專(zhuān)利名稱(chēng)：材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制模塊技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊。
背景技術(shù)：
用于材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的設(shè)備、儀器，大都為拉伸與壓縮試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、彎曲試驗(yàn)臺(tái)及萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，以及應(yīng)變儀、引伸儀和扭角儀。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，上述各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備的控制部分正在向數(shù)字控制方向發(fā)展。因不同的試驗(yàn)設(shè)備具有不同的試驗(yàn)功能，而控制其工作的數(shù)控模塊，同樣也是針對(duì)不同的試驗(yàn)功能而開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，其在控制試驗(yàn)設(shè)備工作時(shí)具有用途單一的特點(diǎn)，即獨(dú)立性較強(qiáng)、通用性較差。此種用途單一的控制模塊須逐個(gè)根據(jù)不同的試驗(yàn)設(shè)備逐個(gè)研制開(kāi)發(fā)，逐個(gè)與不同的試驗(yàn)設(shè)備配合使用，由此導(dǎo)致控制模塊的研發(fā)成本較高、通用性較差以及綜合教學(xué)操作繁瑣的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊，它與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)配合使用，并與各種不同試驗(yàn)設(shè)備上的不同類(lèi)型的傳感器相連接，各種不同類(lèi)型傳感器的模擬和數(shù)字信號(hào)，均能夠通過(guò)本發(fā)明進(jìn)行處理、轉(zhuǎn)換后供計(jì)算機(jī)處理、運(yùn)算及顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，它能夠解決現(xiàn)有技術(shù)存在的須根據(jù)試驗(yàn)機(jī)功能不同逐項(xiàng)研發(fā)而成本較高的問(wèn)題，并且它還解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的用途單一、通用性較差以及綜合教學(xué)操作繁瑣的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊，它有殼體1a，殼體1a內(nèi)安裝電路板2a，電路板2a上設(shè)置系統(tǒng)控制電路，系統(tǒng)控制電路中分別設(shè)置相互電路連接的集成塊IC1-IC11及整流器Z，殼體1a上分別設(shè)置與集成塊IC1-IC11及整流器Z相電路連接的接口AI0-7、AGND、DI0-1、DGND、VSS、GND和接口VCC、DO0-7、AO、RD、TD、GND、VOC。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，還可通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)完成集成塊IC1型號(hào)CD4051，其為8路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，從這里輸入的信號(hào)通過(guò)集成塊IC2型號(hào)ICL7650高精度、低漂移運(yùn)算放大器放大，其增益由集成塊IC3型號(hào)CD4051根據(jù)不同的輸入信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的控制，放大后的信號(hào)由集成塊IC4型號(hào)ADOP07有源低通濾波器濾波，濾波后的信號(hào)通過(guò)集成塊IC5型號(hào)MAX195十六位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)入集成塊IC6型號(hào)AT89C51單片機(jī)中，其在有關(guān)程序的支持下，將對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。集成塊IC8型號(hào)AD7542的D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)集成塊IC7型號(hào)ADOP07輸出，其輸出端接口AO與直流電機(jī)控制器相連接，用于控制直流伺服電機(jī)。集成塊IC9、集成塊IC10型號(hào)TLP521-4為光電隔離器，其輸出端與步進(jìn)電機(jī)控制器相連接，用于控制步進(jìn)電機(jī)。集成塊IC11型號(hào)MAX232把TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，同時(shí)把RS232電平轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平。
