传感器实训总结范文1
关键词：机电类；一体化；实训装置；应用
一、引言
目前，职业学校普遍存在着学生实践能力差的问题，这是由于在传统教育模式下，职业技校的理论与实践没有有机的结合在一起，导致理论教学与实践教学的脱节，学生在理论课中不能积极的投入，而老师的教学模式缺乏新意，导致学生在上课期间听不懂也听不下去，理论课达不到实际的效果。在实践课上，由于学生缺乏理论基础，对设备的结构设计、运行原理缺乏认知，只能盲目的操作。对于职业学校机电类的课程来说，在教学上需要有设备和理论作为基础，在此基础之上，教学老师还要想方设法的对教学内容创新，根据学生的实际情况，来设计教学的结构、内容、思路等，使教学达到学生能够学以致用的目的，因此就需要结合理论与实践的教学方法，使其有机的融合在一起，机电类课程结合了机械、PLC、传感等多项技术，在结构上大多是模块化，教学老师不仅要使学生熟练掌握设备操作，还要与《电气控制与PLC》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程相结合，因此，只有引入机电一体化实训装置和模块化生产线等设备，并积极探索理实一体化教学模式，才能提高了学生的实践动手能力和社会竞争力。
二、机电一体化实训装置的主要模块和基本构成
1、机电一体化实训装置的总体结构
机电一体化实训装置是职业学校根据学生的实际情况购进的机电一体化设备，来供学生实践课学习使用，提高学生的实践能力。机电一体化实训装置的结构一般包括电脑、PLC主机、变频器模块、电机模块、气动控制模块等，总体上来说是由硬件和软件构成，目前的机电一体化装置是模块化和开放式的结构，在教学的过程中，可以指导学生了解装置构造和拆卸、组装等技能的培训。
2、装置主要模块的基本组成
（1）PLC主机：采用了CPU226AC/DC/晶体管（24路数字量输入/16路晶体管输出）、两个RS-485通信口、EM222（8路数字量输出），在PLC的每个输入端均有开关，PLC主机的输入/输出接口均已连到面板上，方便用户使用。
（2）变频器模块：“采用西门子MM420变频器，三相380V供电，输出功率0.75KW。集成RS-485通讯接口，提供BOP操作面板；集成3路数字量输入/1路继电器输出，1路模拟量输入/1路模拟量输出；具备过电压、欠电压保护，电机过热保护，短路保护等。提供调速电位器，所有接口均采用安全插连接。”
（3）电机模块：包括三相交流异步电动机，步进电机和步进电机驱动器等。
（4）低压电器模块：配备了交流接触器、热继电器、电子式时间继电器、中间继电器、变压器、整流电路、能耗制动电阻、带灯按钮、断路器、熔断器、行程开关、组合开关、转换开关、速度继电器、磁性开关、急停按钮、复位按钮、自锁按钮等低压电器。
（5）气动模块：包括了静音气泵、单杆气缸、双杆气缸、气动手爪、单控电磁阀、双控电磁阀、旋转气缸等。
（6）传感器模块：具备了电感传感器、漫反射式光电传感器、对射式光电传感器、光纤传感器，可区分金属物料和非金属物料、不同颜色的物料。
（7）触摸屏与组态模块：配备了深圳步科EVIEWMT4200工业触摸屏和EV5000组态编程软件。
三、机电一体化实训装置的功能和机电类课程教学中的应用
1、机电一体化教学课程设计
根据教学计划和现在对机电类人才的要求，目前职业学校内主要开设的课程有：《机电一体化设备安装与维护》、《检测与传感技术》等关于机电一体化装置运行原理和设备介绍与实际操作的课程。从课程设置上要与实际操作相结合，学生能够学以致用，并熟练的掌握机电一体化装置的操作。
2、《电气控制与PLC》理实一体化教学思路
首先根据教学要求和设备特点编写教学讲义、课件等。其次组织学生到学校内部训练中心参观，对机电一体化有一个基本的了解；同时，配齐学生在学习电气控制时所用的设备，根据学生不同的特点，对学生进行分类教学，因材施教，激发学生的兴趣；最后制定好考核标准。
四、结束语
在职业学校中，对学生的教育首先要根据人才的要求和学生的实际情况开展教学工作，对于机电类的课程，在引入机电一体化实训装置的基础之上，集合理论与实践，使课程变得丰富多彩，学生提高了浓厚的兴趣，才能全身心的投入到学习中，对于教师而言，对机电一体化实训装置做好必要的知识储备和教学内容上的创新，帮助学生解决各种问题。不仅能够促进学生提高创新与实践能力，还能够提高教师自身的能力。
参考文献:
