CN103512804B - 小型拉伸试验机自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型拉伸试验机自动控制方法，涉及拉伸试验机自动控制领域。小型拉伸试验机包括电机，安装在电机输出端的减速器，安装在减速器输出端的联轴器，与联轴器相联接的丝杠，丝杠两侧平行安装有导柱，丝杠上安装有沿导柱移动的移动夹头，导柱的尾端固定一固定夹头；自动控制器包括计算机，与计算机连接的处理器，分别与处理器连接的力数据采集放大模块、位移数据采集模块、电机驱动控制模块，显示工作状态的指示灯模块。优点：结构简单，操作维护方便，成本低廉，自动化程度高，能根据需要设定运动参数，所测拉力及位移量的变化可实时显示，其数据可保存到电脑中，以便进一步分析研究。
Description
技术领域
本发明涉及拉伸试验机自动控制领域，具体是一种小型拉伸试验机自动控制方法，主要用于钎料及其它合金材料拉伸试验时力学性能数据的测量、分析与实时显示，也可用于其他金属或合金材料的拉伸力学性能测量。
背景技术
钎料是为实现两种材料（或零件）的紧密结合，在其间隙内或间隙旁所加的填充物。钎料的力学性能对钎焊质量好坏有着直接影响，因此对于钎料力学性能的测量至关重要。但是，目前市场上的材料拉伸试验机多以体积庞大、价格昂贵、操作较复杂、数字化程度不高的液压式拉伸试验设备为主，不便于钎料拉伸力学性能的研究。
发明内容
为了克服上述现技术的缺点，本发明提供一种小型拉伸试验机自动控制方法，能够根据需要设定运动参数，所测拉力及位移量的变化可实时显示，其数据可保存到电脑中，以便进一步分析研究。
本发明是以如下技术方案实现的：一种小型拉伸试验机自动控制方法, 采用如下小型拉伸试验机和自动控制器；所述的小型拉伸试验机包括电机，安装在电机输出端的减速器，安装在减速器输出端的联轴器、与联轴器相联接的丝杠，丝杠两侧平行安装有导柱，丝杠上安装有沿导柱移动的移动夹头，导柱的尾端固定一固定夹头；所述的自动控制器包括用于运动控制和数据实时显示的计算机，用于数据处理与转换以及电机控制的处理器，分别与计算机和处理器连接用于计算机与处理器之间指令和数据收发的通讯模块，安装在移动夹头的上表面用于测量力的大小及其信号放大且将放大后的信号传送至处理器中的力数据采集放大模块，安装在移动夹头的下部且与固定夹头连接用于采集位移量数据并将采集到的位移量数据传送至处理器的位移数据采集模块，与处理器连接用于驱动小型拉伸试验机运动的电机驱动控制模块，与处理器连接用于显示小型拉伸试验机工作状态的指示灯模块，为整个电路供电的驱动电源模块；
具体方法步骤如下：先将试样安装在固定夹头和移动夹头上，在计算机上设置运动模式和参数，利用通讯模块，将计算机指令传送给处理器，处理器根据计算机指令控制电机驱动模块，使电机做相应运动，电机按设置好的参数运转，通过减速器及联轴器带动丝杠旋转，则移动夹头沿两根导柱向左移动，因固定夹头固定不动，所以移动夹头对试样进行拉伸，直至拉断；力数据采集放大模块采集压力信号且将信号放大并传送给处理器，与此同时位移数据采集模块将采集到的位移信号也传送给处理器，处理器将获得的压力信号和位移信号进行AD转换，实现模拟量的数字化，最后将数字数据传送给计算机，计算机将得到的数据信息实时显示在界面上，并将拉力数据和位移数据存储到指定的文件夹中，以用于进一步的数据分析。
本发明的有益效果是：相对于一般的液压拉伸试验设备来说，结构简单，操作维护方便，成本低廉，自动化程度高，能根据需要设定运动参数，所测拉力及位移量的变化可实时显示，其数据可保存到电脑中，以便进一步分析研究。
附图说明
图1是本发明原理框图；
图2是本发明的电路图；
