STC12C5A60S2'yi temel alan saf kayma gerilimi test cihazının kontrol sisteminin tasarımı
Liu Ni
(Yüksek teknoloji Koleji, Xi'an Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Xi'an 710109, Shaanxi)
: Yol yapımında asfalt beton iç yapısının kesme gerilmesi ve kesme gerilmesi arasındaki ilişkiyi tespit etmek için mühendislik malzemeleri için saf bir kesme gerilimi test cihazı tanıtıldı. STC12C5A60S2'yi temel alan kesme gerilimi test cihazının kontrol mekanizması ve kontrol sistemi tasarlanmıştır. Kontrol sistemi, bir veri toplama modülü, bir mikro kontrol ünitesi, bir ekran modülü, bir baskı modülü ve bir motor kontrol modülünden oluşur. Saf kesme gerilimi test cihazı gerçek testlerden geçmiştir ve beton numuneler üzerinde saf kesme gerilimi testleri gerçekleştirebilir.Sistem kararlı ve güvenilir bir şekilde çalışır ve test verileri yüksek doğruluğa sahiptir.Belirli pratik uygulama değerine sahiptir ve teşvik edilebilir.
: Saf kesme; kesme gerilmesi; kesme gerilmesi; STC12C5A60S2; gömülü yazıcı; MAX7219
: TP273 belge kimlik kodu: ADII: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2017.09.009
Alıntı biçimi : Liu Ni. STC12C5A60S2 J 'ye dayalı olarak saf kayma gerilmesi test cihazı kontrol sisteminin tasarımı. Mikrobilgisayar ve Uygulama, 2017,36 (9): 28-30,33.
0 Önsöz
Sadece kayma gerilmesi vardır ve birim gövdenin bölümünde normal gerilim yoktur Bu gerilme durumuna saf kayma gerilmesi durumu [1] denir. Saf kesme testi, tabaka şekillendirmeyi incelemek için temel testlerden biridir ve mühendislikte yaygın olarak kullanılmaktadır.
Beton malzemelerin uygulama alanının sürekli genişlemesi ve araştırma çalışmalarının derinleşmesi ile betonun kayma dayanımı, temel mekanik performans indeksi olarak mühendislik camiasından giderek daha fazla ilgi görmüştür. Gerçek mühendislik ve revize edilmiş spesifikasyonların ihtiyaçlarına göre, bu makale beton kesme dayanımı indeksini inceler ve bu indeks [2] için bir test prototipi tasarlar.
1 Saf kesme gerilimi test cihazının mekanik yapı tasarımı
Saf kayma gerilimi test cihazının mekanik cihazı Şekil 1'de gösterilmektedir.
Test prensibi: Test edilecek malzemenin modelini saf bir kesme kalıbına koyun ve ardından kalıbı ve gerinim sensörünü kaldırma platformuna sabitleyin, böylece motorun hareketi kaldırma platformunu gerilim sensörüne doğru hareket ettirir, gerilim sensörüne temas eder ve sıkıştırır Malzeme modelinin kesilmesini anlayın ve gerinim ve gerilme sensörleri [3] aracılığıyla süreçteki kayma gerilmesi ve gerilme değişimini ölçün.
2 Saf kesme test kontrolörünün genel tasarımı
Bu makale, yukarıda bahsedilen test cihazı için bir kontrolör tasarlamayı amaçlamaktadır. Kontrolör, kayma gerilmesi ve kayma gerinim verilerinin gerçek zamanlı olarak toplanmasını ve görüntülenmesini, motorun ileri ve geri kontrolünü, kayma gerilmesi ve kayma gerinim verilerinin depolanmasını ve ilişki eğrilerinin çıktı baskısını içerir. Kontrolörün sistem blok şeması Şekil 2'deki gibi gösterilmiştir.
