基于CS5532的高精度拉壓力試驗機設(shè)計

1、第 30卷第 4期 2009年 4月煤 礦 機 械CoalM ine MachineryVol . 30No . 4 Ap r . 2009基于 CS5532的高精度拉壓力試驗機設(shè)計吳房勝 , 歐陽名三 , 朱敏靜(安徽理工大學(xué) 電氣與信息學(xué)院 , 安徽 淮南 232001 摘 要 :在實際應(yīng)用中 , 有各種抗拉壓器件被應(yīng)用于工廠的生產(chǎn)流程中 , 但在實際操作時 , 由 于不夠了解該器件具體能承受多大的拉力或壓力 , 故使用時 , 會影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量 。針對該問 題 , 為了提高轉(zhuǎn)換精度 , 設(shè)計了一套基于 24位 CS5532進(jìn)行 A /D轉(zhuǎn)換并利用 W 78E516B 單片機控 制的高精

2、度拉壓力試驗機 。 該系統(tǒng)可以檢測各種實驗物的抗拉壓強度 、 撕裂 、 膠著力 、 抗拉壓應(yīng)力 、 剝離和剪力等功能 , 精度和穩(wěn)定性大大提高 , 克服了系統(tǒng)測量過程中的不穩(wěn)定性 。關(guān)鍵詞 :A /D轉(zhuǎn)換 ; 單片機 ; 抗拉壓 ; 試驗機中圖分類號 :TP31; TG35 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :A :-(-03 Desi gn Testi n gn on CS5532U -sheng, O UYANG M i n g -s an, ZHU M i n -ji n g(of Electric Engineering Anhui University of Science and Technol ogy

3、, Huainan 232001, China Abstract:There is a variety of devices tensile p ressure was app lied t o the fact ory p r oducti on p r ocess, but in p ractice, due t o lack of understanding of the s pecific device t o be capable of sustaining much of the tensi on or p ressure . Theref ore, when used, woul

4、d affect the p r oducti on and p r oduct quality . I n res ponse t o this p r oble m. I n the meanti m e for the sake of exaltati on conversi on accuracy, the subject has designed one machine which carry on A /Dconversi on according t o the 24bit CS5532and make use of the W 78E516B based on the p r

5、otecti on of the high p recisi on pull -p ressure testing machine . The syste m can detect a variety of experi m ental materials p ressure tensile strength, tear, glue efforts, tensile stress, stri p 2 p ing, shear and other functi ons and the p recisi on and stability have i m p r oved greatly, wha

6、t s more, over 2 co me the instability of the p r ocess of measure ment syste m.Key words:A /Dconversi on; MCU; tensile p ressure; testing machine0 前言隨著工業(yè)的快速發(fā)展 , 各種設(shè)備與器件生產(chǎn)出 來都需要有一個完善的檢測設(shè)備來檢測該器件的性 能 。 本文設(shè)計的高精度拉壓力試驗機是利用力量傳 感器通過 CS5532轉(zhuǎn)換來傳遞力值 , 采用可旋轉(zhuǎn)的 編碼器發(fā)出的脈沖個數(shù)計算被測器件變形距離 , 最 終通過四線制觸摸屏顯示拉力或壓力的精確力值和 移動位

7、移 , 并通過觸摸屏方便地點擊操作 , 控制該機 器的動作 , 既可觀又實用 。1 系統(tǒng)概述系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖 1所示 , 主要由以下幾個部 分構(gòu)成 :A /D轉(zhuǎn)換 ,W78E516B 單片機 , 240128觸摸屏 顯示 , 時鐘與復(fù)位電路 , 溫度補償電路和存儲器等。 運行過程中 , 馬達(dá)帶動上橫桿上升或下降 , 傳感器受 拉力或壓力 , 將信號傳出 , 經(jīng) CS5532轉(zhuǎn)換后輸送給單 片機 , 與此同時 , 捕捉到編碼器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖也輸 送給單片機 , 經(jīng)過主芯片的運算 , 將數(shù)據(jù)傳送給觸摸 屏顯示當(dāng)前的力值與變形位移。 在本機測試時 , 本機 可在觸摸屏中設(shè)定最大安全容量 , 將其值

8、保存在存儲 器中 , 當(dāng)力量到達(dá)設(shè)定容量時 , 能自動停機 , 并開始力 值計時。 為了避免操作者使用不當(dāng) , 造成儀器的損 壞 , 故裝了上極限和下極限 2個微動裝置限定其移動 范圍 , 確保當(dāng)上橫桿到達(dá)最高點與最低點時 , 微動開 關(guān)自動關(guān)閉電源 , 馬達(dá)停止 , 保護(hù)荷重元。圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2 硬件電路設(shè)計(1 系統(tǒng)實現(xiàn)介紹本系 統(tǒng) 采 用 的 控 制 芯 片 為 8位 低 功 耗 的 W 78E516B 單片機 , 該單片機工作可靠 , 抗干擾能力 強 , 性價比高 , 并且在線編程能力非常靈活 。 為了方 便用戶進(jìn)行編程和驗證 ,W 78E516B 內(nèi)含的 ROM 允 許電編程和電讀

