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        電子拉力機(jī)工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        發(fā)布時(shí)間:2024-06-07
        電子拉力機(jī)采用高速dsp平臺(tái),其高集成度、強(qiáng)大的控制、數(shù)據(jù)處理能力、高可靠性,采用自適應(yīng)pid算法的全數(shù)字、力、變形、位移控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)力、變形、位移全數(shù)字控制, usb2.0通訊,即插即用接口此種接口可實(shí)現(xiàn)熱插拔,即具有即插即用功能。主機(jī)和觸摸屏微電腦都可單獨(dú)完成實(shí)驗(yàn),互不干擾,系統(tǒng)板采用4層pcb*抗干擾布線方法,抗干擾能力強(qiáng), 整個(gè)控制系統(tǒng)具有很高的性價(jià)比、高可靠性,采用微機(jī)控制全試驗(yàn)過程,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示負(fù)荷值、位移值、變形值、試驗(yàn)速度和試驗(yàn)曲線。采用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析,試驗(yàn)結(jié)果可自動(dòng)保存,試驗(yàn)結(jié)束后可重新調(diào)出試驗(yàn)曲線,全中文的windows平臺(tái)下的試驗(yàn)軟件,具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)和圖形處理功能, 可即時(shí)打印出完整的試驗(yàn)報(bào)告和試驗(yàn)曲線。通過對(duì)成組試驗(yàn)曲線的疊加分析,可準(zhǔn)確掌握質(zhì)量,調(diào)控參數(shù)。多方式的數(shù)據(jù)查詢功能,可使管理者清晰把握質(zhì)量控制發(fā)展變化趨勢(shì)。
        電子拉力機(jī)是由測(cè)量系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電腦(電腦系統(tǒng)型拉力試驗(yàn)機(jī))等結(jié)構(gòu)組成。
        一.電子拉力機(jī)的測(cè)量系統(tǒng):
        1.力值的測(cè)量
        通過測(cè)力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量,常用的測(cè)力傳感器是應(yīng)變片式傳感器。
        所謂應(yīng)變片式傳感器,就是由【應(yīng)變片】、彈性元件和某些附件(補(bǔ)償元件、防護(hù)罩、接線插座、加載件組成),能將某種機(jī)械量變成電量輸出的器件。應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國(guó)內(nèi)外種類繁多,主要有筒狀力傳感器、輪輻式力傳感器、s雙連孔型傳感器、十字梁式傳感器等類型。
        從材料力學(xué)上得知,在小變形條件下,一個(gè)彈性元件某一點(diǎn)的應(yīng)變ε與彈性元件所受的力成正比,也與彈性的變形成正比。以s型傳感器為例,當(dāng)傳感器受到拉 力p的作用時(shí),由于彈性元件表面粘貼有應(yīng)變片,因?yàn)閺椥栽膽?yīng)變與外力p的大小成正比例,故此將應(yīng)變片接入測(cè)量電路中,即可通過測(cè)出其輸出電壓,從而測(cè) 出力的大小。
        對(duì)于傳感器,一般采用差動(dòng)全橋測(cè)量,即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路,
        r1、r2、r3、r4,實(shí)際為阻值相等的4片(或8片)應(yīng)變片,即r1=r2=r3=r4,當(dāng)傳感器受到外力(拉力或壓力)作用時(shí),傳感器彈性元件 產(chǎn)生應(yīng)變而使各電阻值發(fā)生變化,其變化值分別為△r1△、r2、△r3、△r4,結(jié)果原來平衡的電橋,現(xiàn)在不平衡了,橋路就有電壓輸出,設(shè)△e
        則△e=[r1r2/(r1 r2)2]△r1/r1-△r2/r2 △r3/r3-△r4/r4)u
        式中u為外電源供給橋路的電壓
        進(jìn)一步簡(jiǎn)化有
        △e=[r2/4r2](△r1/r-△r2/r △r3/r-△r4/r)u
        將△ri/ri=kεi代上上式
        則有△e=[uk/4](ε1-ε2 ε3-ε4)
        簡(jiǎn)單來說,外力p引起傳感器內(nèi)應(yīng)變片的變形,導(dǎo)致電橋的不平衡,從而引起傳感器輸出電壓的變化,我們通過測(cè)量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。
        一般來說,傳感器的輸出信號(hào)都是非常微弱的,通常只有幾個(gè)mv,如果我們直接對(duì)此信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,是非常困難的,并且不能滿足高精度測(cè)量要求。因此必須 通過放大器將此微弱信號(hào)放大,放大后的信號(hào)電壓可達(dá)10v,此時(shí)的信號(hào)為模擬信號(hào),這個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過多路開關(guān)和a/d轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),然后進(jìn)行數(shù) 據(jù)處理,至此,力的測(cè)量告一段落。
        2.形變的測(cè)量
        通過形變測(cè)量裝置來測(cè)量,它是用來測(cè)量試樣在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的形變。
        該裝置上有兩個(gè)夾頭,經(jīng)過一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與裝在測(cè)量裝置頂部的【光電編碼器】連在一起,當(dāng)兩夾頭間的距離發(fā)生變化時(shí),帶動(dòng)光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn),光電編碼器就會(huì)有脈沖信號(hào)輸出。再由處理器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理,就可以得出試樣的變形量。
        3.橫梁位移的測(cè)量
        其原理同變形測(cè)量大致相同,都是通過測(cè)量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來獲得橫梁的位移量。
        二.電子拉力機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):
        主要是用于試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動(dòng),其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機(jī),電機(jī)經(jīng)過減速箱等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而達(dá)到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速,可以改變橫梁的移動(dòng)速度。
        三.電子拉力機(jī)的控制系統(tǒng):
        顧名思義,就是控制試驗(yàn)機(jī)運(yùn)作的系統(tǒng),人們通過操作臺(tái)可以控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)作,通過顯示屏可以獲知試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)及各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù),若該機(jī)帶有電腦的話,也可以由電腦實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析、試驗(yàn)結(jié)果打印。試驗(yàn)機(jī)同電腦之間的通信一般都是使用rs232串行通信方式,它通過計(jì)算機(jī)背后的串口(com 口)進(jìn)行通信,此技術(shù)比較成熟、可靠,使用方便。
        四.電子拉力機(jī)的配套電腦:
        用來采集和處理分析數(shù)據(jù)。進(jìn)入試驗(yàn)界面后,電腦會(huì)不斷采集各樣試驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)畫出試驗(yàn)曲線(常用力--位移的曲線),自動(dòng)求出各試驗(yàn)參數(shù)及輸出報(bào)表.
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