3 Saf kesme test kontrolörünün donanım devre tasarımı
3.1 Denetleyicinin tanıtımı
Bu sistem tarafından seçilen STC12C5A60S2 mikro denetleyici, Macrojing Technology tarafından üretilen tek bir saat / makine döngüsü (1T komut döngüsü modu) mikrodenetleyicidir.Geleneksel 8051 mikro denetleyici ile karşılaştırıldığında, komut sistemi yürütme hızı daha hızlıdır ve ortalama hız, geleneksel 8051 komut hızının 8 ~ 12 kez [4].
STC12C5A60S2 mikro denetleyici, sistem programı depolama gereksinimlerini tam olarak karşılayabilen 60 KB Flash program belleğini entegre eder; dahili RAM 256 B'ye sahiptir ve aynı zamanda SD kart tarafından okunan en az 512 B RAM gereksinimlerini tam olarak karşılayabilen 1024 B harici genişletilmiş RAM'e sahiptir. Donanım gereksinimleri [5]. Sistemin çökmesini önlemek ve program kaçışını önlemek için, sistemin zaman aşımından sonra çökmemesini ve otomatik olarak sıfırlanmamasını sağlamak için dahili bekçi uygulaması işlevini kullanın.
3.2 Kayma gerilmesi veri toplama devresi
Kesme gerilimi sensörü, Dayang yüksek hassasiyetli yük hücresini (basınç, gerilim, gerilim yük hücresi) kullanır. Sensör, yüksek hassasiyetli bir S-kiriş yapısına sahiptir ve beton karıştırma tesislerinde, harmanlama terazilerinde, huni terazilerinde ve çekme ve sıkıştırma test makinelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Alım sistemine bağlanabilen eşleşen verici aracılığıyla 4-20 mA, 0-5 V, 0-10 V ve diğer standart sinyalleri çıkarabilir, aynı zamanda kuvvet değerini eşleşen bir görüntüleme cihazı [6] ile doğrudan görüntüleyebilir. Sensörün çıkış diferansiyel voltaj sinyali aşağıdaki formülü karşılar:
Tam ölçekli çıkış voltajı = uyarma voltajı × hassasiyet
Hassasiyet 2 mV / V'dir.
Bu sistemin uyarma voltajı 12 V'dir, bu nedenle çıkış tam ölçekli voltajı 24 mV diferansiyel küçük sinyaldir; kesme geriliminin doğru bir şekilde toplanmasını sağlamak için sinyalin, sinyal koşullandırma devresi tarafından AD dönüştürme modülünün etkili aralığına işlenmesi ve yükseltilmesi gerekir. Küçük sinyal işleme modülü devresinin tasarımı Şekil 3'te gösterilmektedir. Op amp, gerçek devreyi tasarlamak için OP07 tek op amp kullanır. Buradaki direnç, hassas direnç gerektirir.
3.3 Kayma gerinim veri toplama devresi
Kesme gerinimi bir VHDL yer değiştirme sensörü kullanır, sensörün tam ölçeği 150 mm'dir ve çıkış 0 ~ 5 V voltaj sinyalidir Bu sinyal, bir filtre devresi aracılığıyla STC12C5A60S mikro denetleyicisinin AD giriş pinine doğrudan girilir.
3.4 İnsan-bilgisayar etkileşimi arayüz devresi
Sistemin kontrol girişi test, baskı, yukarı, aşağı ve iki yedek buton olmak üzere 6 butondan oluşmaktadır. Sistemin çalışma durumu iki LED ile gösterilir. Anahtar girişi ve sistem gösterge devresi Şekil 4'te gösterilmektedir.
Sistemin veri görüntüleme modülü dijital tüpler ile gerçekleştirilir ve iki adet 4'ü bir arada ortak katot dijital tüp sırasıyla kayma gerilimini ve kayma gerilimini görüntülemek için kullanılır. Nixie tüpünün sürücüsü MAX7219 sürücü yongasını [7] kullanır. Ekran modülünün donanım devresi Şekil 5'te gösterilmektedir.
