圆环链拉力试验台控制系统设计

圆环 链 拉 力试 验 台 控制 系 统 设计
工程技术
张 立 广 范 学 明 （ ． 安 工 业 大 学 电子 信 息 工 程 学 院 西安 ７ ０ ２ 限 公 司 西 安 ７ ０ ３ １西 １ ３ ０ 西 １ ４） ０ 摘 要 ： 文 阐述 了单 片机 在 田环 链 拉 力试 验 台控 制 系统 中 的 应 用 ， 本 充分 利 用 单 片机 的本 身 资 源 完 成 了拉 力试 验 台需 要 测 量 和 控 制 的各 个环 节 。 围 采 用峰 值 保 持 电路 将 圆环 链 拉 断 瞬 间 的 拉 力保 持 下 来 ， 而 得 到 了 田环 链 参 数 的 全 面 有 效 试 验 ， 证 了 出厂 产 品 的 质 量 。 外 从 保 关 键 词 ： 片机 测 量 控 制 峰 值 保 持 试 验 单 中图 分类 号 ： ｕ７ Ｔ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ７ －３ ｌ Ｚ １ ） （） ０ ８ ０ １ ９ （ ０ １ ｅ－ ０ － １ ６２ ７ ０ ０ ５
一
是 实 时 拉 力 测 试 ： 一 定 拉 力 的 作 在
用下 对 圆环 链 进 行 反 复 拉 伸 ， 录 实 时 拉 记 力以及形变数据。 二 是 最 大 拉 力 测 试 ： 持 续 拉 力 作 用 在 下 进 行 破 坏 性 试 验 ， 录 圆 环 链 断 裂 时 的 记
最大 拉 力 。 于 圆 环 链 瞬 间 断 裂 后 拉 力传 由 感器 信 号会 立 即 消 失 ， 此 需要 电压 保 持 ， 因 此 处 通 过 电容 充 放 电 电 路 实 现 。 统 的 结 系 构框图如图１ 示 。 所
验 的 水平 。
软 件 滤 波 等 处 理 后 ， 到 对 应 于 实 际物 理 得 量 的 数 亨 信 号 。 后 将 测 试 的 结 果 任 人 机 最 交互 面板 上 实 时显 示 以 方 便操 作 者 监 测 圆 环链 的 各 个测 量 参 数 。 其 中 ， 力 测 试试 验 分 为 两 个 部 分 。 拉
煤 矿 产 业 中 ， 下拖 链 的 质 量 直 接 影 井 响 到 生 产 安 全 ， 此 拖 链 质 量 的 检 测 显得 因 尤 为 重 要 。 文 介 绍 了针 对 这 一 情 况 研 发 本 的 圆 环 链 拉 力 测 试 装 置 。 用 新 华 龙 采 Ｃ ０ｌ００ ８ ５ Ｆ ２ 单片 机作 为丰 控芯 片 ， 结合 外 围 的 液 晶 显示 、 盘 输 入 、 键 电机 驱 动 、 警 保 报 护 等 电路 ， ｃ语 言 编 写主控 芯 片的控 制 程 用 序。 完成 了单 片机 对 伺 服 电机 的 控制 ， 而 从 实 现 圆环 链拉 力 、 度 的参 数 测试 。 拉 力 韧 该 测 试 系 统 在 一 定 的 条 件 下 可 替 代 人 工 操 作 ， 范操 作 程 序 ， 规 避免 了 由于人 为 因 素 导 致测 试 数 据 的 不 准 确 ， 高 圆环 链 质量 检 提
１ 系统方案
