RMS | CP5937 | 該工具包使學生能夠研究電機和充電系統(tǒng)背后的技術(shù)。學生們首先了解電機結(jié)構(gòu)的基本知識，然后進行一系列實驗，幫助他們了解車輛充電系統(tǒng)的工作原理。本課程的一個關(guān)鍵主題是介紹示波器的使用和觸發(fā)示波器的簡單信號：交流、直流脈寬調(diào)制和單脈沖。適用于二級學生和技術(shù)人員。提供了完整的練習冊。該套件依賴于單獨訂購的HP2001 DC/無刷直流電機對。 |
| 電機原理 | ||||
| 發(fā)電機原理 | ||||
| 直流永磁電機、無刷三相電機、三相發(fā)電機 | ||||
| 半波和全波整流 | ||||
| 三相整流 | ||||
| 車輛充電系統(tǒng) | ||||
| 直流電源和紋波 | ||||
| 齊納二極管 | ||||
| 使用脈寬調(diào)制的直流電機控制 | ||||
| 示波器觸發(fā) | ||||
| 產(chǎn)生高壓 | ||||
| 在高壓系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)故障 | ||||
| LK1800 | 汽車ECU架構(gòu)和邏輯 | ECU的操作和結(jié)構(gòu) | CP8408 | 該套件允許學生使用預編程的微型ECU研究電子控制單元電路。學生們首先構(gòu)建一個具有輸入、繼電器和晶體管輸出的功能齊全的電子控制單元，并用它進行大部分學習。學生們在電子控制單元周圍構(gòu)建一個電路，從電子控制單元上的14個程序中選擇一個，然后完成提供的工作簿。該練習冊包括許多故障查找練習，以便學生了解如何診斷和解釋電子控制單元電路中的故障。適用于三級學生和技術(shù)人員。提供了完整的練習冊。 |
| 邏輯功能 | ||||
| 脈寬調(diào)制 | ||||
| 輸入和開關(guān) | ||||
| 傳感器-光、溫度、霍爾效應 | ||||
| 晶體管和繼電器輸出 | ||||
| 簡單的執(zhí)行器-電機和電磁閥 | ||||
| 光纖 | ||||
| ECU電路中的故障查找 | ||||
| LK5281 | 電池和高壓系統(tǒng) | 鉛酸電池技術(shù) | CP4880 | 該套件包括許多小型鉛酸和鋰離子電池，可用于形成具有不同電壓和電流能力的各種電池。學生圍繞這些電池構(gòu)建電路，并了解現(xiàn)代電動汽車中使用的電池電路，包括充電系統(tǒng)、升壓轉(zhuǎn)換器和降壓轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng)。學生構(gòu)建不同電壓和電流能力的電池，測量和表征電池性能，并測試電池。包括各種故障部件，以便學生了解蓄電池系統(tǒng)中的故障查找。學生還需要矩陣直流電機/無刷直流電機對（單獨提供，見HP2001）。適用于三級學生和技術(shù)人員。提供了完整的練習冊。 |
| 鋰離子電池技術(shù) | ||||
| 電池測試 | ||||
| 電池結(jié)構(gòu) | ||||
| 用小電池建造大電池 | ||||
| 充電系統(tǒng) | ||||
| 電池管理系統(tǒng) | ||||
| 電壓轉(zhuǎn)換器 | ||||
| 為直流電機供電 | ||||
| 為三相電機供電 | ||||
| 三相發(fā)電機 | ||||
| 電池系統(tǒng)中的故障查找 | ||||
| 電動汽車項目 | ||||
| HP2001 | 矩陣直流電機/無刷直流電機對 | / | / | 研究以下套件時需要無刷電機和直流電機：LK2410汽車電機、發(fā)電機和充電系統(tǒng)；LK5281汽車高壓電池電路。無刷電機充當三相發(fā)電機。我們通過控制PWM或電壓輸入來控制速度，這意味著該產(chǎn)品的行為有點像可變風速風力渦輪機或電動汽車中的電機。 |
| LK9155 | 汽車示波器培訓器 | 用規(guī)則正弦波和三角波觸發(fā)示波器，觸發(fā)的基本知識 | CP5950 | LK9155示波器培訓器旨在提供一個平臺，在該平臺上，汽車技術(shù)人員可以接受使用示波器捕捉和診斷汽車波形的培訓。該裝置能夠產(chǎn)生幾種基本波形，正弦、三角、方波，以及一些預先記錄的波形。該單元還生成CAN總線信號——高電平和低電平。 |
| 用不規(guī)則波形和雙通道波形進行徹底的觸發(fā) | ||||
| 練習用許多汽車波形觸發(fā)示波器，并從這些波形中進行測量 | ||||
| 捕獲CAN總線信號并對其進行解碼 | ||||
| LK0235 | CAN和LIN總線V3 | 基于PC的診斷 | 4套教程及配套軟件 | 該套件由6個MIAC NXT教育電子控制單元和配套的模擬車輛電氣系統(tǒng)的Locktronics板組成。該系統(tǒng)包括3個不同速度的CAN總線網(wǎng)絡：CAN便利總線、CAN傳動系總線、CAN OBDII總線和用于組合儀表的LIN總線。一個MIAC NXT執(zhí)行網(wǎng)關(guān)ECU的功能，網(wǎng)關(guān)ECU提供系統(tǒng)和OBDII掃描工具之間的通信。該系統(tǒng)可以與汽車傳感器搭配使用實現(xiàn)更強模擬。 |
| CAN和LIN總線系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器 | ||||
