材料试验机集成数据采集及控制系统

材料试验机集成数据采集及控制系统

摘要在本文之中，主要是针对材料试验机集成数据采集以及控制的系统做出了全面的分析研究，在这个基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够为同行业工作的人员提供一定价值的参考。

关键词材料；试验机；集成数据；控制系统；分析

导言

所谓的材料试验机，主要是为测定材料的机械以及结构强度等方面较为重要的一个仪器，也是广泛地应用到了水利、机械以及航空等部门之中，现如今我国依然是广泛使用WE系列液压万能材料的试验机，然而此种试验机存在着精度不足以及人为因素比较多的缺点，要是采取一刀切的方法，对现有的试验机进行淘汰，那么将会造成比较大的浪费。所以通过现代先进的测试技术，对其现有的材料试验机进行改造，能够更好地实现自动检测以及自动处理数据，全面的去提高测量的精度。

1 测控系统的组成分析

针对材料试验机而言，测控系统主要是采取了上和下位机的结构，根据PC 作为其上位机，以dilphi软件作为其开发的平台，进而负责管理方面的工作，更好地去实现实时图形的显示，数据可以存入Access数据库对其下位机发出相应的指令信号，以A VR单片机作为其下位机，也是负责对信号的采集以及现场对象的一个控制。上、下位机通过串口通信更好地实现了管理以及操作[1]。

2 上位机的设计分析

对于上位机而言，主要是根据Delphi作为其开发的平台，并且主要是采用了面向对象的编程技术，也是为新一代可视化的开发工具。由于其功能较为强大而且操作简单、容易等方面的特点，因此，Dephi7开发的环境更好地实现了上位机的程序设计，并且也是完成了对下位机的监督控制和操作管理等方面的功能，能够分为数据的发送以及接收和数据的显示以及打印、存储等。每一程序的功能主要如下所示：

一是数据的发送以及接收的模块功能主要是和下位机能够实现通信，并且能够交换大量的数据，在主界面之中，主要是可以设置TButton的元件，从而打开串口以及关闭串口则是应用到对串口的控制，需要设置两个TbitBtn的元件数据传送以及停止传送则是应用到数据的传送。

二是数据的显示以及打印的模块功能主要是能够更好地实时现实下位机上传到每一个模拟的通讯数据，是根据图像曲线的形式能够进行实时的现实。

三是数据的存储模块功能主要是能够和Access数据库进行相互的连接，是将下位机可以上床到数据并且存储到Access数据库之中，在这个基础上行能够方便进行查询以及整理，更好地为实验可以提供出较为科学的实施数据。

四是上位机的控制模块所具有的功能主要是为下位机可以发送出相应的控制指令，使下位机能够根据指令进行工作，例如工作的油泵进行启动或者是停止等[2]。

3 下位机的设计分析

3.1 下位机硬件结构的分析

对于下位机的硬件系统而言，主要是经过了ATmega16单片机以及压力传感器和位移传感器等方面的内容所组成。对于压力传感器而言，主要是应用到测定加在试件上的载荷力值，例如上海天沐自动化仪表有限公司所生产的NS-W型的无腔压力传感器，对于该传感器而言，主要是作为半导体的压阻式的压力传感器，核心的元件主要是为扩散轨敏感的元件，在受到流体的压力或者是压力差的情况下，那么其电阻的阻止因为压阻效应从而出现了一定的变化，将其变形转变成为电信号的输出，然而压力传感器的安装工作油缸以及测力送油管的接口位置，主要是通过了感受油缸油压的变化情况能够获得相应的压力信号可以间接地反映出试验过程中的力值为多少。

然而引伸计装夹在试件上面，主要是应用到测量拉伸试验过程中弹性阶段以及屈服阶段的小变形数据。

3.2 数据采集的硬件接口电路分析

针对ATmega16而言，内部主要是集成了一个10位的主次比较ADC的电路，所以采用A VR能够十分方便的处理输入的模拟信号，并且ATmega16的ADC主要是和一个8通道的模拟多路选择器从而进行连接，也是能够对其8路的单端模拟输入的电压进行相应的采样，然而单端的电压输入则是根据0V作为其参考。然而ADC转换的参考电源能够采取芯片内部的2.56V参考的电源，也是能够采取外部的参考电源。如果采取内部电压参考电源的时候，主要是可以通过在AREF引脚外部并接一個电容从而去不断提高ADC的抗噪性能。

3.3 下位机的软件设计分析

针对ATmega16而言，主要是为一款采用了低功耗的CMOS工艺所生产的，并且也是基于A VR TISC结构的高性能以及低功率的8位单片机，也是存在着较为先进的RISC简单指令的一个结果，内部所具有的资源也是十分丰富，能够全面地降低产品自身的成本，与此同时因为C编译专家的参与到其中，C代码的效率十分的高，更好地为程序的编写提供出了很大的一个方便。然而下位机软件在A VC Studio+A VR GCC的编程环境之下，则是可以采取模块化的程序设计办法，其中包括了以下内容：一是初始化模块；二是为主程序模块；三是数据的采集模

块；四是为串口的通讯模块；五是数码的显示模块；六是为键盘的输入模块；七是为控制的输出模块[3]。

4 结束语

通过对上述的内容进行分析研究之后可以得出，下位机以及A VR单片机作为其核心，并且充分的去利用A VR单片机内部较为丰富的资源，能够显著降低开发的成本，并且结构也是比较简单，具有很强的实时性等方面的特点。在材料试验机测控系统之中能够同时的去采集三路实时的数据，并且能够方面的扩充为八路数据，更好地为其他场合的应用提供出了一定的参考。

参考文献

[1] 朱江新，阳平，夏天，等.基于PCI-1711数据采集卡的拉力试验机实时控制系统[J].制造技术与机床，2010，（05）：81-83.

[2] 郭曼丽，龚元明，张涛，等.液压式万能材料试验机数据采集系统的研制与应用[J].非金属矿，2001，（S1）：54-56.

[3] 李顶根，曹继光，陈传尧.材料试验机的数据采集与联网系统[J].计量技术，2004，（05）：47-50.