9、寫 。一旦代碼確定后 , 用戶就可以 對代碼進(jìn)行保護(hù) 。由于對測量的力值的精度和轉(zhuǎn)換能力要求較 高 , 故本系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用 24位的 CS5532高集 成度的芯片 , 使其轉(zhuǎn)換能力大大提高 。該芯片運用 了電荷平衡技術(shù) , 產(chǎn)生的信號準(zhǔn)確度高 , 線性誤差在 ±0. 0015, 具有片內(nèi)保護(hù)驅(qū)動輸出緩沖器 , 所以穩(wěn)定 性方面也有所保障 。 而且為了方便與微處理器之間 的通訊 , CS5532內(nèi)部還有一個 SP I T M 與 M icr oalire T M 和兼容的三線串行接口 , 在串行時鐘口 (SCLK 有一 第 30卷第 4期 基于 CS5532的高精度拉壓力試驗機設(shè)計

10、 吳房勝 , 等 Vol . 30No . 4個施密特觸發(fā)器 。其對應(yīng)的電路如圖 2所示 , 當(dāng)傳感器信號進(jìn)入 A I N +與 A I N -后經(jīng)過 A /D轉(zhuǎn)換輸送 給單片機 , 最終將力值顯示在觸摸屏上 , 在操作時 , 操作人員提前通過觸摸屏將設(shè)定的力值和保持該力 值的時間輸入芯片 , 并存儲在 EEPROM 中 , 在上拉 或下壓的過程中 , 力值不斷增大 , 當(dāng)達(dá)到設(shè)定的力值 時 , 通過軟件設(shè)計 , 馬達(dá)停止運轉(zhuǎn) , 計時器開始計時 , 計時期間 , 由于物體可能產(chǎn)生形變使力值變小 , 為了 保住力值在設(shè)定的拉力或壓力附近 , 電機實行點動 方式 。 在設(shè)定的時間內(nèi) , 如果被測

11、器件在規(guī)定的時 間沒有損壞 , 說明該器件已經(jīng)合格 , 具備承受一定抗 拉壓力的能力 。 外接的編碼器是通過單片機的 P3. 3口接入 , 編碼器每產(chǎn)生一個脈沖中斷 , 數(shù)一次 , n (s 中 d , s 為 橫桿螺紋間距 , 數(shù) 。 系統(tǒng)中的存儲芯片采用 24C02芯片 , 該芯片帶有 I 2 C 總線接口 , 具有掉電記憶的功能 , 并且可以 像普通 RAM 一樣用程序改寫。 圖 2 A /D與存儲電路(2 溫度補償介紹力值傳感器半導(dǎo)體應(yīng)變片電阻 R t 的溫度系數(shù)為 , 靈敏度 K 的溫度系數(shù)為 , 加在傳感器上的電 壓為 V in , 則電阻值R T =R 0(1+T (1 靈敏度隨

12、溫度改變值K T =K 0(1+T (2 則傳感器輸出為V out =( R /R0 V in =K 0(1+T e V in(3 式中 R 0 基準(zhǔn)溫度時傳感器的電阻值 (初始值 ; R 壓力引起的電阻變化 ; K 0 基準(zhǔn)溫度時靈敏度 ; e 應(yīng)變系數(shù) 。由式 (3 知 , 壓力隨溫度的改變量和 隨溫度 的變化相 同 , 具 有較 大負(fù)溫 度系 數(shù) , 溫 度系 數(shù)為 -0. 002-0. 003/ ?？紤]到溫度的變化對壓力 傳感器的影響 , 為此 , 設(shè)計了一種該傳感器的整體溫 度補償電路 , 它具有補償精度高 , 穩(wěn)定性能好和調(diào)節(jié) 方便等優(yōu)點 , 可達(dá)到較為滿意的效果 。其靈敏度溫 度

