基于CS5532的高精度拉压力试验机设计

1、第 30卷第 4期 2009年 4月煤 矿 机 械CoalM ine MachineryVol . 30No . 4 Ap r . 2009基于 CS5532的高精度拉压力试验机设计吴房胜 , 欧阳名三 , 朱敏静(安徽理工大学 电气与信息学院 , 安徽 淮南 232001 摘 要 :在实际应用中 , 有各种抗拉压器件被应用于工厂的生产流程中 , 但在实际操作时 , 由 于不够了解该器件具体能承受多大的拉力或压力 , 故使用时 , 会影响生产和产品质量 。针对该问 题 , 为了提高转换精度 , 设计了一套基于 24位 CS5532进行 A /D转换并利用 W 78E516B 单片机控 制的高精

2、度拉压力试验机 。 该系统可以检测各种实验物的抗拉压强度 、 撕裂 、 胶着力 、 抗拉压应力 、 剥离和剪力等功能 , 精度和稳定性大大提高 , 克服了系统测量过程中的不稳定性 。关键词 :A /D转换 ; 单片机 ; 抗拉压 ; 试验机中图分类号 :TP31; TG35 文献标志码 :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 前言随着工业的快速发展 , 各种设备与器件生产出 来都需要有一个完善的检测设备来检测该器件的性 能 。 本文设计的高精度拉压力试验机是利用力量传 感器通过 CS5532转换来传递力值 , 采用可旋转的 编码器发出的脉冲个数计算被测器件变形距离 , 最 终通过四线制触摸屏显示拉力或压力的精确力值和 移动位

7、移 , 并通过触摸屏方便地点击操作 , 控制该机 器的动作 , 既可观又实用 。1 系统概述系统的硬件结构如图 1所示 , 主要由以下几个部 分构成 :A /D转换 ,W78E516B 单片机 , 240128触摸屏 显示 , 时钟与复位电路 , 温度补偿电路和存储器等。 运行过程中 , 马达带动上横杆上升或下降 , 传感器受 拉力或压力 , 将信号传出 , 经 CS5532转换后输送给单 片机 , 与此同时 , 捕捉到编码器旋转产生的脉冲也输 送给单片机 , 经过主芯片的运算 , 将数据传送给触摸 屏显示当前的力值与变形位移。 在本机测试时 , 本机 可在触摸屏中设定最大安全容量 , 将其值

8、保存在存储 器中 , 当力量到达设定容量时 , 能自动停机 , 并开始力 值计时。 为了避免操作者使用不当 , 造成仪器的损 坏 , 故装了上极限和下极限 2个微动装置限定其移动 范围 , 确保当上横杆到达最高点与最低点时 , 微动开 关自动关闭电源 , 马达停止 , 保护荷重元。图 1 系统结构2 硬件电路设计(1 系统实现介绍本系 统 采 用 的 控 制 芯 片 为 8位 低 功 耗 的 W 78E516B 单片机 , 该单片机工作可靠 , 抗干扰能力 强 , 性价比高 , 并且在线编程能力非常灵活 。 为了方 便用户进行编程和验证 ,W 78E516B 内含的 ROM 允 许电编程和电读

9、写 。一旦代码确定后 , 用户就可以 对代码进行保护 。由于对测量的力值的精度和转换能力要求较 高 , 故本系统的模数转换采用 24位的 CS5532高集 成度的芯片 , 使其转换能力大大提高 。该芯片运用 了电荷平衡技术 , 产生的信号准确度高 , 线性误差在 ±0. 0015, 具有片内保护驱动输出缓冲器 , 所以稳定 性方面也有所保障 。 而且为了方便与微处理器之间 的通讯 , CS5532内部还有一个 SP I T M 与 M icr oalire T M 和兼容的三线串行接口 , 在串行时钟口 (SCLK 有一 第 30卷第 4期 基于 CS5532的高精度拉压力试验机设计

10、 吴房胜 , 等 Vol . 30No . 4个施密特触发器 。其对应的电路如图 2所示 , 当传感器信号进入 A I N +与 A I N -后经过 A /D转换输送 给单片机 , 最终将力值显示在触摸屏上 , 在操作时 , 操作人员提前通过触摸屏将设定的力值和保持该力 值的时间输入芯片 , 并存储在 EEPROM 中 , 在上拉 或下压的过程中 , 力值不断增大 , 当达到设定的力值 时 , 通过软件设计 , 马达停止运转 , 计时器开始计时 , 计时期间 , 由于物体可能产生形变使力值变小 , 为了 保住力值在设定的拉力或压力附近 , 电机实行点动 方式 。 在设定的时间内 , 如果被测