图3是小型拉伸试验机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种小型拉伸试验机自动控制方法采用如下小型拉伸试验机和自动控制器。
所述的自动控制器由以下几部分组成：用于运动控制和数据的测量、分析与实时显示的计算机，用来为整个电路供电的驱动电源模块，用于计算机与处理器之间指令和数据收发的通讯模块，用于数据处理与转换以及电机控制的处理器，与处理器相连用于测量力的大小及其信号放大的力数据采集放大模块，与处理器相连用于电机驱动控制的电机驱动控制模块，与处理器相连用于位移量数据采集的位移数据采集模块，与处理器相连用于显示工作状态的指示灯模块。拉伸试验机用于装夹试样并加载。
如图2所示，计算机采用PC机，驱动电源模块采用将输入的24V电压转换为5V的LM2576S-5V芯片，以及将24V电压转换为12V的LM2576S-12V芯片，通讯模块采用的为MAX232串口通讯芯片，处理器采用ATmega16L单片机，力数据采集放大模块采用YZC-516压力传感器9和RW-ST01A信号放大器，电机驱动控制模块采用KD-2MD530步进电机驱动器和57GP326B12-57H250E580减速步进电机，位移数据采集模块采用PY2FS-300微型微量位移传感器10，指示灯模块采用5mm高亮LED。单片机ATmega16L的复位电路采用按键复位，时钟电路采用外部振荡器电路。
处理器ATmega16L与通讯模块、力数据采集放大模块、电机驱动控制模块、位移数据采集模块和指示灯模块连接。具体为ATmega16L的PD0、PD1与通讯模块连接，PA0连接力数据采集模块，PA2、PD5连接电机驱动控制模块，PA3连接位移数据采集模块，PB口连接指示灯模块。
如图3所示，所述的小型拉伸试验机包括电机1，安装在电机1输出端的减速器2，安装在减速器2输出端的联轴器3，与联轴器3相联接的丝杠4，丝杠4两侧平行安装有导柱5，丝杠4上安装有沿导柱5移动的移动夹头6，导柱5的尾端固定一固定夹头7。
YZC-516压力传感器9安装在移动夹头6的上表面，PY2FS-300微型微量位移传感器10安装在移动夹头的下部且与固定夹头连接。
工作过程：首先将试样8装在机械装置的固定夹头和移动夹头上，打开电脑program for tensile equipment应用程序，通过通讯模块与中央处理器建立连接，选择拉伸模式，初始化相应参数。然后点击start按键电机1按设置好的参数运转，通过减速器2及联轴器3带动丝杠4旋转，则移动夹头6沿两根导柱5向左移动，因固定夹头7固定不动，所以移动夹头对试样进行拉伸，直至拉断。拉伸过程中YZC-516压力传感器9采集压力信号，RW-ST01A信号放大器将信号放大并传送给处理器。与此同时PY2FS-300微型微量位移传感器10将采集到的位移信号也传送给处理器。处理器将获得的压力信号和位移信号进行AD转换，实现模拟量的数字化，最后将数字数据传送给计算机，计算机将得到的数据信息实时显示在界面上，并将拉力数据和位移数据存储到指定的文件夹中，以用于进一步的数据分析。在此过程中，指示灯模块根据工作状态点亮不同的LED灯。
控制界面使用VB语言编程，实现运动控制和实时数据显示。通过port选择com端口，使用Communicate to MCU与处理器建立连接，advance与backward确定电机快进与快退，stop是电机停止。使用mod1电机按以下给定速度运转进行拉伸试验，使用mod2和ample按给定点位移频繁换向运动进行疲劳试验。试验过程中，由传感器测得的压力和位移信号经处理器分析处理后传送给计算机，在控制界面上实时显示，并利用VB的PictureBox（图像）控件和画线函数line(x1,y1)-(x2,y2)，实时描绘出力与位移（时间）的坐标图，以直观显示测量数据的变化情况。