将 待 测 圆环 链 固定 在挂 钩 （ 点 ） 定 丁驱 ２ 硬件设计 动 臂（ 点） 间 ， 适 当位 置 安 装位 移传 感 动 之 在 系 统 以 甲片 机 为 核 心 ， 入 部 分 包 括 ： 容 进 行 放 电 时 ， 端 子 输 出 高 电 平 使 三 极 ． 输 该 器 及 拉 力 传 感 器 。 先 单片 机 读 取 由键 盘 电 源 电 路 、 号 采 集 电 路 、 号 处 理 电 路 、 管 导 通 对 电容 进 行 放 电 。 首 信 信 电机 反馈 电路 ； 出部 分 包 输 输 入 的 测 试 参 数 （ ： 伸 次 数 、 力 强 度 矩 阵 键 盘 电路 、 如 拉 拉
倍 Ｕ 键 盘 力 传 感 器
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测 试 方 案 中 的 最 大 拉 力 测 试 ， 在 持 即 续 拉 力 作 用 下 进 行 破 坏 性 试 验 ， 录 圆环 记 链断裂时的最人拉 力。 由于 圆环 链 瞬 间断 裂 后 拉 力 传 感 器信 号 会 立 即 消 失 ， 此需 因 要 电 压 保 持 。 文 通 过 电容 充放 电 电路 实 本 现。 圆环 链 断 裂之 前 ， 容持 续 充 电 ， 电 断裂 后 充 电 回路 随 之 自动 被 切 断 ， 电容 电压 保 持 不 变 。 图２ 示 ， 边 的 电 压 跟随 器提 如 所 左 高 了输 入 阻 抗 ， 起到 了缓 冲和 驱 动 作用 ， 其 输 出对 电容 进 行 充 电。 二极 管Ｄ ｌ 为 自动 ０作 切 断 充 电 回路 作 用 ， 当跟 随 器输 出 电压 大 于 电 容 两 端 电压 时 对 电容 充 电 ， 当拉 力信 号 瞬 间消 失 时 由 于二 极 管 的 单 向导 通 作用 从 而 保 持 了 电 容 两 端 的 电 压 。 电 压 经 该 ＡＩ Ｏ ２ Ｎ ． 口输 入 片 机 。 极管 的 集 电极 接 三 单 片 机 Ｐ１ ０口 ， 一次 测 试 完 成 需 要 对 电 ． 当
括： ＬＣＤ显 示 电 路 和 电 机 控 制 电 路 。 ３ 软件设计 号 ， 制 拉 力 测 试 台 的 电 机 带 动驱 动 臂 运 控 控 制 部 分 电源 全 部 由外 部 ５ Ｖ电压 源 提 根 据 控 制 需 要 软 件 主 要 包 含 有 ＡＤ信 动 ， 而形 成 被测 圆环 链 的拉 伸运 动 。 后 供 。 从 然 设计中采用 的各类 元器件 需要５ Ｖ和３ ３ ．Ｖ 号的采 集 、 电机 驱 动 、 系统 的 逻辑 控 制 和键 由单 片机 对测 试 台 上 的 位移 、 力 传 感 器 两 种 电 压 供 电 。 拉 因此 ５ Ｖ的 电 压 源 经 过 ＡＳｌ １ 盘 显 示 部 分 。 １ ７ ＡＤ信 号 的 采 集 主 要 包 含 位 所输 出 的模 拟 电压 信 号 进 行 采 集 ， 号 经 信 ３３ ． 芯片转 换为３ ３ ． Ｖ用作 单片机 电源 。 通过 移 、 力 和 拉 力峰 值 的 测 量 ， 设 计 中对 拉 本 过 调 理 电路 转 换 成 单 片 机 ＡＤ输 入 所 允 许 １ （ ｆ （】 电解 电容滤 去低频干 扰 ； ． ｆ ） ０ １ 无极性 ＡＤ采 集 ５ 采 用 中值 平 均 滤 波 ， 而 降 低 次 从 的 电 平范 围 ， 单片 机 内部 完 成 模 数转 换 、 电容滤 除高频 噪 声去耦 。 在 了信 号 的随 机 误 差 率 。 机 驱 动 部 分 根 据 电 伺 服 电 机控 制 器对 速 度信 号 的 控 制要 求 单 等 ） 根 据 设 定 的 测 试 参 数 单 片 机 发 出 信 。