所述電路板上設(shè)置的系統(tǒng)控制電路中，集成塊IC1腳13-15、腳12、腳1、腳5、腳2、腳4分別與接口AI0-7相接，IC1腳7接電源-5V、腳10接電源+5V、腳6及腳8短接后接地，IC1腳3接集成塊IC2腳5，IC1腳9-11分別接集成塊IC3腳9-11；集成塊IC2腳1、腳8之間并聯(lián)電容C01，IC2腳8、腳2之間并聯(lián)電容C02，IC2腳7接電源-5V、腳11接電源+5V，IC2腳4串聯(lián)電阻R02-01接IC2腳10，R02、R01節(jié)點(diǎn)接集成塊IC3腳3，IC2腳10串聯(lián)電阻R03-04接集成塊IC4腳3；集成塊IC3腳10接電源+5V、腳7接電源-5V，IC3腳8、腳6短接后接地，IC3腳13-15、腳12、腳1相互短接，IC3腳4-5、腳2、腳13分別串聯(lián)電阻R06-09接地，接口AGND接地，IC3腳11-9分別接集成塊IC6腳1-3；集成塊IC4腳4接電源+5V、腳7接電源-5V，IC4腳2、腳6短接，IC4腳2-3之間并聯(lián)電容C05，IC4腳6串聯(lián)電阻R05接地、腳3串聯(lián)電容C04接地，R03、R04節(jié)點(diǎn)串聯(lián)電容C03接地，IC4腳6接集成塊IC5腳13；集成塊IC5腳4、腳10、腳16接電源+5V，IC5腳11、腳15接電源-5V，IC5腳2-3、腳5、腳7-8、腳9分別接集成塊IC6腳30、腳5-7、腳4、腳8，IC5腳14接地、腳12串聯(lián)電阻R31接地，同時(shí)，IC5腳12串聯(lián)電阻R30-29接電源+5V，R30、R29節(jié)點(diǎn)接電源VOC，IC5腳6分別接接口DGND和地；集成塊IC6腳31、腳40接電源+5V，IC6腳18、腳19之間并聯(lián)晶振XAT1，同時(shí)，IC6腳18-19分別串聯(lián)電容C07-08接地，IC6腳16、腳26-28、腳21-24分別接集成塊IC8腳9、腳11、腳10、腳8、腳4-7，IC6腳32-35分別接集成塊IC9腳7、腳5、腳3、腳1，IC6腳36-39分別接集成塊IC10腳7、腳5、腳3、腳1，IC6腳14-15分別接接口DI1-DI0，IC6腳20、腳11-10分別接集成塊IC 11腳15、腳10-9，同時(shí)，IC6腳20分別接接口GND和地；集成塊IC7腳4接電源+5V、腳7接電源-5V，IC7輸出腳接接口AO，同時(shí)，接口AO串聯(lián)電阻R12接集成塊IC8腳16、接口AO串聯(lián)電容C06接集成塊IC8腳1，IC7腳3接IC8腳1，IC7腳2分別接IC8腳2-3及地；集成塊IC8腳14-15并聯(lián)電阻R11，IC8腳15串聯(lián)電阻R10接地、腳14接電源+5V、腳12接地；集成塊IC9腳10、腳12、腳14、腳16以及集成塊IC 10腳10、腳12、腳14、腳16相互短接，IC9腳9、腳8分別串聯(lián)電阻R13-14接地，IC9腳11、腳6分別串聯(lián)電阻R15-16接地，IC9腳13、腳4分別串聯(lián)電阻R17-18接地，IC9腳15、腳2分別串聯(lián)電阻R19-20接地；IC9腳9、腳11、腳13、腳15分別接接口DO7-4；集成塊IC10腳9、腳8分別串聯(lián)電阻R21-22接地，集成塊IC10腳11、腳6分別串聯(lián)電阻R23-24接地，集成塊IC10腳13、腳4分別串聯(lián)電阻R25-26接地，集成塊IC10腳15、腳2分別串聯(lián)電阻R27-28接地，IC 10腳9、腳11、腳13、腳15分別接接口DO3-0；集成塊IC 11腳4-5之間并聯(lián)電容C09，IC11腳3、腳1之間并聯(lián)電容C10，IC11腳16、腳2之間并聯(lián)電容C 11，IC 11腳2接電源+5V，IC11腳6串聯(lián)電容C12接地，IC11腳7、腳8分別接接口RD、TD；接口GND分別接整流器Z和地，接口VSS、VCC分別接整流器Z，整流器Z上分別設(shè)置電源+5V及電源-5V。
本發(fā)明能夠產(chǎn)生的有益效果本發(fā)明能夠控制各種不同的教學(xué)試驗(yàn)機(jī)工作。它與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)配合使用，并與各種不同的試驗(yàn)機(jī)上的不同類(lèi)型的傳感器相連接，其在工作時(shí)，一方面能夠使試驗(yàn)人員在試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)需要設(shè)置試驗(yàn)時(shí)間，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，試驗(yàn)機(jī)則自動(dòng)調(diào)節(jié)在不同試驗(yàn)階段的運(yùn)行速度，使試驗(yàn)機(jī)能夠以最佳的運(yùn)行速度自動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)的全部過(guò)程，從而使實(shí)驗(yàn)人員和學(xué)生能夠方便地觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中材料的力學(xué)性能、讀取有關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)顯示試驗(yàn)中的載荷與變形曲線，自動(dòng)處理和計(jì)算相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如各種載荷、應(yīng)力和變形等。