[1]方贵盛孙平.光机电一体化实训装置在机电类课程教学中的应用.电脑知识与技术2010.07
传感器实训总结范文2
关键词：直升机；电动负荷操纵系统；分析
引言
飞行员进行飞行训练，人感系统对训练水平的影响很大，高逼真度的杆力特性模拟，可以使飞行员体会到与上天飞行中一样的操纵“手感”，飞行员的操纵动作，驾驶技巧也能得到良好的锻炼。相反，如果养成错误的操作习惯，不但没有起到地面培训的效果，反而会在空中飞行中产生风险隐患。
典型的负荷系统是由弹簧、阻尼筒组成的机械式系统，当飞行员操纵驾驶杆产生位移时，弹簧拉伸或压缩，反馈到驾驶杆的作用力，即为操纵杆力。选择不同刚度的弹簧，即可改变操纵系统的杆力-杆位移梯度，而改变阻尼筒，即可改变驾驶杆自由运动时的振荡阻尼。电动负荷系统的电机代替了弹簧阻尼系统，由自动控制设备控制电机的力输出，通过控制软件的精心设计，可以模拟出弹簧阻尼系统的力学特性。
1 系统结构
直升机的机动飞行是绕着3条轴线来转动的：横轴、纵轴和立轴。它可以绕纵轴做横滚运动，绕横轴做俯仰运动，绕立轴做航向运动[1]。同其他航空器一样，直升机在正副驾驶位置也可以是双套操纵装置，而有些直升机的副驾驶操纵装置还会被设计成可拆卸的，以便满足飞行的需要（见图1）。
电动负荷操纵系统主要包括机械、电气两大部分，如图2所示。其中机械部分包括主动杆手柄、减速器、连杆、支撑件、外壳等；电气部分包括控制器、电机、力传感器和位移传感器。力传感器测量主动杆手柄上的飞行员操纵力，位移传感器测量当前主动杆手柄的位移及电机转子位置。控制器根据力和位移传感器的反馈信号以及设定的系统模型参数控制电机的输出扭矩，最终通过减速器给主动杆手柄提供相应的动力或阻力。控制器与主控平台之间通过RS422总线通讯，实时收发系统指令及工作状态[3]。
1.1 周期变距杆负荷系统
周期变距杆负荷系统俯仰姿态回路原理如图3所示，电动负荷系统通过力传感器、机械传动装置，与驾驶杆相连接。
周期变距杆负荷系统滚转姿态回路原理如图4所示，电动负荷系统通过力传感器、机械传动装置，与驾驶杆相连接。
1.2总距杆负荷系统
总距杆负荷系统如图5所示。
1.3 脚蹬负荷系统
脚蹬负荷系统如图6所示。
2 各部件主要功能
2.1 加载系统
加载系统主要为驾驶杆上输出杆力，使得飞行员感受到逼真的杆力特性。本论文研究的加载系统是以电能为能量源的力输出系统，即核心为电机输出的扭矩。因此，电机工作模式应为力矩模式，产生的力矩通过钢索滑轮组或减速器等传动机构后传送至操纵杆端产生力反馈效果[4]。
2.2 控制器
控制器也称为人感计算机，为嵌入式计算机。为实现杆力特性模拟的高逼真度，需要进行高速迭代计算。相关研究论文表明，控制器的采样频率应不小于2000Hz。
2.3 传感器
电动式操纵负荷系统中传感器主要包括力传感器与位移传感器。力传感器主要用来测量负荷系统实际输出的负载力信号，与人感计算机计算输出理论力信号进行比较，用来进行力反馈控制，提高系统的力控精度。位移传感器主要是测量飞行员操纵驾驶杆的位移行程，通过控制器采集来计算负荷系统输出力的大小。
3 系统工作原理
下面描述一下该系统工作时的运行原理：
如图7所示，当飞行员对驾驶杆施加操纵力时，驾驶杆产生位移，此时位移传感器采得的即为飞行员操纵位移信号。人感计算机通过AD板卡采集位移信号，根据力函数模型，进行杆力计算。计算得到的杆力，即作为力控信号进入负荷系统，同时，电机输出的力与力传感器采集的力进行反馈控制，即形成力跟踪控制。输出的力通过连杆机构反馈到驾驶杆上，即给飞行员提供了模拟的杆力特性。同时操纵负荷系统负责实时将操纵位移信号传送给主仿真计算机，参与飞行动力学解算。
4结束语
直升机电动负荷操纵系统是现代先进直升机模拟器的关键设备，利用该系统，可以模拟出不同类型直升机的人感特性，对行员训练，加深飞行员的感知有重要的提升作用。本文对直升机电动负荷系统的关键部件和系统工作原理进行了介绍，该研究内容对于今后的工程化研制有着指导作用，通过对该系统的深刻理解，为今后的设计工作奠定了坚实的理论基础。
参考文献
[1]陈康，刘建新.直升机结构与系统[M].北京：兵器工业出版社，2007.
[2]高正，陈仁良.直升机飞行动力学[M].北京：科学出版社，2003.
[3]齐潘国.飞行模拟器液压操纵负荷系统力感模拟方法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009.
