CN203432844U - 材料试验机测量控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种材料试验机测量控制电路，包括单片机、用于连接试验机力值传感器的力值通道、用于连接试验机电子引伸计的小变形通道、用于连接试验机测量变形的光电编码器的大变形通道、用于连接试验机测量试台位移的光电编码器的位移通道、用于连接试验机电机调速器的调速器接口、用于连接PC机的USB接口和用于将控制信号发送给PC机与控制试验机试台运行的控制盒，所述力值通道、小变形通道、大变形通道、位移通道、调速器接口、USB接口和控制盒分别与单片机连接，所述单片机与USB接口之间连接有光电耦合器。本实用新型的控制电路可靠性高，通过光电耦合器将PC机与控制电路隔离，完全解决了PC机与试验机之间漏电或感应电造成的电路失效。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种控制电路，尤其是一种材料试验机测量控制电路，属于材料试验机控制领域。
背景技术
材料试验机测量控制电路是PC机与材料试验机之间的外围接口电路，负责接受PC机指令控制驱动系统，通过力值传感器、位移传感器、电子引伸计、光电编码器等采集试验机的数据并发送给PC机，PC机与外围设备之间的接口；近十几年来，我国在通用材料试验机测控电路技术方面迅速达到国际先进水平。
随着PC机和微电子技术的不断进步，也推动这一领域的发展，提高精度、可靠性、方便性、节能型、安全性等。但目前的材料试验机测量控制电路，容易造成PC机与材料试验机之间漏电或感应电造成的电路失效，因此可靠性不高，而且采用RS232接口连接PC机，传输速率只有230400位/秒。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种传输速率快、可靠性高的材料试验机测量控制电路。
本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：
材料试验机测量控制电路，包括单片机、用于连接试验机力值传感器的力值通道、用于连接试验机电子引伸计的小变形通道、用于连接试验机测量变形的光电编码器的大变形通道、用于连接试验机测量试台位移的光电编码器的位移通道以及用于连接试验机电机调速器的调速器接口，其特征在于：还包括用于连接PC机的USB接口和用于将控制信号发送给PC机与控制试验机试台运行的控制盒，所述力值通道、小变形通道、大变形通道、位移通道、调速器接口、USB接口和控制盒分别与单片机连接，所述单片机与USB接口之间连接有光电耦合器。
作为一种优选方案，所述单片机与位移通道之间连接有解码电路，所述测量试台位移的光电编码器的输出信号经解码电路发送给单片机。
作为一种优选方案，所述力值通道上设有第一AD转换器，所述第一AD转换器采用CS5332、集成有放大器的AD转换芯片，
作为一种优选方案，所述小变形通道上设有第二AD转换器，所述第二AD转换器采用CS5332、集成有放大器的AD转换芯片。
作为一种优选方案，所述调速器接口所连接的电机调速器包括伺服调速控制器、步进控制器和频率脉冲输入式变频控制器。
作为一种优选方案，所述控制盒设置有九个与单片机连接的按键，分别为上、下、运行、停止、清零、慢上、慢下、微上和微下按键，所述控制盒将上、下、运行、停止、清零的控制信号发送给PC机，通过慢上、慢下、微上和微下按键控制试台的点动运行。
作为一种优选方案，还包括用于通过逻辑信号停止运行的门阵列以及用于对试台移动设置范围的上限位和下限位，所述上限位和下限位分别与单片机、门阵列连接，所述门阵列与单片机连接。
作为一种优选方案，还包括用于提供电源给数字电路部分的开关电源和用于提供电源给模拟电路部分的线性电源。
作为一种优选方案，所述单片机采用AtMega64芯片。
本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：
1、本实用新型的控制电路采用USB接口代替RS232接口，而USB具有快速、方便、跨平台和适应性强的优点，传输速率由230400位/秒提高到1024000位/秒，符合PC机外围设备统一到USB的发展方向。
2、本实用新型的控制电路可靠性高，通过光电耦合器将PC机与控制电路隔离，完全解决了PC机与试验机之间漏电或感应电造成的电路失效（非隔离连接的主要失效模式），减少元件数量，提高平均无故障时间。
3、本实用新型的控制电路采用CS5532高精度、集成有放大器的AD转换芯片，提高了性能和可靠性。
4、本实用新型的控制电路组合使用开关电源和线性电源，对于主要耗电的数字电路部分采用开关电源来降低能耗，模拟电路部分采用线性电源来提高电源稳定性，在不影响性能的前提下节能降耗。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理框图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例中，采用的硬件配置如下：
PC机：USB接口、2.2GHz以上CPU，2G内存，Windows XP/7/8操作系统；
材料试验机采用的力值传感器：灵敏度2mV/V全桥式传感器（如S形10kN传感器）；电机调速器：松下A5系列全数字交流伺服；测量变形的光电编码器：2500P/R增量式光电编码器，5Vdc。
如图1所示，本实施例的控制电路包括单片机、力值通道、小变形通道、大变形通道、位移通道、调速器接口、USB接口、控制盒、开关电源、线性电源、门阵列以及上限位和下限位，所述力值通道、小变形通道、大变形通道、位移通道、调速器接口、USB接口、控制盒、门阵列以及上限位和下限位分别与单片机连接，所述单片机与USB接口之间连接有光电耦合器，所述单片机与位移通道之间连接有解码电路，所述力值通道上设有第一AD转换器，所述小变形通道上设有第二AD转换器，所述第一AD转换器和第二AD转换器均采用CS5332、集成有放大器的AD转换芯片，所述单片机采用AtMega64芯片。