試驗(yàn)完成后，本發(fā)明能夠根據(jù)載荷、變形等信息發(fā)出停機(jī)指令，使試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)停機(jī)，自動(dòng)形成完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。另一方面，在試驗(yàn)結(jié)束后，本發(fā)明能夠?qū)⒈４嬖谟?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以快速、較快速、中速、較慢速和慢速五種設(shè)定的速度真實(shí)再現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并能夠隨時(shí)控制打印機(jī)打印完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
本發(fā)明作為應(yīng)變儀、引伸儀、扭角儀等儀器使用時(shí)，可以方便地與各種不同類(lèi)型的傳感器相連接，接受和處理不同的傳感信號(hào)。同時(shí)，也能夠通過(guò)接口與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同位移、應(yīng)變和轉(zhuǎn)角變形的精確測(cè)定。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的電路原理圖；圖3為本發(fā)明應(yīng)用在拉伸、壓縮試驗(yàn)機(jī)及作為引伸儀使用的使用狀態(tài)示意圖；圖4為本發(fā)明應(yīng)用在彎曲試驗(yàn)機(jī)及作為應(yīng)變儀使用的使用狀態(tài)圖；圖5為本發(fā)明應(yīng)用在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)及作為扭角儀使用的使用狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊，它有殼體1a，殼體1a內(nèi)安裝電路板2a，電路板2a上設(shè)置系統(tǒng)控制電路，系統(tǒng)控制電路中分別設(shè)置相互電路連接的集成塊IC1-IC11及整流器Z，殼體1a上分別設(shè)置與集成塊IC1-IC11及整流器Z相電路連接的接口AI0-7、AGND、DI0-1、DGND、VSS、GND和接口VCC、DO0-7、AO、RD、TD、GND、VOC。所述的集成塊IC1型號(hào)CD4051，其為8路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，從這里輸入的信號(hào)通過(guò)集成塊IC2型號(hào)ICL7650高精度、低漂移運(yùn)算放大器放大，其增益由集成塊IC3型號(hào)CD4051根據(jù)不同的輸入信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的控制，放大后的信號(hào)由集成塊IC4型號(hào)ADOP07有源低通濾波器濾波，濾波后的信號(hào)通過(guò)集成塊IC5型號(hào)MAX195十六位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)入集成塊IC6型號(hào)AT89C51單片機(jī)中，其在有關(guān)程序的支持下，將對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。集成塊IC8型號(hào)AD7542的D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)集成塊IC7型號(hào)ADOP07輸出，其輸出端接口AO與直流電機(jī)控制器相連接，用于控制直流伺服電機(jī)。集成塊IC9、集成塊IC10型號(hào)TLP521-4為光電隔離器，其輸出端與步進(jìn)電機(jī)控制器相連接，用于控制步進(jìn)電機(jī)。集成塊IC11型號(hào)MAX232把TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，同時(shí)把RS232電平轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平。