Design da interface do computador da máquina de teste universal hidráulica

Máquina de teste universal hidráulicaDesign da interface do computador
1 Ideias de design
Para concluir a função acima, a alteração na carga a ser medida deve primeiro ser convertida em uma alteração na quantidade elétrica, ou seja, a aquisição do sinal. Após obter a quantidade elétrica, muitas vezes precisa ser amplificado e, em seguida, é inserido no circuito de conversão analógico-digital (A/D) para discretar a quantidade analógica para digital em quantidade digital. Essas quantidades digitais são usadas no computador através de circuitos de interface específicos, e o intervalo de amostragem, o tempo total de amostragem etc. são usados ​​para controlar o intervalo de amostragem e as curvas de animação correspondentes e a simulação da vida real são desenhadas.
2 Processo de design e princípio de trabalho
2.1 Design do sensor
A principal função desta parte dos componentes é concluir a conversão de quantidades não elétricas para elétricas. Além de exigir certa precisão no design, a estrutura deve ser o mais simples possível. Através da análise, verificou -se que a magnitude da carga na máquina de teste universal hidráulica pode ser expressa pela pressão do óleo do óleo hidráulico. Portanto, o diafragma medindo pressão pode ser usado para converter a pressão do óleo na alteração da resistência ao medidor de tensão e a mudança da resistência na mudança de tensão ou corrente através da ponte de Wheatstone e, em seguida, a amplificação, filtragem e outro processamento pode ser executada para a saída. Esta solução requer uma ramificação do cilindro de trabalho ou perfuração do cilindro para instalar o sensor hidráulico. Outra solução é encontrar a carga aplicada diretamente no ponto de teste com base na estrutura do testador universal, que é adequado para montar o sensor de tensão (pressão). Dessa forma, uma certa haste de insistência precisa ser desconectada para instalar um sensor de força de tração (pressão). Ambas as soluções acima precisam alterar a estrutura original da máquina, o processo de transformação é complicado e a data da coleta de saída da ponte: o sinal elétrico com a adição do olho 1-este valente precisa ser amplificado, filtrado etc. O circuito correspondente é relativamente complexo e a precisão não é fácil de garantir. Para buscar um método de medição de força mais simples e confiável, a análise da estrutura interna da máquina de teste foi realizada. A pesquisa constatou que a carga aplicada à amostra é proporcional ao ângulo do balanço do pêndulo dentro da máquina, e o membro da haste que empurra os balanços do pêndulo para traduzir ao longo do eixo. Ou seja, o deslocamento do movimento da montagem da haste está linearmente relacionado à carga. Usando as características estruturais da máquina, o problema de medir a magnitude da carga é convertido no problema de medir o deslocamento do conjunto da haste. Considerando que a frequência de movimento desta parte é baixa, um conversor linear de resistência linear de alta precisão linear é usado para medir o deslocamento. Isso não alterará a estrutura e o estado de trabalho da máquina e do equipamento originais, e o valor de saída é grande o suficiente. A conversão A/D pode ser realizada diretamente sem amplificação, tornando o circuito simples e o erro pequeno.
2.2 Seleção do conversor A/D e projeto de circuito periférico
Esta parte do circuito discreta os sinais de tensão analógica obtidos acima em sinais digitais para facilitar a identificação do computador.
2.2.1 Seleção e características do conversor A/D Existem muitos tipos de conversor A/D, performances diferentes e ótimas variações de preços. De acordo com seu princípio de conversão, ele é dividido no método de inclinação binária, método integral, método de comparação paralela, método de conversão de frequência de tensão e método de comparação de sequência. Como esse experimento precisa medir o pequeno número de canais de dados e a taxa de conversão necessária não é alta. Considerando os fatores como circuitos periféricos simples, boa confiabilidade, baixos requisitos de energia e economificalidade, o chip ADC0809 é selecionado. É um dispositivo de aquisição de dados do CMOS e é um pacote duplo em linha de 28 pinos. Ele não inclui apenas um conversor de aproximação sucessivo de 8 bits, mas também fornece uma comutador multicanal analógica de 8 canais e uma lógica de endereçamento conjunta. Suas principais características são: ① Use uma fonte de alimentação de 5V única, com uma faixa de relógio de trabalho de iokh2-1mh2 (o valor típico é de 640kHz); ② A resolução é um código binário de 8 bits, com precisão de 7 bits, desvio zero e erro em escala em larga escala são inferiores a 0,51 Sb, e nenhuma calibração é necessária; ③ Possui controle de interruptor de trava de 8 canais, que pode se conectar diretamente a 8 quantidades analógicas de ponta única. A estrutura do chip é mostrada na Figura 1 e o processo de comparação sucessiva é adotado. Esse método de comparação é amplamente utilizado e muitos chips de conversão A/D são feitos nesse princípio. Ele usa uma série de tensões de referência (como a decodificação usada ao pesar o saldo) e insere a tensão a ser convertida [pesar objetos) para determinar se cada bit do número convertido é de 1 ou 0 bit a pouco. A ordem é determinada da alta à baixa. É como pesar o equilíbrio, adicionando decodifica um a um, de grande a pequeno, até que o peso do decodificação adicionado seja o peso do objeto pesado.
