专利名称：计算机控制恒加载压力试验机用控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于试验设备技术领域，涉及恒加载压力试验机，具体为一种计算机 控制恒加载压力试验机用控制器。
背景技术：
近年来，恒加载压力试验机在试验机行业内的应用越来越普遍，传统的手动控制 方案正逐步走向淘汰。在压力试验机的自动控制方案中，一种比较流行的方案是电液控制、 上下位机方案，即用一台专用的控制器来做下位机，实现压力传感器信号的采集，控制液压 比例阀的开口实现对流量的控制；一台计算机作为上位机，与下位机控制器通讯，在计算机 内安装专用控制软件实现具体的控制算法、试验数据的存储与查询等功能。该方案存在的 问题是大多数的下位机控制器存在着力值分辨率不高，经常受干扰造成数据跳动，控制器 损坏后更换控制器系统精度偏离严重，需要重新标定等缺点。
发明内容针对上述问题，本实用新型提供一种高分辨率、高精度的计算机控制恒加载压力 试验机用控制器，该控制器损坏后更换控制器系统不需要重新标定。其技术方案是这样的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，包括单片机控制 板，所述单片机控制板与计算机通讯，所述单片机控制板分别与电源、外部开关信号、压力 传感器及步进电机驱动器电连接，所述压力传感器的输出信号经过一阶无源低通滤波后进 入仪表放大器放大，放大后的信号经过二阶有源低通滤波后进入AD转换器进行模数转换， AD转换器的数字信号经过光电耦合器与所述单片机控制板通讯。其进一步的技术方案为所述单片机控制板通过DB9公插座与所述计算机的RS232串口连接；所述外部开 关信号与所述单片机控制板之间光电隔离；所述单片机控制板与所述压力传感器采用DB9 母插座连接；所述单片机控制板的数据采集电路与数字电路之间光电隔离；所述单片机 控制板上连接有电源指示灯和信号指示灯；所述电源包括线性电源与开关电源，所述线性 电源与所述单片机控制板的数据采集电路相连，所述开关电源与所述单片机控制板的数字 电路相连；所述线性电源由交流电源经过电源滤波器交流滤波、变压器降压后进行整流、直 流滤波、线性稳压后得到；所述AD转换器的基准电压经过运算放大器放大后作为所述压力 传感器的电源；所述单片机控制板与所述变压器、所述开关电源、所述外部开关信号、所述 步进电机驱动器、所述电源指示灯、所述信号指示灯之间的连接均在同一个接插件内。本实用新型具有以下的技术效果1、本实用新型采用了高分辨率的AD转换器，电源、信号均加强了抗干扰滤波措 施，经过合理设计电路，选择高精度器件，得到了高分辨率，高精度的输出数据，实现了更换 控制器系统不需要重新标定的功能。2、电源部分同时采用了线性电源与开关电源两种方案。线性电源纹波小，噪声低，
3为数据采集部分提供纯净的电力；数字部分采用开关电源供电，效率高，功率大。3、数字电路与数据采集电路之间的通讯进行了光电隔离，减少了数字部分噪声对 数据采集部分的影响。4、单片机控制板与变压器、开关电源、外部开关信号、步进电机驱动器、电源指示 灯、信号指示灯之间的连接均在同一个接插件内，维修更换单片机控制板时很方便。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为图1中的单片机控制板的数据采集部分结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型是一种计算机控制恒加载压力试验机用控制器，适用于 使用单路恒压驱动压力传感器、步进电机作为数字阀执行元件的场合，本实用新型与计算 机、专用软件及数字阀配合即能组成一套计算机控制恒加载压力试验机控制系统。其包括 单片机控制板5，单片机控制板5通过DB9公插座与计算机11的RS232串口连接通讯，单片 机控制板5还分别与电源、外部开关信号4、压力传感器8、步进电机驱动器6、电源指示灯 9和信号指示灯10电连接，步进电机驱动器6连接到步进电机7。电源指示灯9指示系统的 电源状况，信号指示灯10指示控制器与计算机11的通讯状况。外部开关信号4与单片机 控制板5之间光电隔离；单片机控制板5与压力传感器8采用DB9母插座连接。单片机控 制板5作为系统的核心控制部分，实现控制器的控制逻辑。本实用新型采用了高分辨率的 AD转换器，电源、信号均加强了抗干扰滤波措施，经过合理设计电路，选择高精度器件，得到 了高分辨率，高精度的输出数据，实现了更换控制器系统不需要重新标定的功能。如图2所示为单片机控制板5的压力传感器数据采集部分的结构，压力传感器8 的输出信号不采用可调电阻等元件进行硬件调零，而是经过一阶无源低通滤波12后进入 仪表放大器13放大，放大后的信号经过二阶有源低通滤波14后进入AD转换器15进行模 数转换，AD转换器15的数字信号经过光电耦合器18与单片机控制板5通讯。