CN101846117A - 液压缸性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压缸性能测试装置，包括内部嵌入有控制液压缸性能测试程序的微控制器芯片、分别与微控制器芯片相连的显示芯片、存储芯片、看门狗芯片、采集外部传感器信号的模/数转换芯片、数/模转换芯片、串口通信芯片和外围电路，模/数转换芯片外接有用于采集多路信号的信号调理器，数/模转换芯片外接有接收并处理给定信号和颤振信号用于反馈的伺服控制器。本发明不仅结构简单、自动化程度高、成本降低，而且能够实现即插即用、程序编制简单、测试操作难度降低、适合所有液压缸性能测试。

Description

液压缸性能测试装置

技术领域

本发明涉及液压元件测试技术领域，特别是涉及一种液压缸性能测试装置。

背景技术

液压缸是液压系统中的关键元件之一，在工业生产中有着广泛的应用，其性能的好坏对整个液压系统有直接而重要的影响。由于液压缸一般工作于恶劣生产环境下，负荷大、工作时间长、响应速度快，因而容易出现故障。一旦液压缸出现故障而没有得到及时准确的测试和维修更换，轻则影响生产，重则导致安全事故，因此对液压缸性能进行测试非常重要。

目前对液压缸的测试主要存在以下几个方面的问题：

1、自动化程度低：目前普遍采用数据采集卡作为计算机系统和液压缸系统之间的信号转换装置，无法对转换的信号直接进行分析处理，信号分析处理功能必须由计算机辅助测试软件完成，一旦脱离计算机系统就无法完成液压缸性能测试任务。

2、结构复杂、成本高：对液压系统中的压力、流量、位移、温度等传感器信号进行显示时需要外接昂贵的二次仪表，多个仪表功能分散，从而使得整个测试系统结构复杂、成本高。

3、无法实现即插即用，使得计算机辅助测试工作复杂：数据采集卡在使用时需要安装在主机的主板上并安装驱动程序，在计算机辅助测试软件编制时还要调用数据采集卡的各种应用程序接口函数，无法实现即插即用，使得计算机辅助测试工作复杂。

4、无法实现对所有液压缸性能测试的任务：不同型号的液压缸的参数测量范围不同，报警门限值也不一样，采用二次仪表的方式难以对仪表参数进行调整，无法实现对所有液压缸性能测试的任务。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种结构简单、自动化程度高、成本降低、能够实现即插即用、程序编制简单、测试操作难度降低、适合所有液压缸性能测试的液压缸性能测试装置。

本发明提供的液压缸性能测试装置，包括内部嵌入有控制液压缸性能测试程序的微控制器芯片、分别与微控制器芯片相连的显示芯片、存储芯片、看门狗芯片、采集外部传感器信号的模/数转换芯片、数/模转换芯片、串口通信芯片和外围电路，模/数转换芯片外接有用于采集多路信号的信号调理器，数/模转换芯片外接有接收并处理给定信号和颤振信号用于反馈的伺服控制器。

在上述技术方案中，所述模/数转换芯片的通道A/D0～A/D6分别与信号调理器的压力PA、压力PB、压力PP、压力PT、流量Q、位移S、温度T端口相连接。

在上述技术方案中，所述数/模转换芯片的通道D/A0、D/A1各外接一个伺服控制器。

在上述技术方案中，所述串口通信芯片的COM端口外接有计算机。

在上述技术方案中，所述外围电路包括报警电路，所述报警电路包括蜂鸣器、三极管Q1和可变电阻R1，蜂鸣器的正极与三极管Q1的集电极相连，负极接地；三极管Q1的基极与可变电阻R1的调整端相连，发射极与+5V电源相连，可变电阻R1的一端与+5V电源相连，另一端与微控制器芯片的引脚P2.7相连。

在上述技术方案中，所述外围电路包括发光二极管D1，发光二极管D1的正极通过限流电阻R2与+5V电源相连，负极与微控制器芯片的引脚P3.7相连。

与现有技术相比，本发明的优点具体表现在以下几个方面：

1、液压缸性能测试仪具有实现数据采集、数据分析、数据显示、参数设置、安全报警和数据通信功能，可脱离计算机系统实现液压缸性能测试功能，自动化程度高。

2、微控制器中的控制程序和显示芯片完成数据分析、数据处理和数据显示任务，无须再外接二次仪表，实现了数据采集卡和多个仪表功能的集成，结构简单、成本降低。

3、微控制器中的控制程序、模/数转换芯片、数/模转换芯片和串口通信芯片完成数据采集和数据通信任务，无须外接数据采集卡，实现了即插即用功能，因此计算机辅助测试软件无须调用复杂的数据采集卡驱动程序，简化了程序编制任务，降低了测试操作难度。

4、液压缸性能测试仪带有参数设置、参数修改和参数保存功能，通过按键操作即可针对不同型号的液压缸调整测试系统参数，适合所有液压缸性能测试任务。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为控制程序的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述：