11、器件在规定的时 间没有损坏 , 说明该器件已经合格 , 具备承受一定抗 拉压力的能力 。 外接的编码器是通过单片机的 P3. 3口接入 , 编码器每产生一个脉冲中断 , 数一次 , n (s 中 d , s 为 横杆螺纹间距 , 数 。 系统中的存储芯片采用 24C02芯片 , 该芯片带有 I 2 C 总线接口 , 具有掉电记忆的功能 , 并且可以 像普通 RAM 一样用程序改写。 图 2 A /D与存储电路(2 温度补偿介绍力值传感器半导体应变片电阻 R t 的温度系数为 , 灵敏度 K 的温度系数为 , 加在传感器上的电 压为 V in , 则电阻值R T =R 0(1+T (1 灵敏度随

12、温度改变值K T =K 0(1+T (2 则传感器输出为V out =( R /R0 V in =K 0(1+T e V in(3 式中 R 0 基准温度时传感器的电阻值 (初始值 ; R 压力引起的电阻变化 ; K 0 基准温度时灵敏度 ; e 应变系数 。由式 (3 知 , 压力随温度的改变量和 随温度 的变化相 同 , 具 有较 大负温 度系 数 , 温 度系 数为 -0. 002-0. 003/ 。考虑到温度的变化对压力 传感器的影响 , 为此 , 设计了一种该传感器的整体温 度补偿电路 , 它具有补偿精度高 , 稳定性能好和调节 方便等优点 , 可达到较为满意的效果 。其灵敏度温 度

13、补偿电路如图 3所示 , A 1和 A 构成差动放大器 , , 然后由 A 4-发射极间电 。同时 , 在 A 4上的负 R T , 以达到 用增益的正温度特性更好地弥补电桥部分灵敏度负 温度特性的目的。图 3 温度补偿电路(3 人机对话介绍控制系统与操作人员的交互界面通过 240128触摸屏来实现 , 该触摸屏为四线制触摸屏 , 单片机与 它以并行总线方式进行通信来交换信息 。 在测试阶 段 , 其触摸屏显示画面如图 4所示 。最大力量显示 的是记录当前力量数值变化中的最大值 。 经过试验 测试表明 , 力值非常稳定 , 力值上下波动范围明显减 小 , 能充分满足高精度要求 , 而且位移也能

14、达到很高 的精度。图 4 测试显示界面3 软件设计在该系统中 , 各功能程序实现模块化 、 子程序化 , 这样便于程序的调试 、 移植和修改 。 软件程序主 要由主程序 、 A /D转换子程序 、 触摸屏驱动子程序 、 I 2C 子程序等构成 , 软件中要实现测力与维持一定 时间的力值的主要功能 , 当被测物体在受较大的力 时 , 可能拉坏或压坏 , 使力值瞬间减小 , 故需实现断 点停机功能 , 此外还需实现感测上下极限微动装置 , 防止被测物体拉断或拉裂造成上横杆撞坏检测仪器 的功能等 。 其软件流程如图 5所示 。第 30卷第 4期 2009年 4月煤 矿 机 械 CoalM ine M

15、achineryVol . 30No . 4Ap r . 2009W inCC V6. 0脚本在电线电缆控制系统中的应用3崔永良 1, 2, 刘 羽 1(1. 桂林工学院 , 广西 桂林 541004; 2. 山东莱芜职业技术学院 , 山东 莱芜 271100 摘 要 :通过对 W inCC V6. 0脚本系统的分析 , 提出了如何运用西门子上位机监控软件 W inCC V6. 0集成的 VBS 脚本读出数据库中的记录 , 对电线电缆监控系统中的温度参数进行批量 设定 , 并给出了一些功能实现的相关源代码 。关键词 :组态软件 ; 脚本 ; 监控系统 中图分类号 :TP31 文献标志码 :A

16、文章编号 :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 工控组态软件 W

18、inCC 简介工控组态软件 W inCC V6. 0是一个集成的人广西自然科学基金 (0339070机界面 (H M I 系统和监控管理系统 , 它是西门子公 司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大 软件功能相结合的产物 。 W inCC V6. 0组态软件无 论从功能性 、 开放性还是现代化程度而言 , 都是满足 图 5 软件流程5 结语本文是针对检测各种器件的抗拉压力而设计 的 , 其实用性非常高 , 在整个系统中 , 采用了单片机 W 78E516B 作为主控制芯片 , 性价比高 , 功耗低 。 并 且采用 24位的 A /D转换芯片 , 能达到很高的精度 , 并且它具有高动态范围 、 可编程输出字速率和灵活 的电源配置选项等优点 , 经过多次试验 , 其力值波动 和位移精度都在要求范围之内 , 符合国家标准 , 可以 充分满足用户的需求 。 最后利用触摸屏作为人机交 互界面 , 既美观大方又方便操作 。参考文献 :1郁有文 , 常建 , 程继红 . 传感器原理及工程应用 M.西安 :西安电子科技大学出版社 , 2003.2蔡夫深 , 王蕊 . 一种压阻式压力传感器温度补偿设计 J .传感器 世界 , 2005