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压力试验机精度检测系统的设计

在建筑行业中,常常需要对水泥胶砂等试体作破型前抗压强度的测试,而抗压强度又与压力试验机的加载速率密切相关。国际上比较先进的压力试验机都是恒加荷的,国内建筑行业也已经设计并制造电液一体化的压力试验机系统,采用微型计算机控制微小流量阀的输出流量来达到恒加荷的要求。加载速率是否恒定,已经成为衡量压力试验机精度的一项重要指标,从设定的检测值开始到产品破型前的过程中,加载速率应在其基准值的10%的误差限内,超出误差限的点的百分比不大于2%。
j济南试验机厂本文设计的压力试验机精度检测系统采用了上下位机的结构形式,利用串口通信的方式,实现信息的传送,其中下位机以高速AVR单片机为控制核心,实现数据的采集和发送,上位机则是基于面向对象的程序设计AppVB,采用数据绑定技术及类似逐差法计算加载速率,使得系统具备高精度实时检测的能力。度快,同时内存容量大,并且有在线可编程的能力,可以方便的进行程序修改和调试,内部集成的模数转换器可以满足本课题的需要,内置的看门狗电路可以在程序异常时及时复位。称重 /压力传感器使用美国ABT企业的5型传感器。该传感器结构紧凑,综合精度高,长期稳定性好。另外 ,系 统又具备置零、清除、去皮、置数、打印等功能,采用了5个按键,并且设计了硬件滤波。显示采用了6位LED显示。
App采用C语言进行编程,使得系统具有良好的可移植性,并便于维护和扩充。控制系统App的设计采用了模块化的设计思想,主要含有主程序,键盘服务程序,定时中断服务程序,显示子程序和串口中断服务程序。主 程 序 逻辑为单片机上电复位后对系统进行初始化,然后进入主循环。键盘服务程序采用的是查询的方式,即在主程序中不停的查询PB口,如发现有按键按下即调用键盘处理程序,检查PB目中哪一位为低电平,再调用相应的按键处理程序。定 时 中 断服务程序用于压力数据的采集。在系统初始化时设置了定时器时间是10ms,即每10ms采样一次,并将采集到的数据存储到数据缓冲区。
压力数据的传输以及量程参数的设置通过全双工串口通信传递。试验开始后,下位机接收到上位机发送的命令后,进行CRC校验正确后向上位机发送数据。采样的数据都自动保存到指定的路径下。历史试验可以调用这些数据进行再分析和再比较,并同样具有查看、保存和打印试验报表的功能。
加载速率的计算
通过称重测力传感器采样得到的试验数据是当前的压力值,必须通过计算将试验力值转换为加载速率。考虑到采样周期可能不均匀,而时间间隔的较小差异对计算加载速率的影响较大,因此这里采用类似逐差法对测量值进行处理。其加载速率其中,PK为tk时刻的试验力值,N为数据长度当 N 取 值适中时,采用这种方法可以减小随机误差,具有一定的滤波作用且能反映加载速率的真实变化。
系统结构与功能
液压万能试验机精度检测系统由称重/压力传感器、称重显示器、串口通信设备以及检测App构成。称重显示器接收压力传感器传递过来的承载压力,并通过串口将检测数据不断发送给上位机。上位机App采用高精度实时串口通信技术获取数据,实时进行数据处理,求出加载速率,并以动态曲线显示加压过程,同时将压力值和加载速率自动保存到数据库。整个试验一般持续数分钟。
系统由上位机和下位机两部分组成。两者采用RS一232串行通信,通信协议为国际标准协议MODBUS一HEX。上位机为主机,下位机从机,通讯方式为问答式,数据传送方式为RTU模式。下位 机 以 Atmega128为核心控制器再配以相应的外围电路,通过键盘设定采集压力信息,并根据PC机发出的指令,向上位机发送近所采集的50位数据。
硬件设计下位机 控 制芯片采用ATMEL企业Atmegal28单片机,它是基于AVR内核的低功耗单片机,单时钟指令周期。
压力试验机系统的上位机设计
主要功能
(1) 实时数据与动态曲线显示压力试验的目的主要是在线监视和分析试验过程,因此需要将试验力值,尤其是加载速率,以实时数据和动态曲线的形式把该过程再现出来。
(2) 参数设置用于选择6《XX)N一3000kN之间的10种常用检测量程,以及相应地设置加载速率的基准值和误差上下限,具有通用性。另外,被试验的产品和所选择的仪器等信息也有该功能实现。
(3 )试验报表是试验的结论的总结,可以查看、保存和打印试验的综合信息。
(4 ) 历史试验试验结束后试验过程中
数据绑定技术
济南试验机厂家恒思盛大使用数据绑定技术可以提高程序的运行效率,且代码简洁,可以设计时绑定,也可以运行时绑定。本文主要在实时数据存储和历史试验查看两部分使用了该技术。试验 力 值 和加载速率等实时参数的显示采用的是La忱1控件实现,通过Ad浏c控件与数据库连接,对应数据库的各个字段,这样每次采样个更新一下Adode,就能将当前的数据保存到数据库中。历史试验的数据可以打开并在数据表格控件MSHFlexGrid中显示,但是数据较多的情况采用数据绑定技术能明显提高程序的运行效率。但是,对MSHFlexGrid控件进行绑定的时候只能显示数据库中的前2048条记录,如果记录超过2048条,则后面的记录并不加载到MSHFlexGrid控件中。解决的办法是通过建立DSN(DatasourceName),为ODBC定义一个确定的数据库和必须的ODBC驱动程序。
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