传感器实训总结范文3
关键词：物联网专业；传感器技术；教学改革
当前，物联网在国内得到了广泛的应用，教师要针对物联网专业的人才培养目标来设计制定相应的课程，其中传感器技术课程是物联网专业的核心课程。以往高职院校的传感器技术这门课程在教学中过多地倾向于传感器原理的介绍，关于测量电路的分析以及传感器的应用实例也多为理论分析，实践机会较少。目前，大多数院校尝试对这门课程进行改革，笔者也针对传感器技术课程教学改革谈几点意见。
一、课程教学内容的调整
高职物联网专业更注重学生应用能力的培养。物联网应用以电子标签技术、传感技术、中间件技术及网络和移动通信技术为支撑。传感器是构成物联网的基础单元，是物联功能的前提，根据物联网专业的知识结构，传感器技术课程教学内容也需要更新。
1.课程内容主线的确定
目前传感器技术这门课程教学内容安排主要是两种：一种按传感器类别划分讲解测量原理，另外一种按被测量的类型来划分讲解测量原理及应用情况。传统的传感器种类已有几十种，并且新功能传感器还在不断推出，随着物联网的不断发展，新知识还要及时补充到课程里去。按照被测量的类别来划分教学内容更易于拓展学生的思维。提出一个被测量物后，教师可以提供几种典型的传感器，简要分析它们的测量原理，然后引导学生根据不同类别的传感器来思考相应的测量方案，分析几种方案的优缺点，考察传感器的工作特性。这样的教学内容安排更灵活，使学生明白传感器提供的是检测手段和方法。
2.光电传感技术
光电传感技术以光电传感器为核心器件，用光电的方法对某些物理量进行信息转换。近年来，光电传感技术发展较迅速，并且光电传感器与其他传感器相比，具有明显的优越性，是一种应用极其广泛的传感器件。物联网技术中较多使用光电传感器节点，所以在课程的教学内容中应加强光电传感技术的介绍，它主要包括典型光电器件、红外传感、激光传感、光纤传感、光栅传感及图像传感技术等方面的内容。
3.传感器网络与节点
物联网应用实现的是对感知获取的数据进行分析和处理后，能有针对性地对标的物进行连续控制、整体控制、动态控制、有效控制。它是一个完整的、流程化的全自动控制过程，因此用来感知数据的“感知层”作为物联网的底层应该做到“全面感知”。另外，智能传感器的开发和大量使用，导致了在分布式控制系统中对传感信息交换提出了许多新的要求，单独的传感器数据采集已经不能适应现代控制技术和检测技术的发展，取而代之的是传感器网络。物联网专业的传感器技术课程中需要重点讲解传感器网络，包括传感器网络的结构、信息交换体系、通信协议、OSI开放系统互连参考模型等都是需要补充的内容，其中无线传感网络、传感器节点的设计是教学重点。无线传感网络是由大量移动或静止传感器节点，通过无线通信方式组成的自组织网络，它的结构和应用是本课程中的重点。传感器节点的设计主要包括传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块设计。因为我院自主开发了物联网实验台，并且自行设计了几个典型的传感器节点，所以正好可以作为教学案例，让学生了解传感器节点的主要模块的功能和设计。
4.实训项目
以往的传感器技术课程中实训项目并不多，学校购买的传感器实验台以传统的传感器实验为主，现在学校新建立了物联网实验基地，其中包含物联网传感器实训室，新增了光电、红外、光纤、超声、图像、指纹等新型传感器，实训项目明显增加。另外，学校自主开发的典型传感器节点就可以作为“传感器网络”部分的实训项目。
二、整合教学方法，注重教学效果
采用以学生为主体、教师为主导的现代教学模式，发挥了学生的学习主体作用，利用情境、协作等学习环境激发学生的学习兴趣，挖掘学生的学习潜能和创新能力，最终达到使学生掌握知识和技能、提高综合素质的目的。
1.多种教学方法综合运用
课堂教学中，教师要改变单一的教学方式，结合多媒体、传感器实物来教学，淡化理论推导，注重应用实例。实训教学中，教师要采用“任务驱动”教学方法，基于学校已有的实训设备，安排典型“任务”，并引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列“任务”。在完成“任务”的过程中，培养了学生分析问题、解决问题的能力，大大提高了学生的学习效率。
2.细化考核方式
为提高教学质量，保证教学的有效性，教师必须全面了解教学目标的完成情况，并且以此为据及时调整教学过程。教师还应重视学生平时所学知识和能力的检查和测试，及时做好每个学生的学习情况记录，学生的总评成绩包括平时成绩、理论考核、实训考核。其中，理论考核的比例可适当降低，实训考核的比例要提高。
传感器实训总结范文4
1 课程基本情况
汽车电子控制系统属于一门交叉学科课程，集动力工程、车辆工程、计算机工程、自动化工程于一体的工程应用性技术课程[1]。将应用到发动机构造、发动机修理、内燃机学、汽车电子、微机原理、传感器技术和自动控制等课程技术知识。集理论性和工程实践性于一体，应用性与广泛性也同时存在；既是挑战，也是机遇。汽车电子控制系统课程教学大纲要求知道原理、会检测、会修理（不要求设计）。故要分清主次，把握重点。因而，在学兵已经熟悉发动机构造基础上，重点讲解（掌握）传感器技术，灌输（知道）内燃机学，介绍引进（了解）微机原理与自动控制。