本实施例的控制电路各元件的工作原理如下：
所述单片机通过USB接口和光电隔离与PC机连接，PC机发送指令给单片机，单片机把采集的信号发送给PC机。
所述力值通道，用于连接力值传感器，把力值传感器输出的mV级信号通过第一AD转换器集成的放大器进行放大，再通过第一AD转换器进行AD转换，发送给单片机。
所述小变形通道，用于连接电子引伸计，把电子引伸计输出的mV级信号通过第二AD转换器集成的放大器进行放大，再通过第二AD转换器进行AD转换，发送给单片机，采用CS5532高精度、集成放大器的AD转换芯片，以测量微米级（0.1um-10mm）的变形。
所述大变形通道，用于连接测量变形的光电编码器，把光电编码器输出信号发送给单片机，以测量毫米级（0.02mm-2000mm）的变形。
所述位移通道，用于连接测量试台位移的光电编码器，把光电编码器输出信号经解码电路发送给单片机，以测量微米级（0.02um-2000mm）的试台位移。
所述调速器接口，单片机把PC机发来的速度信号变为频率脉冲信号和方向信号发送给电机调速控制器。
所述控制盒，设置有9个与单片机连接的按键，分别为上、下、运行、停止、清零、慢上、慢下、微上和微下按键，所述控制盒将上、下、运行、停止、清零的控制信号发送给PC机，通过慢上、慢下、微上和微下按键控制试台的点动运行。
所述上限位和下限位，可以对试台移动设置范围，保障安全，信号发给单片机和门阵列，当单片机收到有上限位信号时，停止试台向上的运行；当单片机收到有下限位信号时，停止试台向下的运行。
所述门阵列，在出现故障时（如单片机失控），可以通过逻辑信号停止运行。
所述开关电源，提供电源给主要耗电的数字电路部分，从而降低能耗；
所述线性电源，提供电源给模拟电路部分，提高稳定性。
以上所述，仅为本实用新型优选的实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型所公开的范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.材料试验机测量控制电路，包括单片机、用于连接试验机力值传感器的力值通道、用于连接试验机电子引伸计的小变形通道、用于连接试验机测量变形的光电编码器的大变形通道、用于连接试验机测量试台位移的光电编码器的位移通道以及用于连接试验机电机调速器的调速器接口，其特征在于：还包括用于连接PC机的USB接口和用于将控制信号发送给PC机与控制试验机试台运行的控制盒，所述力值通道、小变形通道、大变形通道、位移通道、调速器接口、USB接口和控制盒分别与单片机连接，所述单片机与USB接口之间连接有光电耦合器。
2.根据权利要求1所述的材料试验机测量控制电路，其特征在于：所述单片机与位移通道之间连接有解码电路，所述测量试台位移的光电编码器的输出信号经解码电路发送给单片机。
3.根据权利要求1所述的材料试验机测量控制电路，其特征在于：所述力值通道上设有第一AD转换器，所述第一AD转换器采用CS5332、集成有放大器的AD转换芯片。
4.根据权利要求1所述的材料试验机测量控制电路，其特征在于：所述小变形通道上设有第二AD转换器，所述第二AD转换器采用CS5332、集成有放大器的AD转换芯片。
5.根据权利要求1所述的材料试验机测量控制电路，其特征在于：所述调速器接口所连接的电机调速器包括伺服调速控制器、步进控制器和频率脉冲输入式变频控制器。
6.根据权利要求1所述的材料试验机测量控制电路，其特征在于：所述控制盒设置有九个与单片机连接的按键，分别为上、下、运行、停止、清零、慢上、慢下、微上和微下按键，所述控制盒将上、下、运行、停止、清零的控制信号发送给PC机，通过慢上、慢下、微上和微下按键控制试台的点动运行。
7.根据权利要求1所述的材料试验机测量控制电路，其特征在于：还包括用于通过逻辑信号停止运行的门阵列以及用于对试台移动设置范围的上限位和下限位，所述上限位和下限位分别与单片机、门阵列连接，所述门阵列与单片机连接。
8.根据权利要求1所述的材料试验机测量控制电路，其特征在于：还包括用于提供电源给数字电路部分的开关电源和用于提供电源给模拟电路部分的线性电源。
9.根据权利要求1-8任一项所述的材料试验机测量控制电路，其特征在于：所述单片机采用AtMega64芯片。
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| CN201320487332.8U CN203432844U (zh) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | 材料试验机测量控制电路 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN103868787A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-06-18 | 西安大美仪器设备有限公司 | 一种材料多任务测试装置 |
| CN103884615A (zh) * | 2014-03-25 | 2014-06-25 | 天津大学 | 导轨磨损精度试验台控制系统 |
| CN112902816A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-04 | 深圳大学 | 一种隧道管片错台监测系统及方法 |
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