13、補償電路如圖 3所示 , A 1和 A 構(gòu)成差動放大器 , , 然后由 A 4-發(fā)射極間電 。同時 , 在 A 4上的負(fù) R T , 以達(dá)到 用增益的正溫度特性更好地彌補電橋部分靈敏度負(fù) 溫度特性的目的。圖 3 溫度補償電路(3 人機對話介紹控制系統(tǒng)與操作人員的交互界面通過 240128觸摸屏來實現(xiàn) , 該觸摸屏為四線制觸摸屏 , 單片機與 它以并行總線方式進(jìn)行通信來交換信息 。 在測試階 段 , 其觸摸屏顯示畫面如圖 4所示 。最大力量顯示 的是記錄當(dāng)前力量數(shù)值變化中的最大值 。 經(jīng)過試驗 測試表明 , 力值非常穩(wěn)定 , 力值上下波動范圍明顯減 小 , 能充分滿足高精度要求 , 而且位移也能

14、達(dá)到很高 的精度。圖 4 測試顯示界面3 軟件設(shè)計在該系統(tǒng)中 , 各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化 、 子程序化 , 這樣便于程序的調(diào)試 、 移植和修改 。 軟件程序主 要由主程序 、 A /D轉(zhuǎn)換子程序 、 觸摸屏驅(qū)動子程序 、 I 2C 子程序等構(gòu)成 , 軟件中要實現(xiàn)測力與維持一定 時間的力值的主要功能 , 當(dāng)被測物體在受較大的力 時 , 可能拉壞或壓壞 , 使力值瞬間減小 , 故需實現(xiàn)斷 點停機功能 , 此外還需實現(xiàn)感測上下極限微動裝置 , 防止被測物體拉斷或拉裂造成上橫桿撞壞檢測儀器 的功能等 。 其軟件流程如圖 5所示 。第 30卷第 4期 2009年 4月煤 礦 機 械 CoalM ine M

15、achineryVol . 30No . 4Ap r . 2009W inCC V6. 0腳本在電線電纜控制系統(tǒng)中的應(yīng)用3崔永良 1, 2, 劉 羽 1(1. 桂林工學(xué)院 , 廣西 桂林 541004; 2. 山東萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院 , 山東 萊蕪 271100 摘 要 :通過對 W inCC V6. 0腳本系統(tǒng)的分析 , 提出了如何運用西門子上位機監(jiān)控軟件 W inCC V6. 0集成的 VBS 腳本讀出數(shù)據(jù)庫中的記錄 , 對電線電纜監(jiān)控系統(tǒng)中的溫度參數(shù)進(jìn)行批量 設(shè)定 , 并給出了一些功能實現(xiàn)的相關(guān)源代碼 。關(guān)鍵詞 :組態(tài)軟件 ; 腳本 ; 監(jiān)控系統(tǒng) 中圖分類號 :TP31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :A

16、文章編號 :1003-(2009 04-Appli cati on of W inCC V6. 0i IY ng 1, , L Y u1ogy University, Guilin 541004, China; . Lai w u Vocati on Technol ogy College, Lai w u 271100, China Abstract:The characteristic of W inCC V6. 0scri p t syste m has been analyzed . Puts f or ward how t o app ly Sie mens H M I syste

17、m s VBScri p t f or reading records of database, and how t o batch p r ocess te mperature para meters in electric wire and cable H M I syste m. A ls o su mmarizes s ome p r ogra mm ing codes t o fulfil re 2quired functi ons .Key words:configurati on s oft w are; scri p t; contr ol syste m0 工控組態(tài)軟件 W

18、inCC 簡介工控組態(tài)軟件 W inCC V6. 0是一個集成的人廣西自然科學(xué)基金 (0339070機界面 (H M I 系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng) , 它是西門子公 司在過程自動化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和微軟公司強大 軟件功能相結(jié)合的產(chǎn)物 。 W inCC V6. 0組態(tài)軟件無 論從功能性 、 開放性還是現(xiàn)代化程度而言 , 都是滿足 圖 5 軟件流程5 結(jié)語本文是針對檢測各種器件的抗拉壓力而設(shè)計 的 , 其實用性非常高 , 在整個系統(tǒng)中 , 采用了單片機 W 78E516B 作為主控制芯片 , 性價比高 , 功耗低 。 并 且采用 24位的 A /D轉(zhuǎn)換芯片 , 能達(dá)到很高的精度 , 并且它具有高動態(tài)范圍 、 可編程輸出字速率和靈活 的電源配置選項等優(yōu)點 , 經(jīng)過多次試驗 , 其力值波動 和位移精度都在要求范圍之內(nèi) , 符合國家標(biāo)準(zhǔn) , 可以 充分滿足用戶的需求 。 最后利用觸摸屏作為人機交 互界面 , 既美觀大方又方便操作 。參考文獻(xiàn) :1郁有文 , 常建 , 程繼紅 . 傳感器原理及工程應(yīng)用 M.西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 , 2003.2蔡夫深 , 王蕊 . 一種壓阻式壓力傳感器溫度補償設(shè)計 J .傳感器 世界 , 2005