2 课程教学对象分析
这门课程的训练对象是汽车新训技工电工班的学兵。其文化基础偏低，平均在初中毕业的水平；对传统教育（小学、初中、高中），学习兴趣低；年龄普遍偏小，平均在20岁左右，自律能力差，生活学习迷茫，没有目的性和方向性。有利因素：学兵年龄小，涉世浅，易接受新事物、新技术，对新鲜事物兴趣高。可塑性好，易被引导，激发学习兴趣。基于这样的现状，要正确有效引导，激发学兵的学习兴趣，课堂要多样化、动态化，教员个人技术魅力要提高，知识要形象化，实践要现场化；精心设计课程内容与实施方法，化整为零，防止课程包太大太难，产生畏难情绪；长期持续进行思想教育和行业激发，让学兵保持高度的学习热情；走进学兵生活，与学兵交朋友，多了解，多互动。因此，单利用传统的教学模式来训练学兵，是不可能达到预期的效果，必须采用多样的、直观的、形象的教学手段。
3 教学内容设计
3.1 课程内容知识与能力、素质结构
如图1所示，课程由电控概述、汽车用传感器、汽油发动机电子控制系统、柴油发动机电子控制燃油喷射系统和汽车电控防抱死系统组成，通过行业认知、部件知识和系统知识的学习，转化为行业认知能力、部件分析能力、部件检测能力、综合分析能力、综合检测能力和综合排除能力，最终形成运用汽车电子基本知识与汽车相关知识进行故障分析检测排除的能力的综合素质[2]。
3.2 教学重点与难点
1）教学重点。
①从整个课程而言，汽车用传感器（功用，使用，工作原理和检测方法）是本门课程的核心重点，也是学好汽车电工的基本技能和必须技能。
②汽车用传感器的重点是：热膜式空气流量传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；磁感应式曲轴位置传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；霍尔式凸轮轴位置传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；进气歧管绝对压力传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；氧化锆式氧传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；磁电式爆震传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；磁感应式车速传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；热敏电阻式温度传感器的原理、检测方法、故障判断与排除。
③系统分析与排除的重点是：汽油机喷油控制分系统；汽油机点火控制分系统；柴油机喷油量控制和喷油正时控制系统；ABS防抱死系统控制理论基础与工作过程。
2）教学难点。
①基础内容：基本电工理论（电感、电容、二极管和三极管的基本性质及应用）；发动机原理（点火正时与喷油量等对发动机工作的影响）。
②系统性的内容：电控系统硬件ECU的工作过程；汽油机控制逻辑；柴油机控制逻辑；ABS控制逻辑。
4 教学策略设计
4.1 教学思想
面向汽车电子控制系统故障诊断与排除，以发动机及制动系统工作需求为引导，以汽车用传感器和执行器原理知识、检测方法、故障分析、判断与排除为核心，通过技能牵引式教学模式使学兵掌握电控系统部件级故障的诊断与排除和系统级故障分析与排除。
4.2 教学内容组织
随着汽车技术和计算机控制技术的发展，汽车电子控制系统从数量和质量上都在进行着突飞猛进的革命性发展。而本教学课程学习的内容只是汽车电子控制系统里最主要最基础的3个分系统，而且这三个系统也在不断的升级和发展。因此，实时地跟进当前技术主流和找准未来发展方向也是提高教学效果的非常重要的一环。故本课程的教学内容组织时必须抓住经典车型、主要系统、主流部件为主要内容和教学重点，适当的扩展新系统和新技术，以提高知识的实效性，提高学兵学习的积极性，有助于学兵未来的再学习。因此，教学内容组织在依据课程标准的前提下，需要把握：
1）总体结构：总—分—总的形式。以课程标准为依据，将教学内容分为5大块：电控概述（总）；汽车用传感器（分）；汽油机电控、柴油机电控和ABS防抱死系统（总）。
2）将汽油机电控与柴油机电控比较讲解。一是汽油机是发动机电控的主体，对后期的柴油机学习有非常重要的基础和模板作用；二是在汽油机电控的基础上直接讲解柴油机有助于提高教学效率和学习效率，有利于知识的牢固性；三是进一步的复习和巩固汽油机与柴油机的构造与原理知识，对发动机的整体故障诊断与排除非常的有益。
