专利名称：锚下预应力检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及预应力测试仪器，具体涉及一种锚下预应力检测仪。
背景技术：
由于预应力工程在某种意义上属于隐蔽工程，长期以来在施工过程中要检测各项 规定的指标是非常困难的，对放张后锁定力的大小无从得知，所以，施工质量难以保证。“锚 下预应力检测仪”为解决预应力工程施工操作和技术指标测试存在的问题提供了新的途 径，该检测仪主要是对预应力张拉施工后的质量进行检测。
发明内容本实用新型的目的是提供一种锚下预应力检测仪，它能对同束有效预应力、同梁 同断面有效预应力大小和不均勻度进行检测控制，保证筋束使用寿命和桥梁线形符合设计 要求，防止因预应力施工不当而造成的梁体下挠和腹板裂纹。本实用新型所述的锚下预应力检测仪，包括设在泵站上的前置箱、设在前置箱的 控制电路、与前置箱连接的计算机、与泵站连接的千斤顶，其特征是在前置箱上设有第一电源接口、RS232接口、位移传感器接口、电磁阀接口、步进电 机接口、比例溢流阀接口和油压传感器接口 ；前置箱通过第一电源接口与220V电源连接、 通过RS232接口与计算机连接。所述的锚下预应力检测仪，在泵站上设有组合阀体，在该组合阀体上设有三通接 头、电磁阀、比例溢流阀和步进电机；三通接头的一端与油压传感器的一端连接，该油压传 感器的另一端与前置箱上的油压传感器接口连接，将采集到的数据传回前置箱比例溢流 阀与前置箱上的比例溢流阀接口连接，以控制油压的升降；步进电机与前置箱上的步进电 机接口连接，以控制油压的升降；电磁阀与前置箱上的电磁阀接口连接；泵站通过第二电 源接口与380V电源连接。所述的锚下预应力检测仪，其所述的千斤顶的进油口通过高压油管与泵站上的组 合阀体的出油口连接、千斤顶的出油口通过低压油管与泵站21上的组合阀体的进油口连 接；设在千斤顶25上的位移传感器一端通过位移传感器信号线与前置箱上的位移传感器 接口连接、另一端与设在千斤顶前端部的牵引杆连接，牵引杆的一端安装在千斤顶环槽内。设在前置箱5内的控制电路包括电源输入部分、信号采集部分、单片机系统部分、 通讯部分和输出控制部分；电源输入部分包括端子Jl和电容Cl、C2、C3、C4，电容Cl、C3为5V电压滤波保证 其稳定，电容C2、C4为MV电压滤波保证其稳定；信号采集部分包括端子J3、J4，电阻R6、R7，电容C14、C15，第一 AD芯片U4 ;J3端 子连接油压传感器，油压传感器返回的信号经R6、C14滤波后送入第一 AD芯片U4的1脚连 接，进行AD转换；J4端子连接位移传感器，位移传感器的信号经R7、C15滤波后送入第一 AD 芯片U4的2脚连接，进行AD转换；第一 AD芯片U4通过基准电压对输入信号进行量化采集后等待单片机U5 (ATMEGA8)读取；基准电压由电阻R1、R3、R4、R5、R9，电容C6，放大芯片U3， 标准2. 5V电压Ul构成；首先5V电源通过Rl和Ul产生2. 5V电压、2. 5V电压送入U3的3 脚、由U3组成的放大电路把2. 5V电压放大成5V电压为AD芯片U4提供5V的基准电压。单片机系统部分包括单片机TO、晶体振荡Y1、电容C17、C16、C5、电阻R10、端子J7 ； Yl和C17、C16组成振荡电路，为单片机TO提供工作在振荡频率；电阻RlO是TO的复位电 阻，在单片机上电时提供一个复位信号，使其工作；端子J7连接步进电机，单片机U5发送脉 冲和方向控制信号给步进电机驱动器，控制步进电机。通讯部分包括电平转换芯片U7，电容C9、C10、C12、C13，通讯接口端子J2 ;J2端子 与计算机的RS232接口连接，U7、C9、CIO、C12、C13构成一个电平转换电路，把RS232的信 号(0到15V电压)转换为TTL信号(0到5V电压)送入单片机U5，从而实现单片机U5与 计算机的通讯连接。输出控制部分由比例阀控制电路与电磁阀控制电路两部分组成；比例阀控制电路 包括第二 DA芯片U6、2. 