参见图1所示，本发明提供的液压缸性能测试装置，包括内部嵌入有控制液压缸性能测试程序的微控制器芯片3、分别与微控制器芯片3相连的显示芯片1、存储芯片2、看门狗芯片8、采集外部传感器信号的模/数转换芯片4、数/模转换芯片5、串口通信芯片6和外围电路，其特征在于：模/数转换芯片4外接有用于采集多路信号的信号调理器，数/模转换芯片5外接有接收并处理给定信号和颤振信号用于反馈的伺服控制器10。模/数转换芯片4的通道A/D0～A/D6分别与信号调理器的压力PA、压力PB、压力PP、压力PT、流量Q、位移S、温度T端口相连接。数/模转换芯片5的通道D/A0、D/A1各外接一个伺服控制器10。串口通信芯片6的COM端口外接有计算机9。外围电路包括报警电路，所述报警电路包括蜂鸣器7、三极管Q1和可变电阻R1，蜂鸣器7的正极与三极管Q1的集电极相连，负极接地；三极管Q1的基极与可变电阻R1的调整端相连，发射极与+5V电源相连，可变电阻R1的一端与+5V电源相连，另一端与微控制器芯片3的引脚P2.7相连。外围电路还包括发光二极管D1，发光二极管D1的正极通过限流电阻R2与+5V电源相连，负极与微控制器芯片3的引脚P3.7相连。按键K1一端与看门狗芯片8的引脚MR相连，另一端接地；按键K2～K6的一端分别与微控制器芯片3对应的引脚P3.2～P3.6相连，按键K2～K6的另一端接地；显示芯片1的引脚DB0～DB7分别与微控制器芯片3对应的引脚P0.0～P0.7相连；看门狗芯片8的引脚RESET、WDI分别与微控制器芯片3的引脚RESET、P2.6相连；存储芯片2的引脚SCL、SDA分别与微控制器芯片3的引脚P1.6、P1.7相连；模/数转换芯片4的引脚CS、I/O、DI、DO分别与微控制器芯片3的引脚P1.2、P1.3、P1.4、P1.5相连。数/模转换芯片5的引脚DIN、SCL、CS分别与微控制器芯片3的引脚P2.0、P2.1、P2.2相连，数/模转换芯片5的通道D/A0、D/A1外接伺服控制器10；串口通信芯片6的引脚TI、RI分别与微控制器芯片3的引脚TXD、RXD相连。

本发明实施例中，微控制器芯片3的型号为AT89S52、显示芯片1的型号为OCMJ8×15B、存储芯片2的型号为AT24C02、看门狗芯片8的型号为MAX813L、模/数转换芯片4的型号为TLC2543、数/模转换芯片5的型号为TLV5618、串口通信芯片6的型号为MAX3232。

本发明实施例的工作原理详细阐述如下：

微控制器芯片3内部嵌入有控制程序，控制程序通过模/数转换芯片4采集外部传感器信号，通过数/模转换芯片5将给定信号和颤振信号传递给伺服控制器10，通过串口通信芯片6和计算机9连接。存储芯片2内存有系统参数，通过按键K2～K6实现系统参数的设置、修改和保存功能。所测试的液压缸性能参数显示在显示芯片1上。看门狗芯片8提供上电复位和超时复位功能，蜂鸣器7、三极管Q1和可变电阻R1共同构成报警电路，当测试参数超出所设置的系统参数时报警。液压缸系统中电液伺服阀的压力PA经压力传感器传送至信号调理器，转换为0～+5V范围内的标准电压信号后连接模/数转换芯片4的A/D0通道；电液伺服阀的压力PB经压力传感器传送至信号调理器，转换为0～+5V范围内的标准电压信号后连接模/数转换芯片4的A/D1通道；电液伺服阀的压力PP经压力传感器传送至信号调理器，转换为0～+5V范围内的标准电压信号后连接模/数转换芯片4的A/D2通道；电液伺服阀的压力PT经压力传感器传送至信号调理器，转换为0～+5V范围内的标准电压信号后连接模/数转换芯片4的A/D3通道；电液伺服阀的流量Q经流量传感器传送至信号调理器，转换为0～+5V范围内的标准电压信号后连接模/数转换芯片4的A/D4通道；液压缸的位移经位移传感器传送至信号调理器，转换为0～+5V范围内的标准电压信号后连接模/数转换芯片4的A/D5通道；系统油温经温度传感器传送至信号调理器，转换为0～+5V范围内的标准电压信号后连接模/数转换芯片4的A/D6通道。