3）重点讲解演示与自主实习相结合。汽车用传感器的原理、检测方法、故障判断与排除要重点讲解演示。如热膜式空气流量传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；磁感应式曲轴位置传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；霍尔式凸轮轴位置传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；进气歧管绝对压力传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；氧化锆式氧传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；磁电式爆震传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；磁感应式车速传感器的原理、检测方法、故障判断与排除；热敏电阻式温度传感器的原理、检测方法、故障判断与排除。其它类型的传感器进行自学了解和讲座形式进行学习了解。再结合其中的重点传感器进行相应的原理和检测的实习操作。
4）教学内容要面向世界面向未来。汽车电子控制系统发展非常的快，新系统、新器件、新技术等出现非常之快，必须要进行相应的跟进。因此，本课程安排不少于12学时（新能源汽车、节能技术、混合动力和纯电动汽车等）的课外讲座，具体根据情况安排在晚自习期间，邀请相应的专家或者教员进行讲授和交流，以扩大学兵的知识面，提高其学习兴趣，提高其对行业对专业的认同感和自信心。
4.3 教学模式、方法与手段
技能牵引式教学模式，即以锻炼提高学兵技能为牵引、为终极目标的任职教育教学模式。任何教学工作都以培养学兵任职技能为核心。基于这样的思想，立足汽车电子控制系统这门课程的课程特点和学兵的特点，考虑怎样将文字形式的知识转化为学兵的任职技能。在此，利用多媒体技术、计算机技术、信息技术、检测控制技术等先进技术手段将文字性知识图形化、图形性知识立体化、立体性知识动画化、动画性知识模型化、模型性知识实物化、实物性实践现场化、现场性实践技能化，再将技能理论化。易于教学，易于理解，易于学习记忆，加深理解，让学兵真正掌握属于自己的知识和技能。总体通过理论形象化、实践现场化和理实一体化这三条途径来实施这一教学模式。以提高教学质量、缩短教学时间；提高任职教育的针对性和有效性；降低入学门槛，减轻教员教学难度。
1）理论形象化。常规的汽车电子控制系统教学模式，主要采用文字与图片两种表达元素进行教学，存在抽象、难于理解、理论性过强等弊端。技能牵引式教学模式中一个最核心的教学方法手段就是理论形象化，尽量多的采用变换表达元素，采用文字、图形、动画、模型、实物、故障再现等现代高科技元素，提高教学的多样性与激励性。
2）实践现场化。改变以往的实验性实践，而要进行现场化的实践，尽量趋近工作现场，营造现场氛围。比如电控故障波形分析，采用OBDII技术，通过串口通信将信号波形采集到PC机，实现波形显示与分析，与实际中解码器检测波形完全一样。通过控制技术，将发动机故障设计成一个个可控的故障元素，随时再现故障现场，进行故障演示与现场的故障诊断。同时实现全教室同时进行检测同一发动机的同一故障。利用网络技术及远程桌面，还可多教室共享实验系统。
3）理实一体化。将本课程内容分成如下29个专题，进行专题式教学。对每个专题都是理论与实践的小组合，每项专题的组合达到“一次性记忆”的效果，防止“炒冷饭现象” [3]。这样符合大脑记忆规律，也遵循了遗忘曲线规律。
4）技能牵引式教学模式的效果分析。通过理论形象化、实践现场化和理实一体化这三条途径来实施这一教学模式。提高了教学质量、缩短了教学时间；提高了任职教育的针对性和有效性；降低了入学门槛，减轻了教员教学难度；提高了教研水平，推动了教学软硬件建设。通过近三年的统计数据显示，理论教学效果提高了11.11%，实践教学效果提高了26.98%。而且，减少了理论课上对具体实践知识的抽象分析，减少了实践课前对理论知识的重复回顾。教学时间减少了约33%。
5 课程教学评价与考核
5.1 教学活动信息反馈形式与渠道
信息反馈形式与渠道主要有：开课前下队和召开教学联席会，全面了解学兵的基本情况及前期课程学习情况；课程教学中期召开教学联系会，及时把握调整教学方法手段；课程结束后召开总结性教学联席会，全面掌握本课程的教学效果，进行必要的总结经验教训；课间休息期间与学兵交流，与课代表实时贪心交流反馈；通过完成平时作业、随堂测验实时了解学兵对知识点的把握情况；通过辅导答疑个别了解；实习课上提问交流；与队干交流等。
5.2 课程评价策略
课程教学评价以课程标准知识、能力、素质标准为依据。课程教学期间，课内以随堂作业，课堂提问，平时测验，实习测评等形式作为形成性评价；课程结束考试作为总结性评价；课外以大作业和日常表现等形式作为参考性评价。
5.3 课程考核方式
理论测试40%；实习测评30%（实习操作20%和实习报告10%）；表现评价（随堂测试10%、平时作业10%、大作业5%和日常表现5%）。
参考文献
[1]刘子荣.电控发动机构造与维修课程教学探讨[J].广西教育，2009（11）：107-108.
[2]董辉.汽车电子技术与传感器[M].北京：北京理工大学出版社，1995.