5V基准电压芯片U2、电阻R2、R11、电容C8 ；单片机U5发送数值信 号给第二 DA芯片U6，第二 DA芯片U6经2. 5V基准电压芯片U2产生的基准电压，量化后输 出电压信号控制通过接口 J5到放大器从而控制比例溢流阀；电磁阀控制电路包括三极管Q1、Q2，电阻R8、R12，二极管Dl ；Dl为保护二极管，Ql 通过端子J6连接电磁阀的控制线圈，单片机U5的信号由R8送入三极管Q2再由Q2驱动中 功率三极管Ql，Ql控制线圈产生磁场使其动作。本实用新型和现有技术相比具有以下优点(1)利用比例溢流阀控制升降压精度高，并且具备稳压的特征，能进行高精度的压 力标定；(2)将油泵、前置箱、压力传感器、步进电机、电磁阀等集成到箱体内，接插口和线 路内部固定，解决了因现场施工环境恶劣、温度高、灰尘大，容易导致设备故障的难题；(3)由于步进电机的采用，能有效的实现升降压自动控制，适应更恶劣的现场工作 环境，提高了检测速度，保证了设备的可靠性和稳定性；(4)电磁阀的增设实现了检测完毕的自动退顶，进一步提高了设备的自动化水平。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的控制电路图。图3为使用比例溢流阀进行检测的软件流程图。图4为使用步进电机进行检测、比例溢流阀进行标定的软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。参见图1所示的锚下预应力检测仪，包括设在泵站21上的前置箱5、设在前置箱的 控制电路、与前置箱连接的计算机1、与泵站21连接的千斤顶25，其特征是在前置箱5上设有第一电源接口 4、RS232接口 31、位移传感器接口 30、电磁阀接 口 9、步进电机接口 10、比例溢流阀接口 11和油压传感器接口 12 ；前置箱5通过第一电源接口 4与220V电源连接、通过RS232接口 31与计算机1连接；在泵站21上设有组合阀体20，在该组合阀体上设有三通接头8、电磁阀6、比例溢 流阀18和步进电机19 ；三通接头8的一端与油压传感器17的一端连接，该油压传感器的 另一端通过油压传感器信号线16与前置箱5上的油压传感器接口 12连接，将采集到的数 据传回前置箱比例溢流阀18通过比例溢流阀控制线15与前置箱5上的比例溢流阀接口 11连接，以控制油压的升降；步进电机19通过步进电机控制线四与前置箱5上的步进电 机接口 10连接，以控制油压的升降；电磁阀6通过电磁阀控制线7与前置箱5上的电磁阀 接口 9连接；泵站21通过第二电源接口 13与380V电源14连接；所述的千斤顶25的进油口通过高压油管27与泵站21上的组合阀体20的出油口 连接、千斤顶的出油口通过低压油管26与泵站21上的组合阀体20的进油口连接；设在千 斤顶上的位移传感器M —端通过位移传感器信号线观与前置箱5上的位移传感器接口 30 连接、另一端与设在千斤顶25前端部的牵引杆23连接，牵引杆的一端安装在千斤顶环槽22 内；参见图2，设在前置箱5内的控制电路包括电源输入部分32、信号采集部分33、单 片机系统部分34、通讯部分35、输出控制部分36 ；电源输入部分32包括端子Jl和电容C1、C2、C3、C4，电容C1、C3为5V电压滤波保 证其稳定，电容C2、C4为MV电压滤波保证其稳定；信号采集部分33包括端子J3、J4，电阻R6、R7，电容C14、C15，第一 AD芯片U4 ;J3 端子连接油压传感器17，油压传感器返回的信号经R6、C14滤波后送入第一 AD芯片U4的 1脚连接，进行AD转换；J4端子连接位移传感器对，位移传感器的信号经R7、C15滤波后送 入第一 AD芯片U4的2脚连接，进行AD转换；第一 AD芯片U4通过基准电压对输入信号进 行量化采集后等待单片机U5 (ATMEGA8)读取；基准电压由电阻Rl、R3、R4、R5、R9，电容C6， 放大芯片U3，标准2. 5V电压Ul构成；首先5V电源通过Rl和Ul产生2. 5V电压、2. 5V电压 送入U3的3脚、由U3组成的放大电路把2. 