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      壓力試驗機精度檢測系統的設計

      在建筑行業中,常常需要對水泥膠砂等試體作破型前抗壓強度的測試,而抗壓強度又與壓力試驗機的加載速率密切相關。國際上比較先進的壓力試驗機都是恒加荷的,國內建筑行業也已經設計并制造電液一體化的壓力試驗機系統,采用微型計算機控制微小流量閥的輸出流量來達到恒加荷的要求。加載速率是否恒定,已經成為衡量壓力試驗機精度的一項重要指標,從設定的檢測值開始到產品破型前的過程中,加載速率應在其基準值的10%的誤差限內,超出誤差限的點的百分比不大于2%。
      j濟南試驗機廠本文設計的壓力試驗機精度檢測系統采用了上下位機的結構形式,利用串口通信的方式,實現信息的傳送,其中下位機以高速AVR單片機為控制核心,實現數據的采集和發送,上位機則是基于面向對象的程序設計軟件VB,采用數據綁定技術及類似逐差法計算加載速率,使得系統具備高精度實時檢測的能力。度快,同時內存容量大,并且有在線可編程的能力,可以方便的進行程序修改和調試,內部集成的模數轉換器可以滿足本課題的需要,內置的看門狗電路可以在程序異常時及時復位。稱重 /壓力傳感器使用美國ABT公司的5型傳感器。該傳感器結構緊湊,綜合精度高,長期穩定性好。另外 ,系 統又具備置零、清除、去皮、置數、打印等功能,采用了5個按鍵,并且設計了硬件濾波。顯示采用了6位LED顯示。
      軟件采用C語言進行編程,使得系統具有良好的可移植性,并便于維護和擴充??刂葡到y軟件的設計采用了模塊化的設計思想,主要含有主程序,鍵盤服務程序,定時中斷服務程序,顯示子程序和串口中斷服務程序。主 程 序 邏輯為單片機上電復位后對系統進行初始化,然后進入主循環。鍵盤服務程序采用的是查詢的方式,即在主程序中不停的查詢PB口,如發現有按鍵按下即調用鍵盤處理程序,檢查PB目中哪一位為低電平,再調用相應的按鍵處理程序。定 時 中 斷服務程序用于壓力數據的采集。在系統初始化時設置了定時器時間是10ms,即每10ms采樣一次,并將采集到的數據存儲到數據緩沖區。
      壓力數據的傳輸以及量程參數的設置通過全雙工串口通信傳遞。試驗開始后,下位機接收到上位機發送的命令后,進行CRC校驗正確后向上位機發送數據。采樣的數據都自動保存到指定的路徑下。歷史試驗可以調用這些數據進行再分析和再比較,并同樣具有查看、保存和打印試驗報表的功能。
      加載速率的計算
      通過稱重測力傳感器采樣得到的試驗數據是當前的壓力值,必須通過計算將試驗力值轉換為加載速率??紤]到采樣周期可能不均勻,而時間間隔的較小差異對計算加載速率的影響較大,因此這里采用類似逐差法對測量值進行處理。其加載速率其中,PK為tk時刻的試驗力值,N為數據長度當 N 取 值適中時,采用這種方法可以減小隨機誤差,具有一定的濾波作用且能反映加載速率的真實變化。
      系統結構與功能
      液壓萬能試驗機精度檢測系統由稱重/壓力傳感器、稱重顯示器、串口通信設備以及檢測軟件構成。稱重顯示器接收壓力傳感器傳遞過來的承載壓力,并通過串口將檢測數據不斷發送給上位機。上位機軟件采用高精度實時串口通信技術獲取數據,實時進行數據處理,求出加載速率,并以動態曲線顯示加壓過程,同時將壓力值和加載速率自動保存到數據庫。整個試驗一般持續數分鐘。
      系統由上位機和下位機兩部分組成。兩者采用RS一232串行通信,通信協議為國際標準協議MODBUS一HEX。上位機為主機,下位機從機,通訊方式為問答式,數據傳送方式為RTU模式。下位 機 以 Atmega128為核心控制器再配以相應的外圍電路,通過鍵盤設定采集壓力信息,并根據PC機發出的指令,向上位機發送近所采集的50位數據。
      硬件設計下位機 控 制芯片采用ATMEL公司Atmegal28單片機,它是基于AVR內核的低功耗單片機,單時鐘指令周期。
      壓力試驗機系統的上位機設計
      主要功能
      (1) 實時數據與動態曲線顯示壓力試驗的目的主要是在線監視和分析試驗過程,因此需要將試驗力值,尤其是加載速率,以實時數據和動態曲線的形式把該過程再現出來。
      (2) 參數設置用于選擇6《XX)N一3000kN之間的10種常用檢測量程,以及相應地設置加載速率的基準值和誤差上下限,具有通用性。另外,被試驗的產品和所選擇的儀器等信息也有該功能實現。
      (3 )試驗報表是試驗的結論的總結,可以查看、保存和打印試驗的綜合信息。
      (4 ) 歷史試驗試驗結束后試驗過程中
      數據綁定技術
      濟南試驗機廠家恒思盛大使用數據綁定技術可以提高程序的運行效率,且代碼簡潔,可以設計時綁定,也可以運行時綁定。本文主要在實時數據存儲和歷史試驗查看兩部分使用了該技術。試驗 力 值 和加載速率等實時參數的顯示采用的是La忱1控件實現,通過Ad瀏c控件與數據庫連接,對應數據庫的各個字段,這樣每次采樣個更新一下Adode,就能將當前的數據保存到數據庫中。歷史試驗的數據可以打開并在數據表格控件MSHFlexGrid中顯示,但是數據較多的情況采用數據綁定技術能明顯提高程序的運行效率。但是,對MSHFlexGrid控件進行綁定的時候只能顯示數據庫中的前2048條記錄,如果記錄超過2048條,則后面的記錄并不加載到MSHFlexGrid控件中。解決的辦法是通過建立DSN(DatasourceName),為ODBC定義一個確定的數據庫和必須的ODBC驅動程序。
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