传感器实训总结范文5
关键词：短跑训练 设计 效果
中图分类号：G8 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-0-02
每次短跑的技术革新或是每次训练设备的改进，又或者是比赛场地的升级，都能促进短跑成绩的提高。比如1936年起跑器的使用，是短跑成绩的第一次飞跃；1968年美国3M公司在墨西哥第奥运会上首次铺设的塑胶跑道；以及跑鞋的不断改进，都不断刷新着世界短跑记录。我国短跑主要靠传统的方式进行专项训练，如拖拽配重、人工踢拉橡皮条、固定跑等，主要依靠教练肉眼观察改正运动员的错误动作，人为干扰因素过多，无法体现竞赛时的真实情况。国外的短跑训练器械比较多，比如拖拽专门减速伞跑，肘膝关节固定橡皮条人工拖拽跑，踝关节可调斜坡板练习器。而我国的短跑成绩一直不理想，中国的短跑技术和训练手段都存在一些问题，通过调查了解，深感改善训练的器材和手段的迫切。短跑是一项由高速率的“摆动―扒地”动作产生最高位移速度的周期性运动，其突出特征是创造最高速度。在通过对短跑运动员跑步时腿部力量大小与方向进行分析的基础上，研究与开发一种专业短跑训练机，使运动员能够发展最佳速度力量，使教练可以更加科学的调整运动训练的方式方法，更好地挖掘运动员的潜力，为提高运动成绩提供科学的训练器材。
1 专业短跑训练机的总体设计
虽然现在有一些健身跑步机，但它与专业跑步训练机有很大差距，而现代短跑运动技术崇尚的核心是如何利用人体自身的运动技能来创造最大的专项运动速度，而非采用大负荷训练来获取很大的绝对力量。因此迫切需要一款专业短跑训练机为运动员的训练和教练的指导提供科学的训练手段和方法。美国MORDIC TRACK公司以传统的跑步机为原理，结合滑雪训练的要求，研制了新型滑雪训练器等。从国内乔山跑步机、格林电动跑步机等的结构和功能，和运动员拖拽配重训练，在此基础上得了些启发希望能够研制一种对短跑训练有辅助作用的跑步机。结合训练短跑运动员的实际需要，确定阻尼跑步机的基本功能。如图1所示。
图1 专业短跑训练机示意图
1.1 跑步训练机理
传统的体育运动训练大多遵从“三从一大”训练原则，“三从”是从难、从严、从实战出发，“一大”是坚持大运动量训练。现在要强调科学训练，设计这款专业短跑训练机的着眼点是遵循“三从一大原则”中从实战出发的原则，尽可能使设计的辅助训练和比赛时的动作相近，在通过对短跑运动员跑步时腿部力量大小与方向进行分析的基础上，利用运动员的后蹬力驱动跑步机，并且通过拉力传感器测出运动员的后蹬力。从而调整规范运动员的跑步动作，发挥最佳速度力量，提高短跑运动员训练效率，为教练员更加科学的调整运动训练的方式方法，更好地挖掘运动员的潜力，提高运动成绩提供科学的训练器材。运动员获得向前的反作用力是跑动的唯一动力，不论是积极趴地技术还是以前强调的后蹬技术都是为了获得向前的动力，至于哪种技术更合理，必须的科学的方法来计量。通过拉力传感器的数据就可以看出哪种动作、多大步幅、多大步频能产生最大的驱动力，更适合中国运动员或者某一个运动员，这样就比凭感觉或者简单的模仿外国运动员的技术更加科学。通过对运动员每天的数据测定，还可以反映运动员的生理周期，避免了通过采血样化验分析运动量测控方便卫生安全，为运动员提高运动成绩提供科学的训练器材。
1.2 短跑专业短跑训练机设计
短跑专业短跑训练机总体设计；本设计分为两部分，一部分是机械部分、另一部分是跑步数据的采集、分析处理和显示系统。机械部分包括传动系统、阻尼系统，传动系统包括两个转动轮、皮带构成和支撑板。跑步数据的采集、分析处理和显示系统包括硬件部分和软件部分。
2 短跑专业短跑训练机机械部分设计
跑步机机械部分由前滚筒组件、后滚筒组件、中板组件、阻尼调节组件、张紧组件、跑步带等六部分组成。前滚筒和后滚筒组件的轴固定安装在跑步机基架上，跑步机运转时，滚筒围绕中心轴转动，用此安装方法可以提高滚筒运转速度，同时也可增加支撑力。中板组件由6个小托辊、盖板和加强筋组成，使用时主要有小托辊和加强筋共同承担支撑力，托辊和盖板结合使用减少跑步带磨损。阻尼调节组件通过螺纹无级调节阻尼器距离驱动辊距离，来调节阻尼器对驱动辊的作用力大小，锻炼者根据个人情况选择阻力大小，达到更好的锻炼效果。张紧组件主要用于保护跑步带，通过调节跑步带松紧来延长跑步带寿命，由于使用螺纹无级调节，不受跑步带变形大小局限。跑步带可以选择尼龙带也可以选择橡胶，根据使用情况自行选择。如图2所示。
3 跑步数据的采集、分析处理和显示系统
3．1 系统控制电路的硬件设计
根据功能要求确定微控制STC89C51RC、USB接口芯片PDIUSBD12、外部存储器AT28C256、拉力传感器（TJL_1S型）等，利用ProtelE画出跑步机控制系统的原理图，确定了硬件方案的可行性。以微处理器为核心，辅以相应的电路，以实现对信号的采集和控制；硬件设计中采用模块化的设计思想，提高研发产品的通用性，缩短开发时间，降低开发的风险。具体分为七大模块：信号采集模块、显示模块、键盘管理模块、外部存储模块、USB接口模块、时钟模块、报警模块。原理框图如图3所示。