5V电压放大成5V电压为AD芯片U4提供5V的 基准电压。单片机系统部分34包括单片机U5、晶体振荡Y1、电容C17、C16、C5、电阻R10、端 子J7 ；Yl和C17、C16组成振荡电路，为单片机U5提供工作在振荡频率；电阻RlO是U5的 复位电阻，在单片机上电时提供一个复位信号，使其工作；端子J7连接步进电机19，单片机 U5发送脉冲和方向控制信号给步进电机驱动器，控制步进电机。通讯部分；35包括电平转换芯片U7，电容C9、CIO、C12、C13，通讯接口端子J2 ;J2 端子与计算机1的RS232接口连接，U7、C9、C10、C12、C13构成一个电平转换电路，把RS232 的信号(0到15V电压)转换为TTL信号(0到5V电压)送入单片机U5，从而实现单片机 U5与计算机1的通讯连接。输出控制部分36由比例阀控制电路与电磁阀控制电路两部分组成；比例阀控制 电路包括第二 DA芯片U6、2. 5V基准电压芯片U2、电阻R2、R11、电容C8 ；单片机U5发送数 值信号给第二 DA芯片U6，第二 DA芯片U6经2. 5V基准电压芯片U2产生的基准电压，量化 后输出电压信号通过接口 J5到放大器从而控制比例溢流阀18 ；电磁阀控制电路包括三极管Ql、Q2，电阻R8、R12，二极管Dl ；Dl为保护二极管，Ql 通过端子J6连接电磁阀的控制线圈，单片机TO的信号由R8送入三极管Q2再由Q2驱动中功率三极管Ql，Ql控制线圈产生磁场使其动作。参见图3和图4，按设计要求和相应的控制规范在计算机1中进行参数设置，启动 泵站21，方法一计算机发出信号(数字量)通过RS232信号线2到前置箱5转换成电流 量并放大，电流信号经比例溢流阀控制线15控制比例溢流阀18以自动控制千斤顶油缸压 力；方法二 计算机发出信号(数字量)通过RS232信号线2到前置箱5转换成脉冲 信号，通过步进电机控制线四控制步进电机带动高压阀齿轮手柄运动，以自动控制千斤顶 油缸压力。上述两种方法只能取其一，前者更适用于高精度标定，后者更适用于现场检查。二 者均可控制千斤顶油缸的压力，其压力通过油压传感器17转换成电压信号，经油压传感器 控制线16传送到前置箱5，将电压信号转换为数字信号，再经RS232信号线2输入计算机 1 ；与此同时，千斤顶活塞的位移量由位移传感器M将电压信号经位移传感器控制线观传 送到前置箱5，将电压信号转换成数字信号经RS232信号线2输入计算机1 ；计算机接收到 测量值经过精确运算和系统处理后，立即发送给前置箱内的单片机，单片机收到指令后，即 由输出部分的比例放大器输出控制信号，改变比例溢流阀的开度，以控制油压，形成闭环控 制使千斤顶正常工作；计算机在此闭环控制中进行了系列化的跟踪运算和综合处理从而测 试出锚下预应力。检测结束，计算机立即发出指令到前置箱，由前置箱通过电磁阀控制线7 控制安装泵站21的组合阀体20上的电磁阀6进行千斤顶卸压，完成自动退顶。对同束有 效预应力大小和不均勻度进行检测控制，保证筋束使用寿命和桥梁线形符合设计要求，防 止因预应力施工不当而造成的梁体下挠和腹板裂纹。
权利要求1.锚下预应力检测仪，包括设在泵站上的前置箱(5)、设在前置箱的控制电路、与 前置箱连接的计算机(1)、与泵站连接的千斤顶(25)，其特征是在前置箱( 上设有 第一电源接口(4)、RS232接口(31)、位移传感器接口(30)、电磁阀接口(9)、步进电机接口 (10)、比例溢流阀接口(11)和油压传感器接口(12)；前置箱(5)通过第一电源接口⑷与 220V电源连接、通过RS232接口(31)与计算机(1)连接。
2.根据权利要求1所述的锚下预应力检测仪，其特征是在泵站上设有组合阀体 (20)，在该组合阀体上设有三通接头(8)、电磁阀(6)、比例溢流阀(18)和步进电机(19)； 三通接头(8)的一端与油压传感器(17)的一端连接，该油压传感器的另一端与前置箱(5) 上的油压传感器接口(12)连接；比例溢流阀(18)与前置箱(5)上的比例溢流阀接口(11) 连接；步进电机(19)与前置箱(5)上的步进电机接口(10)连接；电磁阀(6)与前置箱(5) 上的电磁阀接口(9)连接；泵站通过第二电源接口(13)与380V电源(14)连接。