Claims (9)
1. 一种小型拉伸试验机自动控制方法，采用如下小型拉伸试验机和自动控制器：所述的小型拉伸试验机包括电机（1），安装在电机（1）输出端的减速器（2），安装在减速器（2）输出端的联轴器（3），与联轴器（3）相联接的丝杠（4），丝杠（4）两侧平行安装有导柱（5），丝杠（4）上安装有沿导柱（5）移动的移动夹头（6），导柱（5）的尾端固定一固定夹头（7）；
所述的自动控制器包括用于运动控制和数据实时显示的计算机，用于数据处理与转换以及电机控制的处理器，分别与计算机和处理器连接用于计算机与处理器之间指令和数据收发的通讯模块，安装在移动夹头（6）的上表面用于测量力的大小及其将信号放大并传送至处理器中的力数据采集放大模块，安装在移动夹头（6）的下部且与固定夹头（7）连接用于采集位移量数据并将其传送至处理器的位移数据采集模块，与处理器连接用于驱动小型拉伸试验机运动的电机驱动控制模块，与处理器连接用于显示小型拉伸试验机工作状态的指示灯模块，为整个电路供电的驱动电源模块；
具体方法步骤如下：先将试样安装在固定夹头和移动夹头上，在计算机上设置运动模式和参数，利用通讯模块，将计算机指令传送给处理器，处理器根据计算机指令控制电机驱动模块，使电机做相应运动，电机按设置好的参数运转，通过减速器及联轴器带动丝杠旋转，则移动夹头沿两根导柱向左移动，因固定夹头固定不动，所以移动夹头对试样进行拉伸，直至拉断；力数据采集放大模块采集压力信号且将信号放大并传送给处理器，与此同时位移数据采集模块将采集到的位移信号也传送给处理器，处理器将获得的压力信号和位移信号进行AD转换，实现模拟量的数字化，最后将数字数据传送给计算机，计算机将得到的数据信息实时显示在界面上，并将拉力数据和位移数据存储到指定的文件夹中，以用于进一步的数据分析；计算机控制界面使用VB语言编程，实现运动控制和实时数据显示，可进行给定速度运转进行拉伸试验和按给定点位移频繁换向运动进行疲劳试验，试验过程中，由传感器测得的压力和位移信号经处理器分析处理后传送给计算机，在控制界面上实时显示，并利用VB的图像控件和画线函数，实时描绘出力、位移与时间的坐标图，以直观显示测量数据的变化情况。
2.根据权利要求1所述的小型拉伸试验机自动控制方法,其特征在于：所述的计算机采用PC机。
3.根据权利要求1所述的小型拉伸试验机自动控制方法,其特征在于：所述的驱动电源模块采用将输入的24 V电压转换为5 V的LM2576S-5V芯片，以及将24V电压转换为12V的LM2576S-12V芯片。
4.根据权利要求1所述的小型拉伸试验机自动控制方法,其特征在于：所述的通讯模块采用MAX232串口通讯芯片。
5.根据权利要求1所述的小型拉伸试验机自动控制方法,其特征在于：所述的处理器采用ATmega16L单片机。
6.根据权利要求1所述的小型拉伸试验机自动控制方法,其特征在于：所述的力数据采集放大模块采用YZC-516压力传感器和RW-ST01A信号放大器。
7.根据权利要求1所述的小型拉伸试验机自动控制方法，其特征在于：所述的电机驱动控制模块采用KD-2MD530步进电机驱动器和57GP326B12-57H250E580减速步进电机。
8.根据权利要求1所述的小型拉伸试验机自动控制方法，其特征在于：所述的位移数据采集模块采用PY2FS-300微型微量位移传感器。
9.根据权利要求1所述的小型拉伸试验机自动控制方法，其特征在于：所述的指示灯模块采用5mm高亮LED。
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