3.5 Yerleşik yazıcı kontrol devresi
Sistemin baskı modülü, Beijing Spirit SP-RMD serisi mikro gömülü yazıcıları benimser.Yazıcı, küçük boyutlu, hafif, tam işlevsel, yüksek hızlı, yüksek çözünürlüklü, görünüşte güzel, kullanımda basit ve bağlantı açısından kullanışlıdır. Tıbbi bir ekipman, yangın alarmıdır Basit ve kullanışlı kurulum, geniş çalışma voltajı, hızlı baskı hızı ve ayarlanabilir yoğunluk [8] avantajları ile kontrol, endüstriyel kontrol ve diğer çeşitli enstrümantasyon yükseltmeleri için ideal eşleşen ürünler. Bu sistem yazıcıyı seri bağlantı noktası üzerinden kontrol eder.
3.6 AC motor kontrol devresi
Test platformunun kaldırılması 220 V AC asenkron motor ile, 220 V motorun pozitif ve negatif kontrolü 12 V ara röle ile gerçekleştirilir.12 V ara rölenin kontrol devresi Şekil 6'da gösterilmiştir.
4 Saf kesme test kontrolörünün yazılım tasarımı
Kontrolörün yazılım fonksiyonları şunları içerir: kayma gerilmesi ve kesme gerinim verilerinin AD örneklemesi, kesme gerilimi ve kesme gerilmesi ölçüm değerinin görüntülenmesi, kesme gerilimi ve kesme gerilimi ölçüm değerinin depolanması ve yazdırılması, 220 V AC motorun kontrolü, harici anahtar giriş işleme, Sistem durumu görüntüleme işlevi. Sistem yazılım tasarımı modüler bir tasarıma sahiptir ve her işlev, karşılık gelen bir işlev alt işlevi ile tasarlanmıştır.Sistemin çalışma durumu, sys_state değişkeninin farklı değerleri ile karakterize edilir:
0: Test edilmedi;
1: Test;
2: Testten sonra motor düşer;
3: Motor durur;
4: Verileri yazdırın ve test tamamlanır.
Sistemin çalışması sırasında, sys_state değeri tuş vuruşları ve ölçüm süreci ile değiştirilir ve sistem, sys_state durum değerine [9-10] göre karşılık gelen işlev modülü alt işlevlerini otomatik olarak çağırır. Sistem yazılımının ana akışı Şekil 7'de gösterilmektedir. Bunların arasında, anahtar işleme alt yordamı ayrıca sistem çalıştırma durumu değişkenlerini okuyacak ve farklı durumlara göre farklı işleme alt işlevlerini yürütecektir.
5 sistem ortak hata ayıklama
Sistem ortak hata ayıklaması aşağıdaki adımlara göre gerçekleştirilir:
(1) Basınç sensörünü (4 pinli fiş), yer değiştirme sensörünü (3 pinli fiş) ve motoru (6 pinli fiş) bağlayın;
(2) İş parçasını çalışma tezgahına sabitleyin ve basınç sensörünü ve yer değiştirme sensörünü sıfır konumuna takın;
(3) Hazırlık çalışması tamamlandıktan sonra, güç anahtarını açın, sistemin "Kullanıma hoş geldiniz" ifadesini yazdırmasını bekleyin ve test edilecek duruma girin;
(4) "Yukarı" veya "aşağı" düğmelerine basarak çalışma tezgahının yüksekliğini ayarlayın, böylece test parçası basınç sensörüne dokunur, ancak kuvvet olmaz;
(5) "Test" düğmesine basın, motor ileri doğru dönecek, tezgah yükselecek ve test başlayacaktır;
(6) İş parçası ezildiğinde, motor 5 saniye duracak, sonra tersine dönecek ve çalışma tezgahı düşecektir;
(7) Çalışma tezgahı uygun bir konuma indirildiğinde, motoru durdurmak için "yazdır" tuşuna bir kez basın;
(8) Dijital tüp tarafından görüntülenen maksimum kesme gerilimini ve kesme gerilmesini okuyun ve ardından veri eğrisi listesini yazdırmak için "yazdır" düğmesine basın;
(9) "Yukarı" ve "aşağı" düğmelerine basarak çalışma tezgahını uygun konuma ayarlayın İş parçasını ve yer değiştirme sensörünü sabitledikten sonra, iş parçasının sadece basınç sensörüne ve yer değiştirme sensörüne dokunmasını sağlamak için "yukarı" düğmesine basın ve ardından "test" düğmesine basın. Sonraki deneye başlayın.