3.根据权利要求1或2所述的锚下预应力检测仪，其特征是所述的千斤顶0 的进 油口通过高压油管(Xi)与泵站上的组合阀体OO)的出油口连接、千斤顶05)的出 油口通过低压油管06)与泵站上的组合阀体OO)的进油口连接；设在千斤顶05) 上的位移传感器04) —端与前置箱( 上的位移传感器接口(30)连接、另一端与设在千 斤顶0 前端部的千斤顶牵引杆连接，千斤顶牵引杆的一端千斤顶环槽0 接触。
4.根据权利要求1或2所述的锚下预应力检测仪，其特征是设在前置箱(5)内的控 制电路包括电源输入部分(3 、信号采集部分(3 、单片机系统部分(34)、通讯部分(35)、 输出控制部分(36)；电源输入部分(32)包括端子1和电容(1、02、03、04，电容(1、03为 5V电压滤波保证其稳定，电容C2、C4为MV电压滤波保证其稳定。
5.根据权利要求4所述的锚下预应力检测仪，其特征是所述的信号采集部分(33)包 括端子J3、J4，电阻R6、R7，电容C14、C15，第一 AD芯片U4 ;J3端子连接油压传感器(17)， 油压传感器返回的信号经R6、C14滤波后送入第一 AD芯片U4的1脚连接，进行AD转换； J4端子连接位移传感器(M)，位移传感器的信号经R7、C15滤波后送入第一 AD芯片U4的 2脚连接，进行AD转换。
6.根据权利要求4所述的锚下预应力检测仪，其特征是所述的单片机系统部分(34) 包括单片机U5、晶体振荡Y1、电容C17、C16、C5、电阻R10、端子J7 ；Yl和C17、C16组成振荡 电路，为单片机U5提供工作在振荡频率；电阻RlO是U5的复位电阻，在单片机上电时提供 一个复位信号，使其工作；端子J7连接步进电机(19)，单片机TO发送脉冲和方向控制信号 给步进电机驱动器，控制步进电机。
7.根据权利要求4所述的锚下预应力检测仪，其特征是所述的通讯部分(3 包括电 平转换芯片U7，电容C9、C10、C12、C13，通讯接口端子J2 ;J2端子与计算机(1)的RS232接 口连接，U7、C9、CIO、C12、C13构成一个电平转换电路，把RS232的信号转换为TTL信号送 入单片机U5，从而实现单片机TO与计算机(1)的通讯连接。
8.根据权利要求4所述的锚下预应力检测仪，其特征是所述的输出控制部分(36)由 比例阀控制电路与电磁阀控制电路两部分组成；比例阀控制电路包括第二 DA芯片TO、2. 5V 基准电压芯片U2、电阻R2、R11、电容C8 ；单片机U5发送数值信号给第二 DA芯片U6，第二 DA芯片U6经2. 5V基准电压芯片U2产生的基准电压，量化后输出电压信号通过接口 J5到 放大器从而控制比例溢流阀(18)；电磁阀控制电路包括三极管Q1、Q2，电阻R8、R12，二极管Dl ；Dl为保护二极管，Ql通过端子J6连接电磁阀的控制线圈，单片机U5的信号由R8送入 三极管Q2再由Q2驱动中功率三极管Ql，Ql控制线圈产生磁场使其动作。
专利摘要本实用新型公开的锚下预应力检测仪，包括设在泵站上的前置箱、设在前置箱的控制电路、与前置箱连接的计算机、与泵站连接的千斤顶，其特征是在前置箱上设有第一电源接口、RS232接口、位移传感器接口、电磁阀接口、步进电机接口、比例溢流阀接口和油压传感器接口；前置箱通过通过RS232接口与计算机连接。本实用新型具有以下优点利用比例溢流阀控制升降压精度高，能进行高精度的压力标定；利用步进电机其适应性强，解决了因现场施工环境恶劣、温度高、灰尘大，容易导致设备故障的难题；提高了检测速度，保证了设备的精确性、可靠性和稳定性；电磁阀的增设实现了检测完毕的自动退顶，进一步提高了设备的自动化水平。
文档编号G01L5/00GK201885834SQ201020612538
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者王继成, 王茜 申请人:王继成, 王茜