在建筑行業(yè)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(guān)。國際上比較先進(jìn)的壓力試驗機都是恒加荷的,國內建筑行業(yè)也已經(jīng)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(lái)達到恒加荷的要求。加載速率是否恒定,已經(jīng)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(kāi)始到產(chǎn)品破型前的過(guò)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(diǎn)的百分比不大于2%。
j濟南試驗機廠(chǎng)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(shí)現信息的傳送,其中下位機以高速AVR單片機為控制核心,實(shí)現數據的采集和發(fā)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(shù)及類(lèi)似逐差法計算加載速率,使得系統具備高精度實(shí)時(shí)檢測的能力。度快,同時(shí)內存容量大,并且有在線(xiàn)可編程的能力,可以方便的進(jìn)行程序修改和調試,內部集成的模數轉換器可以滿(mǎn)足本課題的需要,內置的看門(mén)狗電路可以在程序異常時(shí)及時(shí)復位。稱(chēng)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(cháng)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(gè)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(yǔ)言進(jìn)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(pán)服務(wù)程序,定時(shí)中斷服務(wù)程序,顯示子程序和串口中斷服務(wù)程序。主 程 序 邏輯為單片機上電復位后對系統進(jìn)行初始化,然后進(jìn)入主循環(huán)。鍵盤(pán)服務(wù)程序采用的是查詢(xún)的方式,即在主程序中不停的查詢(xún)PB口,如發(fā)現有按鍵按下即調用鍵盤(pán)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(shí) 中 斷服務(wù)程序用于壓力數據的采集。在系統初始化時(shí)設置了定時(shí)器時(shí)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(guò)全雙工串口通信傳遞。試驗開(kāi)始后,下位機接收到上位機發(fā)送的命令后,進(jìn)行CRC校驗正確后向上位機發(fā)送數據。采樣的數據都自動(dòng)保存到指定的路徑下。歷史試驗可以調用這些數據進(jìn)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(guò)稱(chēng)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(guò)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(shí)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(lèi)似逐差法對測量值進(jìn)行處理。其加載速率其中,PK為tk時(shí)刻的試驗力值,N為數據長(cháng)度當 N 取 值適中時(shí),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(shí)變化。
系統結構與功能
液壓萬(wàn)能試驗機精度檢測系統由稱(chēng)重/壓力傳感器、稱(chēng)重顯示器、串口通信設備以及檢測軟件構成。稱(chēng)重顯示器接收壓力傳感器傳遞過(guò)來(lái)的承載壓力,并通過(guò)串口將檢測數據不斷發(fā)送給上位機。上位機軟件采用高精度實(shí)時(shí)串口通信技術(shù)獲取數據,實(shí)時(shí)進(jìn)行數據處理,求出加載速率,并以動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)顯示加壓過(guò)程,同時(shí)將壓力值和加載速率自動(dòng)保存到數據庫。整個(gè)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(xié)議為國際標準協(xié)議MODBUS一HEX。上位機為主機,下位機從機,通訊方式為問(wèn)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(guò)鍵盤(pán)設定采集壓力信息,并根據PC機發(fā)出的指令,向上位機發(fā)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A(yíng)VR內核的低功耗單片機,單時(shí)鐘指令周期。
壓力試驗機系統的上位機設計
主要功能
(1) 實(shí)時(shí)數據與動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)顯示壓力試驗的目的主要是在線(xiàn)監視和分析試驗過(guò)程,因此需要將試驗力值,尤其是加載速率,以實(shí)時(shí)數據和動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)的形式把該過(guò)程再現出來(lái)。
(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(chǎn)品和所選擇的儀器等信息也有該功能實(shí)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(guò)程中
數據綁定技術(shù)
濟南試驗機廠(chǎng)家恒思盛大使用數據綁定技術(shù)可以提高程序的運行效率,且代碼簡(jiǎn)潔,可以設計時(shí)綁定,也可以運行時(shí)綁定。本文主要在實(shí)時(shí)數據存儲和歷史試驗查看兩部分使用了該技術(shù)。試驗 力 值 和加載速率等實(shí)時(shí)參數的顯示采用的是La忱1控件實(shí)現,通過(guò)Ad瀏c控件與數據庫連接,對應數據庫的各個(gè)字段,這樣每次采樣個(gè)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(kāi)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(shù)能明顯提高程序的運行效率。但是,對MSHFlexGrid控件進(jìn)行綁定的時(shí)候只能顯示數據庫中的前2048條記錄,如果記錄超過(guò)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(guò)建立DSN(DatasourceName),為ODBC定義一個(gè)確定的數據庫和必須的ODBC驅動(dòng)程序。