所述電路板2a上設(shè)置的系統(tǒng)控制電路中，集成塊IC 1腳13-15、腳12、腳1、腳5、腳2、腳4分別與接口AI0-7相接，IC1腳7接電源-5V、腳10接電源+5V、腳6及腳8短接后接地，IC1腳3接集成塊IC2腳5，IC1腳9-11分別接集成塊IC3腳9-11；集成塊IC2腳1、腳8之間并聯(lián)電容C01，IC2腳8、腳2之間并聯(lián)電容C02，IC2腳7接電源-5V、腳11接電源+5V，IC2腳4串聯(lián)電阻R02-01接IC2腳10，R02、R01節(jié)點(diǎn)接集成塊IC3腳3，IC2腳10串聯(lián)電阻R03-04接集成塊IC4腳3；集成塊IC3腳10接電源+5V、腳7接電源-5V，IC3腳8、腳6短接后接地，IC3腳13-15、腳12、腳1相互短接，IC3腳4-5、腳2、腳13分別串聯(lián)電阻R06-09接地，接口AGND接地，IC3腳11-9分別接集成塊IC6腳1-3；集成塊IC4腳4接電源+5V、腳7接電源-5V，IC4腳2、腳6短接，IC4腳2-3之間并聯(lián)電容C05，IC4腳6串聯(lián)電阻R05接地、腳3串聯(lián)電容C04接地，R03、R04節(jié)點(diǎn)串聯(lián)電容C03接地，IC4腳6接集成塊IC5腳13；集成塊IC5腳4、腳10、腳16接電源+5V，IC5腳11、腳15接電源-5V，IC5腳2-3、腳5、腳7-8、腳9分別接集成塊IC6腳30、腳5-7、腳4、腳8，IC5腳14接地、腳12串聯(lián)電阻R31接地，同時(shí)，IC5腳12串聯(lián)電阻R30-29接電源+5V，R30、R29節(jié)點(diǎn)接電源VOC，IC5腳6分別接接口DGND和地；集成塊IC6腳31、腳40接電源+5V，IC6腳18、腳19之間并聯(lián)晶振XAT1，同時(shí)，IC6腳18-19分別串聯(lián)電容C07-08接地，IC6腳16、腳26-28、腳21-24分別接集成塊IC8腳9、腳11、腳10、腳8、腳4-7，IC6腳32-35分別接集成塊IC9腳7、腳5、腳3、腳1，IC6腳36-39分別接集成塊IC10腳7、腳5、腳3、腳1，IC6腳14-15分別接接口DI1-DI0，IC6腳20、腳11-10分別接集成塊IC 11腳15、腳10-9，同時(shí)，IC6腳20分別接接口GND和地；
集成塊IC7腳4接電源+5V、腳7接電源-5V，IC7輸出腳接接口AO，同時(shí)，接口AO串聯(lián)電阻R12接集成塊IC8腳16、接口AO串聯(lián)電容C06接集成塊IC8腳1，IC7腳3接IC8腳1，IC7腳2分別接IC8腳2-3及地；集成塊IC8腳14-15并聯(lián)電阻R11，IC8腳15串聯(lián)電阻R10接地、腳14接電源+5V、腳12接地；集成塊IC9腳10、腳12、腳14、腳16以及集成塊IC10腳10、腳12、腳14、腳16相互短接，IC9腳9、腳8分別串聯(lián)電阻R13-14接地，IC9腳11、腳6分別串聯(lián)電阻R15-16接地，IC9腳13、腳4分別串聯(lián)電阻R17-18接地，IC9腳15、腳2分別串聯(lián)電阻R19-20接地；IC9腳9、腳11、腳13、腳15分別接接口DO7-4；集成塊IC10腳9、腳8分別串聯(lián)電阻R21-22接地，集成塊IC10腳11、腳6分別串聯(lián)電阻R23-24接地，集成塊IC10腳13、腳4分別串聯(lián)電阻R25-26接地，集成塊IC10腳15、腳2分別串聯(lián)電阻R27-28接地，IC10腳9、腳11、腳13、腳15分別接接口DO3-0；集成塊IC11腳4-5之間并聯(lián)電容C09，IC11腳3、腳1之間并聯(lián)電容C 10，IC 11腳16、腳2之間并聯(lián)電容C11，IC11腳2接電源+5V，IC11腳6串聯(lián)電容C12接地，IC11腳7、腳8分別接接口RD、TD；接口GND分別接整流器Z和地，接口VSS、VCC分別接整流器Z，整流器Z上分別設(shè)置電源+5V及電源-5V。
本發(fā)明應(yīng)用于不同的材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲試驗(yàn)機(jī)時(shí)，或者作為應(yīng)變儀、引伸儀、扭角儀使用時(shí)，僅需要與不同試驗(yàn)機(jī)上的相應(yīng)傳感器相連接，在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)軟件的支持下，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)化控制和作為儀器使用。
本發(fā)明的接口AI0-4為電阻應(yīng)變儀信號(hào)接口或?yàn)閿U(kuò)展模擬信號(hào)接口，接口AI5-7分別為拉力或壓力、扭矩及位移信號(hào)接口，接口DI0為光電信號(hào)接口，接口DI1為脈動(dòng)信號(hào)接口，接口AGND、DGND和GND分別為模擬地、數(shù)字地和電源地接口，接口VSS、VCC為電源輸出接口，接口VOC為比例電壓輸出接口；接口DO0-7分別為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制接口；接口AO為直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制接口；接口RD、TD和GND分別為計(jì)算機(jī)串行接口。