单片机控制板5的数据采集电路与数字电路之间光电隔离，减少了数字电路部分 的噪声对数据采集电路部分的影响，降低了噪声的干扰，使得高精度的数据转换得以实现。电源包括线性电源与开关电源3。线性电源由交流电源经过电源滤波器1交流滤 波、变压器2降压后进行整流、直流滤波、线性稳压后得到，线性电源与单片机控制板5的数 据采集电路相连，线性电源噪声低，纹波小，相比开关电源更适合于数据采集部分，为数据 采集部分提供纯净的电力。开关电源3与单片机控制板5的数字电路相连，数字部分采用 开关电源供电，效率高，功率大。AD转换器15的基准电压16经过运算放大器17放大后作为压力传感器8的电源。 这样形成了比例测量，基准电压16芯片的精度与漂移不会影响到系统的精度。单片机控制板5与变压器2、开关电源3、外部开关信号4、步进电机驱动器6、电源 指示灯9、信号指示灯10之间的连接均在同一个接插件内。这样维修更换单片机控制板5 时可以很方便。本实用新型的工作过程如下[0021 ] 1、系统上电后，单片机控制板5通过步进电机驱动器6控制数字阀上的步进电机 7进行初始化操作，等待计算机11的命令。2、根据计算机11的指令单片机控制板5按照一定的采样频率采集压力传感器8 的信号，通过RS232接口传送给计算机11，并按照计算机11的指令控制数字阀上的步进电 机7的转角，对液压进行控制。3、接收外部开关信号4的状态。4、控制器断电时，单片机控制板5上的断电监测电路发出信号，控制数字阀上的 步进电机7动作，使数字阀回到一个安全位置。
权利要求计算机控制恒加载压力试验机用控制器，包括单片机控制板，所述单片机控制板与计算机通讯，所述单片机控制板分别与电源、外部开关信号、压力传感器及步进电机驱动器电连接，其特征在于所述压力传感器的输出信号经过一阶无源低通滤波后进入仪表放大器放大，放大后的信号经过二阶有源低通滤波后进入AD转换器进行模数转换，AD转换器的数字信号经过光电耦合器与所述单片机控制板通讯。
2.根据权利要求1所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 单片机控制板通过DB9公插座与所述计算机的RS232串口连接。
3.根据权利要求1所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 外部开关信号与所述单片机控制板之间光电隔离。
4.根据权利要求1所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 单片机控制板与所述压力传感器采用DB9母插座连接。
5.根据权利要求1所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 单片机控制板的数据采集电路与数字电路之间光电隔离。
6.根据权利要求1所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 单片机控制板上连接有电源指示灯和信号指示灯。
7.根据权利要求6所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 电源包括线性电源与开关电源，所述线性电源与所述单片机控制板的数据采集电路相连， 所述开关电源与所述单片机控制板的数字电路相连。
8.根据权利要求7所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 线性电源由交流电源经过电源滤波器交流滤波、变压器降压后进行整流、直流滤波、线性稳 压后得到。
9.根据权利要求8所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 AD转换器的基准电压经过运算放大器放大后作为所述压力传感器的电源。
10.根据权利要求7所述的计算机控制恒加载压力试验机用控制器，其特征在于所述 单片机控制板与所述变压器、所述开关电源、所述外部开关信号、所述步进电机驱动器、所 述电源指示灯、所述信号指示灯之间的连接均在同一个接插件内。
专利摘要本实用新型涉及计算机控制恒加载压力试验机用控制器，包括单片机控制板，所述单片机控制板与计算机通讯，所述单片机控制板分别与电源、外部开关信号、压力传感器及步进电机驱动器电连接，所述压力传感器的输出信号经过一阶无源低通滤波后进入仪表放大器放大，放大后的信号经过二阶有源低通滤波后进入AD转换器进行模数转换，AD转换器的数字信号经过光电耦合器与所述单片机控制板通讯。本实用新型采用了高分辨率的AD转换器，电源、信号均加强了抗干扰滤波措施，经过合理设计电路，选择高精度器件，得到了高分辨率，高精度的输出数据，实现了更换控制器系统不需要重新标定的功能。
文档编号G05B19/042GK201689299SQ20102015662
公开日2010年12月29日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者张晓东, 王灯照, 陈华 申请人:无锡建仪仪器机械有限公司