電子拉力機采用高速DSP平臺,其高集成度、強大的控制、數據處理能力、高可靠性,采用自適應PID算法的全數字、力、變形、位移控制系統,實(shí)現力、變形、位移全數字控制, USB2.0通訊,即插即用接口此種接口可實(shí)現熱插拔,即具有即插即用功能。主機和觸摸屏微電腦都可單獨完成實(shí)驗,互不干擾,系統板采用4層PCB*抗干擾布線(xiàn)方法,抗干擾能力強, 整個(gè)控制系統具有很高的性?xún)r(jià)比、高可靠性,采用微機控制全試驗過(guò)程,實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示負荷值、位移值、變形值、試驗速度和試驗曲線(xiàn)。采用微機進(jìn)行數據處理分析,試驗結果可自動(dòng)保存,試驗結束后可重新調出試驗曲線(xiàn),全中文的Windows平臺下的試驗軟件,具有很強的數據和圖形處理功能, 可即時(shí)打印出完整的試驗報告和試驗曲線(xiàn)。通過(guò)對成組試驗曲線(xiàn)的疊加分析,可準確掌握質(zhì)量,調控參數。多方式的數據查詢(xún)功能,可使管理者清晰把握質(zhì)量控制發(fā)展變化趨勢。
電子拉力機是由測量系統、驅動(dòng)系統、控制系統及電腦(電腦系統型拉力試驗機)等結構組成。
一.電子拉力機的測量系統:
1.力值的測量
通過(guò)測力傳感器、放大器和數據處理系統來(lái)實(shí)現測量,常用的測力傳感器是應變片式傳感器。
所謂應變片式傳感器,就是由【應變片】、彈性元件和某些附件(補償元件、防護罩、接線(xiàn)插座、加載件組成),能將某種機械量變成電量輸出的器件。應變片式的拉、壓力傳感器國內外種類(lèi)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(lèi)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變片,因為彈性元件的應變與外力P的大小成正比例,故此將應變片接入測量電路中,即可通過(guò)測出其輸出電壓,從而測 出力的大小。
對于傳感器,一般采用差動(dòng)全橋測量,即將所粘貼的應變片組成橋路,
R1、R2、R3、R4,實(shí)際為阻值相等的4片(或8片)應變片,即R1=R2=R3=R4,當傳感器受到外力(拉力或壓力)作用時(shí),傳感器彈性元件 產(chǎn)生應變而使各電阻值發(fā)生變化,其變化值分別為△R1△、R2、△R3、△R4,結果原來(lái)平衡的電橋,現在不平衡了,橋路就有電壓輸出,設△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(lái)說(shuō),外力P引起傳感器內應變片的變形,導致電橋的不平衡,從而引起傳感器輸出電壓的變化,我們通過(guò)測量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。
一般來(lái)說(shuō),傳感器的輸出信號都是非常微弱的,通常只有幾個(gè)mV,如果我們直接對此信號進(jìn)行測量,是非常困難的,并且不能滿(mǎn)足高精度測量要求。因此必須 通過(guò)放大器將此微弱信號放大,放大后的信號電壓可達10V,此時(shí)的信號為模擬信號,這個(gè)模擬信號經(jīng)過(guò)多路開(kāi)關(guān)和A/D轉換芯片轉變?yōu)閿底中盘?,然后進(jìn)行數 據處理,至此,力的測量告一段落。
2.形變的測量
通過(guò)形變測量裝置來(lái)測量,它是用來(lái)測量試樣在試驗過(guò)程中產(chǎn)生的形變。
該裝置上有兩個(gè)夾頭,經(jīng)過(guò)一系列傳動(dòng)機構與裝在測量裝置頂部的【光電編碼器】連在一起,當兩夾頭間的距離發(fā)生變化時(shí),帶動(dòng)光電編碼器的軸旋轉,光電編碼器就會(huì )有脈沖信號輸出。再由處理器對此信號進(jìn)行處理,就可以得出試樣的變形量。
3.橫梁位移的測量
其原理同變形測量大致相同,都是通過(guò)測量光電編碼器的輸出脈沖數來(lái)獲得橫梁的位移量。
二.電子拉力機的驅動(dòng)系統:
主要是用于試驗機的橫梁移動(dòng),其工作原理是由伺服系統控制電機,電機經(jīng)過(guò)減速箱等一系列傳動(dòng)機構帶動(dòng)絲桿轉動(dòng),從而達到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過(guò)改變電機的轉速,可以改變橫梁的移動(dòng)速度。
三.電子拉力機的控制系統:
顧名思義,就是控制試驗機運作的系統,人們通過(guò)操作臺可以控制試驗機的運作,通過(guò)顯示屏可以獲知試驗機的狀態(tài)及各項試驗參數,若該機帶有電腦的話(huà),也可以由電腦實(shí)現各項功能并進(jìn)行數據處理分析、試驗結果打印。試驗機同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式,它通過(guò)計算機背后的串口(COM 口)進(jìn)行通信,此技術(shù)比較成熟、可靠,使用方便。
四.電子拉力機的配套電腦:
用來(lái)采集和處理分析數據。進(jìn)入試驗界面后,電腦會(huì )不斷采集各樣試驗數據,實(shí)時(shí)畫(huà)出試驗曲線(xiàn)(常用力--位移的曲線(xiàn)),自動(dòng)求出各試驗參數及輸出報表.