参见图2所示，控制程序的主流程为：

S1：初始化微控制器芯片3、显示芯片1、模/数转换芯片4和数/模转换芯片5；

S2：读取存储芯片2中存储的系统参数；

S3：开启微控制器芯片3的中断，允许接收按键K2～K6中断和串口通信中断；

S4：开始无限循环；

S5：设置时限，启动看门狗芯片8；

S6：判断程序循环运行一次所用时间是否超出时限；若是则返回到S2，否则进入下一步；

S7：读取模/数转换芯片4中的通道A/D0～A/D6的输入信号，向数/模转换芯片5的通道D/A0输出给定信号，向数/模转换芯片5的通道D/A1输出颤振信号，同时将通道A/D0～A/D6的输入信号和通道D/A0～D/A1的输出信号发送到串口通信芯片6的COM口并在显示芯片1上显示；

S8：判断S7中通道A/D0～A/D6的输入信号是否超出S2中的系统参数；若是则蜂鸣器7报警，然后进入下一步，否则直接进入下一步；

S9：判断是否产生了串口通信中断，若是则接收计算机从COM口传来的信号，经串口通信芯片6传给微控制器芯片3，然后进入下一步，否则直接进入下一步；

S10：判断是否产生了按键K2～K6中断，若是则对按键中断进行处理，然后返回S2，否则返回S5。

本发明液压缸性能测试仪的工作过程是：

通电后，控制程序执行初始化操作，读取存储芯片2中所设置的系统参数，打开中断，然后进入无限循环状态。在循环过程中，首先开启看门狗芯片8，该芯片8执行上电复位和超时复位功能。如果系统掉电或在规定1.6s时间内未执行完程序循环，则看门狗芯片8强制系统重新启动。液压缸系统中的传感器信号经信号调理后，由模/数转换芯片4的通道A/D0～A/D6接入。控制程序所产生的给定信号经数/模转换芯片5的D/A0通道传送至伺服控制器，用于驱动电液伺服阀按给定的信号动作；控制程序所产生的颤振信号经数/模转换芯片5的D/A1通道传送至伺服控制器，用于提高电液伺服阀的响应能力。

模/数转换芯片4的A/D0～A/D6通道和数/模转换芯片5的D/A0～D/A1通道的信号同时送显示芯片1显示，并送往串口通信芯片6的COM口。如果计算机与串口通信芯片6的COM口相连，则可通过计算机辅助测试软件接收这些信号，由计算机辅助测试软件实现绘图、分析和存储等功能。控制程序还要将模/数转换芯片4的通道A/D0～A/D6和数/模转换芯片5的通道D/A0～D/A1的信号与所设置的系统参数进行比较，分析是否超出了规定范围。如果超出范围，则启动蜂鸣器7报警。当计算机辅助测试软件需要向所述的液压缸在线监测装置传递数据时，可以产生串行中断，此时可从通过串口通信芯片6的COM口接收外部信号。控制程序还要检测用户是否执行了按键K2～K6操作。若按下了K1键，则控制程序重新启动；若按下了K2键，则控制程序进入系统参数设置界面；若按下了K3键，则保存当前系统设置参数并重新启动控制程序；若按下了K4键，则将当前的系统参数自增1；若按下了K5键，则将当前的系统参数自减1；若按下了K6键，则将当前的系统参数向后移动一项。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种液压缸性能测试装置，包括内部嵌入有控制液压缸性能测试程序的微控制器芯片(3)、分别与微控制器芯片(3)相连的显示芯片(1)、存储芯片(2)、看门狗芯片(8)、采集外部传感器信号的模/数转换芯片(4)、数/模转换芯片(5)、串口通信芯片(6)和外围电路，其特征在于：模/数转换芯片(4)外接有用于采集多路信号的信号调理器，数/模转换芯片(5)外接有接收并处理给定信号和颤振信号用于反馈的伺服控制器(10)。

2.如权利要求1所述的液压缸性能测试装置，其特征在于：所述模/数转换芯片(4)的通道A/D0～A/D6分别与信号调理器的压力PA、压力PB、压力PP、压力PT、流量Q、位移S、温度T端口相连接。

3.如权利要求1所述的液压缸性能测试装置，其特征在于：所述数/模转换芯片(5)的通道D/A0、D/A1各外接一个伺服控制器(10)。

4.如权利要求1所述的液压缸性能测试装置，其特征在于：所述串口通信芯片(6)的COM端口外接有计算机(9)。

5.如权利要求1所述的液压缸性能测试装置，其特征在于：所述外围电路包括报警电路，所述报警电路包括蜂鸣器(7)、三极管Q1和可变电阻R1，蜂鸣器(7)的正极与三极管Q1的集电极相连，负极接地；三极管Q1的基极与可变电阻R1的调整端相连，发射极与+5V电源相连，可变电阻R1的一端与+5V电源相连，另一端与微控制器芯片(3)的引脚P2.7相连。

6.如权利要求1所述的液压缸性能测试装置，其特征在于：所述外围电路包括发光二极管D1，发光二极管D1的正极通过限流电阻R2与+5V电源相连，负极与微控制器芯片(3)的引脚P3.7相连。

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