1）数据采集模块。数据采集模块主要有拉力传感器和AD转换芯片组成。为测量运动员的后蹬力量，选用蚌埠d光测控仪表厂生产地拉力传感器（型号：TJL_1S），测力范围：0～200 kg，输出标准电压0～5 V。数模转换芯片选用AD678，12位精度的AD转换芯片，通过数据采集模块把后蹬力量的模拟信号转换成数字信号传送给微控制器。
图2 跑步机机械部分（拆下皮带）
2）微控制器，系统的核心部件，实现系统的智能控制。
图3 硬件模块设计原理框图
3）键盘管理模块。用户可方便的对系统进行控制，如复位、消音、数据清零、调整时间等。由于微控制器I/O口线有限。本系统选择PCF8574对I/O口串行扩展。
4）显示模块。通过时钟芯片PCF8583，为系统提供可靠的实时记录时间。通过液晶屏显示力量数据和时间。
5）USB接口模块。实现数据转存或直接与计算机连接。
3.2 系统控制电路的软件设计
8051系列的单片机支持汇编和C语言，汇编语言是单片机开发的低级语言，具有程序执行效率高、占用内存容量小、实时性较好等优点。考虑到本系统对于实时性要求较高、同时程序并不太复杂，因此采用汇编语言。整个控制系统的软件部分采用模块化的设计思想，首先根据产品功能的要求明确整个控制系统的工作流程，设计出主程序的流程图，再根据各项功能设计出各个子程序，以此完成对整个系统的控制，控制系统主程序的流程图如图4所示。
软件部分可以分为以下几个主要子程序：键盘中断子程序、时钟中断子程序、AD转换子程序、U盘管理子程序、显示子程序、报警子程序等。各子程序的功能简介如下。
1）键盘中断子程序：读键盘，响应按键相对应的功能。2）时钟中断子程序：提供整个程序中需要的中断定时。3）AD转换子程序：将采集到的拉力传感器的输出值进行AD转换并保存。4）U盘管理子程序：将保存在EEPROM中的数据按时间顺序转存到U盘中。5）显示子程序：实时显示记录的数据。6）报警子程序：当EEPROM容量不足时报警，提醒用户及时转存数据。7）PC机上编写LabView程序，读取U盘数据，以图形方式显示，方便教练观察运动员跑步时的发力情况以及比较准确推测运动员的生理周期。训练数据显示及处理界面如图5所示。
4 结语
本研究与设计的专业短跑训练机可以模拟真实的跑步环境，对运动员跑步动作的步频、步幅、发力时机，进行整体的技术训练，纠正多余的错误动作，并在跑步机上不断的进行反复训练，达到对运动员技术动作的分解与定型。对于不同运动员训练的特殊需要，教练根据运动员跑步过程中的发力情况，调节跑步机的阻尼大小，以便对其动作进行改进，并可对运动员长期的训练进行记录，以此总结出各个运动员的生理周期，更好的调整制定训练计划，提高训练效果。
图4 控制系统主程序的流程图
图5 训练数据及处理界面
参考文献
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[2] John C.Hannon.Wartenberg Part 3：Relaxation training，centration and skeletal opposition：A conceptual model[J].Journal of Bodywork and Movement Therapies，2006，10（3）：179－196.
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[6] 张彦龙，马志君，于潇.跑步机坡度与运动时膝关节力学关系分析[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2011（1）.
传感器实训总结范文6
关键词：设计方案；物联网实训系统；科研平台
中图分类号：TP393
1 物联网的背景
物联网通过各类感知信息传感设备，基于互联网、无线网按一定的通讯方式或传输协议实现物与物之间的信息交换。物联网可分成三个层次结构，感知传感层、网络通信层和计算应用层，感知传感层通过射频识别技术或传感器技术等来获得物质世界所体现的各类信息，并与移动互联网技术、移动通信技术等进行信息的传输与交换，并且采用智能终端等计算设备对所得到的各类信息进行处理与分析，从而提升对物理世界的感知，实现智能化的决策和系统控制。
物联网通过射频、红外感应、GPS、激光等信息传感设备，按预先设定的协议，把物与移动互联网进行连接，实现信息的交换与通信，达到对物体的智能定位识别、跟踪监控或管理的目标。物联网不仅仅提供了具有感知能力的传感器，其本身的核心控制部分一般都是具有智能处理的能力的CPU，能够对物体实施智能控制，充分利用云计算、模式识别等各种智能技术，将从感知端获得的海量数据信息进行分析、加工和处理，以适应不同客户的不同需求，应用于工农业、服务外包业、交通运输、家居等几乎所有的领域。
2 建设物联网实训系统的目标
2.1 教学目标
物联网技术面向现代信息处理技术，培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与科技开发及研究方面的高技能工程技术人才。可以培养学生合理的知识结构、具备扎实的专门知识和技能以及较强的创新实践能力。通过基础课程教学结合实训室的实验和实训，让学生充分动手，接触各种无线有线通讯技术和实际训练，提高学生的动手能力，积累实践经验，从而整体上提高水平。