2.2.2 As funções e o processamento dos pinos ADC0809 do projeto do circuito periférico são os seguintes:
O canal simula a entrada e a rota é conectada através de três endereços de decodificação de adda, um DDS e um DDC. Ad da, um ddb, um ddc: sinal de endereço de seleção de canal analógico. Adda é a posição baixa e o ADDC é a posição alta. Se 000, o canal 0 é fechado, ou seja, u, o trabalho. E assim por diante, como esse experimento exige que apenas um canal seja convertido, não há necessidade de estabelecer o endereço do canal, basta aterrar todos os três endereços, ou seja, apenas a entrada do UP é válida. CL K: A extremidade do sinal de entrada do relógio. Como este chip não tem relógio interno, o relógio é adicionado. De acordo com seus requisitos de frequência, o oscilador foi projetado como mostrado na Figura 2. Ele usa a oscilação da porta NAG para gerar um sinal de pulso de onda quadrada da mesma frequência que o cristal de quartzo. A frequência é de 32kHz, que atende aos requisitos do relógio CLK. EO C: O sinal final de conversão indica que a conversão A/D termina. Envie o sinal para o computador para notificá -lo para ler os dados. Como a frequência do sinal de entrada é baixa, nenhuma amostragem e retenção é configurada.
2.3 Interface e controle do programa
Existem muitos métodos de comunicação para os computadores receberem sinais digitais. Eles podem ser concluídos através da expansão da placa -mãe do computador, ou podem ser usados ​​para usar interfaces paralelas e interfaces em série. Embora a fase de expansão da placa -mãe tenha um sinal abrangente e seja mais fácil de projetar uma placa, ela é ruim em versatilidade. Você precisa abrir o mainframe para instalar a placa. Embora a interface de shenxing possa realizar comunicação de longa distância, ela é lenta e exige que um adaptador de comunicação separado seja projetado. Interfaces paralelas são frequentemente usadas para se conectar a dispositivos de extração (como impressoras). Mas é possível extrair dados controlando o computador através do software. Este experimento está programado na linguagem C e o programa de fonte de controle de portas é o seguinte:
2.4 Controle de risco de circuito
Pode haver muitas interferências no circuito, como fonte de alimentação, ruído do solo, interferência eletromagnética, etc. Se não for tratado adequadamente, isso afetará inevitavelmente o trabalho normal. O método de processamento é: ① A libra elétrica é retirada do computador e a tensão de trabalho é 5V. Considerando que a tensão dentro do computador não é muito precisa, a tensão de 12V retirada é usada para regular a tensão. A precisão pode atender aos requisitos. Para reduzir o ruído da fonte de alimentação, um capacitor eletrolítico de grande capacidade é adicionado à extremidade frontal do LM7805 para construção de ondas de baixa frequência para reduzir o componente de pulsação. Capacitores de filtro de alta frequência são adicionados entre a fonte de alimentação de cada chip e o fio terrestre, o que reduz bastante a interferência causada pela corrente de pico causada pela condução transitória e desligamento da carga atual. ② Para controle de interferência no solo, o método de aterramento de vários pontos é usado principalmente. ③ Separe a linha de energia da linha de sinal, proteja a linha de dados e minimize o comprimento da linha de dados, para que a interferência eletromagnética possa ser controlada dentro de uma faixa muito pequena.
Os sistemas de aquisição de dados de computador comumente usados ​​usam slots de expansão da placa -mãe ou interfaces seriais. Por meio de experimentos, verificou -se que o uso da porta paralela de um computador para aquisição de dados é completamente viável, e tem vantagens que outras portas não podem corresponder, a saber, linhas simples, design fácil, interferência pequena, alta taxa de transmissão, bom plantio etc. Isso é de grande significado para o estudo do controle de computador.http://www.hssdtest.com/