| CAN總線消息編碼 | ||||
| LIN總線信息編碼 | ||||
| ECU和車輛電路功能 | ||||
| 網(wǎng)關(guān)功能：CAN到LIN，LIN到CAN | ||||
| 啟動程序 | ||||
| J1939 CAN總線協(xié)議 | ||||
| OBDII功能 | ||||
| LK1142 | 汽車應用中的傳感與控制V3 | ECU結(jié)構(gòu)和功能 | CP7241 | 該解決方案介紹了基于我們的MIAC NXT控制器的電子控制單元（ECU）的作用。為學生提供了許多MIAC的預編程序，他們使用鍵盤和顯示器調(diào)用這些程序。然后，他們首先使用Locktronics組件，然后使用真正的汽車組件，在MIAC周圍構(gòu)建不同的輸入-過程-輸出電路。傳感和控制系統(tǒng)可以通過在系統(tǒng)中添加真實汽車傳感器來增強模擬 |
| 燈具和執(zhí)行機構(gòu) | ||||
| 晶體管輸出 | ||||
| 繼電器輸出 | ||||
| 數(shù)字輸入 | ||||
| 模擬輸入 | ||||
| 開環(huán)與閉環(huán) | ||||
| 控制直流電機 | ||||
| 控制步進電機 | ||||
| 故障查找電路設計 | ||||
| HP8256 | 汽車執(zhí)行器和傳感器附加 | 凸輪軸和曲軸子系統(tǒng) | 參照LK1142、LK0235套件 | 這組真實的汽車傳感器為傳感和控制以及CAN和LIN總線包提供了額外的功能。這些傳感器使學生能夠從Locktronics中的電子元件傳感器遷移到真正的汽車傳感器，并了解它們之間的區(qū)別。所有傳感器都安裝在一個堅固的不銹鋼支架上，支架上有4mm的連接器，可用于臺式安裝或安裝在帶T形螺母的40mm擠壓導軌上。所有傳感器都可用于傳感和控制V3（LK1142）以及CAN和LIN總線V3（LK0235）。 |
| 電子節(jié)氣門控制閥 | ||||
| MAF傳感器 | ||||
| 冷卻液溫度傳感器 | ||||
| 節(jié)氣門位置傳感器 | ||||
| 進氣溫度傳感器 | ||||
| 超聲波駐車傳感器 | ||||
| 爆震傳感器 | ||||
| 冷卻液液位開關(guān) | ||||
| 后燈組 | ||||
| 冷卻液液位傳感器 | ||||
| 排氣壓力傳感器 | ||||
| MI5550 | MIACNXT | MIAC NXT包括8個模擬或數(shù)字輸入、2個繼電器、6個晶體管輸出、3條CAN總線、一條LIN總線以及用于USB、藍牙、Wifi和LAN的連接。 | datasheet | MIAC NXT是一種教育電子控制單元，專門用于教授汽車學生如何使用ECU控制車輛中的電子系統(tǒng)。MIAC NXT提供了配套的操作系統(tǒng)或API，允許其由任何第三方編程系統(tǒng)控制，并與Flowcode Embedded和Flowcode App Developer兼容。 |
四、適用對象
Matrix子系列Locktronic下的汽車系列產(chǎn)品的目標用戶主要是車輛工程以及汽車相關(guān)專業(yè)的學生以及各大汽車制造商的新手及技術(shù)人員，套件配套的課程包含基礎、中級、高級，可以讓他們更體系的了解汽車電子相關(guān)信息。同時提高他們的動手操作就編程能力，提高學生及技術(shù)人員對于行業(yè)及技術(shù)的了解和熟練程度，達到實驗教學和培訓的要求。
五、功能特點
Matrix子系列Locktronic下的汽車系列產(chǎn)品具有以下功能特點：
1、體系完整且教學資源豐富免費：包含不同等級的套件和學習課程，且教程均可免費在官網(wǎng)獲取，可以滿足從新手到技術(shù)大牛，從基礎到中級再到高級的全系列學習和實操。
2、易于識別和學習：所以元器件均有電氣標識，易于對電路識別和全局掌控。
3、適合教育及培訓：Matrix專注于教育市場，所以硬件軟件均搭配完整的教學文件，包含電路圖、原理、實驗表格、教師注意事項等內(nèi)容。
4、貼合市場：Locktronic下的汽車系列產(chǎn)品都仿真實際汽車行業(yè)運用的電路及傳感器等器件，使得學生在真實環(huán)境下學習。
5、靈活且堅固：期間小巧且堅固，電路搭建和拆除方便，使用時限長。
6、 安全性：所以期間都有防觸電波保護，不會對學生造成任何傷害，確保培訓過程的安全性。
7、易于存儲：所以元器件都有專門的存儲箱配套提供，易于存儲保存。
六、效果預期
通過對Matrix子系列Locktronic下的汽車系列產(chǎn)品的學習和應用，預期達到以下效果：
1.提高學生的動手能力：學生在指導下進行汽車電子電路的搭建和模擬，如電機控制、充電系統(tǒng)、故障排查等，并通過示波器，電腦軟件、MIACNXT控制和分析。學生能夠在實驗過程中熟悉和掌握各種汽車電子技能，提高實際操作能力，同時提高分析問題的能力。
2.降低培訓成本：Matrix子系列Locktronic下的汽車系列產(chǎn)品及相關(guān)附件均為模塊化結(jié)構(gòu)，可以進行多種組合搭配，并且產(chǎn)品部件可重復使用，維護成本低，有助于降低汽車電子實驗教學和培訓的成本。
3.達到培養(yǎng)全能型學生及技術(shù)人員的目的：使學生從電路硬件到軟件編程控制，從基礎到高級，從簡單燈光到復雜充電系統(tǒng)，達到汽車電子全方位功能進行了解和掌握。