2.2 科研目标
物联网把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理；是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。物联网实训系统将构建射频识别、无线传感器网络、移动通信、嵌入式系统等多种技术平台，及针对智能家居、物流管理、智能农业等的融合应用，为科研人员进行底层的技术研究开发提供环境平台支持，并为开展具体行业应用及交叉学科的研究提供技术条件，进一步提高学校在物联网领域的科研水平。
2.3 提高竞争力的目标
培养能够系统地掌握物联网的相关理论、方法和技能的高级工程技术人才。学生毕业后主要就业于与物联网相关的企业、行业，从事物联网的通信架构、网络协议和标准、无线传感器、信息安全等的设计、开发、管理与维护，也可在高校或科研机构从事科研和教学工作。
3 物联网实训系统的设计方案
3.1 设计思想
物联网实训室集教学、实训、创新、演示和研发功能于一体，作为整个学校物联网的中心，亦可作为多个学科的实训基地。具有如下特色：
（1）满足基本的教学要求，通过教师指导，学生利用可用模块搭建自己的物联网硬件实训平台，提高学生的动手能力，搭建软件环境，了解Android和Linux系统环境下的程序设计与开发，建立嵌入式交叉编译环境，掌握Java、C等各种开发语言。物联网实训室将提供多种技术，以物联网体系结构来划分为传感器技术、RFID标签与读写技术、无线传感网、Zigbee、WiFi、GPRS、蓝牙等，以及各种技术间的综合应用。
（2）采用控制模块化的设计模式，可根据实际需求选配各种模块组建实训环境，采用模块化的设计，掌握简单的驱动加载过程，如红外感应驱动等模块的编写，提供多种模块化的配套模块。
（3）便于扩展与开放。各模块化的产品提供可融合的开放接口，各模块设备间可灵活组合，设计独特的开发式系统，可根据独特的设计及应用，融合各种技术，进行创新实践与教学，让学生具备综合扩展与使用能力。
（4）易操作性，方便教学与实验。物联网实训室采用一体化的操作平台，即采用工作台+模块化设备的方式，为教师教学以及学生实验提供方便的操作环境，而且提供集成监控屏幕、各种传感器、执行器件、跳线、开关、监控仪表、串口插槽等，对操作台上的所有元器件，均提供便利的插口，便于操作。
3.2 实训系统的组成
（1）物联网综合嵌入式教学科研平台。物联网综合嵌入式教学科研平台，整合近年来物联网技术方向总体软硬件的资源，面向高校物联网专业应用和物联网相关实验室建设的综合实验平台。系统以强大的ARM11网关为核心，板载丰富的主流物联网技术通讯模块资源，包括ZigBee无线传感器网络模块、RFID射频读卡模块、Bluetooth蓝牙通讯模块、GSM/GPRS通讯模块。扩展模块种类多样，涵盖了声、光、电、力、热、磁等各式各样的传感器和各种通讯技术。
（2）物联网智能泊车实训系统。物联网智能泊车实训系统结合RFID技术、zigbee技术、传感器网络技术、Android技术、数据库技术模拟实现实际停车场智能泊车系统。通过物联网智能泊车系统能够促使学生了解物联网在停车场等现实场所的应用，促进学生对物联网学习的兴趣。
系统采用模型化方式搭建，安装拆卸方便简洁，采用现场应用型RFID读写器、摄像头，配合缩小型闸机、停车位及仿真遥控车真实模拟从进入停车场自动打卡、拍照、开关闸机、停车到离开停车场打卡计费、拍照、开关闸机的一系列智能过程，采用zigbee控制闸机及停车位状态检测，避免了有线连接的繁琐，采用zigbee进行停车位状态检测，通过扩展zigbee的数量扩展停车位的数量。
（3）智能家居实训系统。智能家居系统包含智能安防和智能家居，智能家居系统把握物联网的本质通过对物体的控制最终实现物-物相连。智能家居系统配备ZigBee遥控套件+智能遥控开关的组合体。智能门禁系统，要求由门禁主机、电插锁、电源、按钮、卡片、钥匙扣等，支持指纹门禁功能以及支持远程控制等功能。智能开关利用遥控的方式控制家电和各种家用电器，并最终汇总到智能网关当中，进行总体控制和手机控制，完全满足智能家居的概念。
物联网智能网关完全的门禁、电源开关、温度监测、气体监测、家电控制、灯光控制等集中控制系统；控制端可多样化，支持android等手机操作系统对家具进行控制以及使用触控屏等终端连接到智能网关对家居进行控制。
4 结论
利用主控中心平台，能为构建真实物联网网络环境提供硬件与软件支撑，支持多台设备进行堆叠控制，满足学生并发做不同物联网层的物联网实验；是扩展物联网教学产品的必要硬件之一，可以后期扩展物联网安全、物联网网络技术、物联网传感技术、物联网接入技术的硬件设备。提供实验室内部网络访问和Internet访问两种访问方式，能够实现远程关闭各个设备的功能；平台必须提供信息管理采用冗余备份与还原技术，可随时对整个实验室的信息进行一键式备份、还原技术；支持系统参数、系统状态、系统服务的远程管理。实时监控设备的运行状态。
参考文献：
[1]刘向辉.基于物联网的实训室建设研究[J].物联网技术，2013，07.
[2]潘雷.高职物联网实训中心建设[J].电子商务，2013，08.