6. Sonuç
Bu makale temel olarak saf kesme test kontrolörünün tasarımını ve üretimini tamamlar. Saf kesme test cihazı denetleyici sistemi donanımı, kesme gerilimi küçük sinyal amplifikasyonu ve koşullandırma devresi, kesme gerilimi AD örnekleme devresi, anahtar giriş algılama devresi, sistem durumu görüntüleme devresi, dijital tüp görüntüleme devresi, yazıcı sürücü devresi ve AC motor kontrol devresini içerir; yazılım şunları içerir Kayma gerinimi ve kayma gerilmesi veri toplama, depolama, eğri yazdırma fonksiyonu [11]. Saf kesme test kontrolör sistemi, beklenen planın işlevini gerçekleştirir ve saf kesme testi mekanik yapısını kontrol ederek beton numuneler üzerinde saf kesme gerilimi testi yapabilir. Sistem kararlı ve güvenilir bir şekilde çalışır ve test verileri yüksek doğruluğa sahiptir.Belirli pratik uygulama ve promosyon değerine sahiptir.
Referanslar
[1] Chen Liang, Gao Guowang, Ma Aiqi, vb. Basınç sinyali toplama sisteminde yüksek hassasiyetli analogdan dijitale dönüştürücü uygulaması J Elektronik Test, 2011 (4): 1-3.
[2] Zhou Wenyi, Fang Junya, Zhu Zihuan.LabVIEW J. Bilgisayar Ölçümü ve Kontrolü, 2015, 23 (2): 471-473'e dayalı ölü ağırlık standart makinenin kontrol sisteminin tasarımı.
3 Cui Guoli, Che Xilong. STC12C5A60S2 ve AD620'ye dayalı küçük sinyal toplama sistemi J. Elektronik Tasarım Mühendisliği, 2012, 20 (11): 112-114.
[4] Song Fengjuan, Fu Kan, Xue Yali STC12C5A60S2 tek çipli mikrobilgisayarın yüksek hızlı A / D dönüştürme yöntemi J Kömür Madeni Makineleri, 2010, 31 (6): 219-221.
5 Li Hongyan, Gao Yangdong. RF uzaktan kumandalı çok eklemli yılan benzeri robot, LPC2131 J. Otomasyon ve Enstrümantasyon, 2014, 29 (6): 1-4.
[6] Chen Min, Lin Zhixiong, Lin Yuanmo, ve diğerleri Elektronik ölçekli bir etiket baskı sisteminin tasarımı J. Journal of Langfang Teachers College (Natural Science Edition), 2014, 14 (2): 47-49.
[7] Shi Wenhong AC motor sürücü kontrol sistemi üzerine araştırma J Açık ocak madenciliği teknolojisi, 2010 (S1): 50-51.
[8] Yang Xing, Yang Song, Liu Yi.Zayıf sinyal faz kilidi algılama devresi üzerine araştırma on J. Piezoelectric ve Acousto-Optic, 2015, 37 (3): 529-532.
[9] Hou Long, Liu Haishun, Liu Qingling, et al. STC12c5a60s2 tek çipli mikrobilgisayar J 'ye dayalı 3 boyutlu ekran tasarımı. Mikrobilgisayar ve Uygulama, 2015,34 (2): 91-92.
10 Hu Shibing, Zhao Minzhi Akıllı DC Gerilim Veri Toplama Sisteminin Tasarımı J. Elektronik Teknolojinin Uygulanması, 2014,40 (8): 83-86.
[11] Yang Xufang 89C51 mikro denetleyiciye [J] dayalı bir el tipi ücretli yazıcı. Otomasyon Teknolojisi ve Uygulaması, 2015, 34 (4): 107-109.