實(shí)施例一、本發(fā)明應(yīng)用于拉伸、壓縮試驗(yàn)機(jī)和作為引伸儀使用a、對(duì)試件進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)拉壓試驗(yàn)機(jī)10a上的高壓油缸10推動(dòng)活塞9向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)壓力傳感器8推動(dòng)上工作臺(tái)6和下工作臺(tái)1一起向上運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，裝夾在上工作臺(tái)6與主工作臺(tái)4之間的拉伸試件5發(fā)生拉伸變形，此時(shí)，位移傳感器7和壓力傳感器8分別將位移模擬量信號(hào)和拉力模擬量信號(hào)傳送到本發(fā)明的控制模塊KZ中。數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)集成塊IC2運(yùn)算放大器放大后，進(jìn)入有源低通濾波器集成塊IC3濾波，濾波后的信號(hào)通過(guò)集成塊IC5型號(hào)MAX195十六位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)入集成塊IC6型號(hào)AT89C51單片機(jī)中，集成塊IC6在有關(guān)程序的技術(shù)下，將對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再經(jīng)過(guò)集成塊IC11型號(hào)MAX232即TTL-RS232轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后最終將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送到顯示器上，顯示相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
b、對(duì)試件進(jìn)行壓縮試驗(yàn)在進(jìn)行壓縮試驗(yàn)時(shí)，放置在下工作臺(tái)1上的壓縮試件2在主工作臺(tái)4與下工作臺(tái)1力作用下發(fā)生壓縮變形，壓縮試件2所受到的壓力通過(guò)壓力傳感器8傳送到本發(fā)明的控制模塊KZ中，由計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后，顯示相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
c、作為引伸儀使用在試件處于拉伸的彈性變形階段時(shí)，控制模塊KZ也可以作為引伸儀單獨(dú)使用，即僅測(cè)定拉伸試件在彈性變形時(shí)的伸長(zhǎng)量、軸向線應(yīng)變和拉壓彈性模量，此時(shí)本發(fā)明的控制模塊KZ的原理與拉伸試驗(yàn)時(shí)相同。
二、本發(fā)明應(yīng)用于彎曲試驗(yàn)機(jī)(臺(tái))和作為應(yīng)變儀使用在對(duì)材料進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，加載系統(tǒng)在彎曲試驗(yàn)臺(tái)19上的輔助梁17的中點(diǎn)施加載荷16，輔助梁17通過(guò)兩個(gè)支座給試件18施加兩個(gè)相等的橫向載荷，從而使試件18發(fā)生純彎曲變形。
本發(fā)明在彎曲試驗(yàn)臺(tái)上作為應(yīng)變儀使用時(shí)，應(yīng)將控制模塊KZ上的接口AI0、AI1、AI2、AI3和AI4分別與貼在試件18上的五個(gè)應(yīng)變片11-15相連接，從該應(yīng)變片接收的信號(hào)經(jīng)過(guò)集成塊IC1八路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)通過(guò)集成塊IC2高精度、低漂移運(yùn)算放大器放大后，進(jìn)入集成塊IC4有源低通濾波器濾波，濾波后的信號(hào)通過(guò)集成塊IC5十六位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)入集成塊IC6單片機(jī)中，集成塊IC6單片機(jī)在有關(guān)程序的支持下，將對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，經(jīng)該模塊處理后，通過(guò)集成塊IC11即TTL-RS232轉(zhuǎn)換電路接口輸入到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)在實(shí)驗(yàn)軟件支持下，將處理運(yùn)算后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。
三、本發(fā)明應(yīng)用于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)和作為扭角儀使用材料在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將試件23裝夾在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)28的固定夾頭22和活動(dòng)夾頭24之間。電機(jī)27啟動(dòng)后，通過(guò)減速器25將動(dòng)力傳至活動(dòng)夾頭24，使試件23發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，從扭矩傳感器21接收的扭矩模擬量信號(hào)經(jīng)集成塊IC2運(yùn)算放大器放大后，進(jìn)入有源低通濾波器集成塊IC3濾波，濾波后的信號(hào)通過(guò)集成塊IC5型號(hào)MAX195十六位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)入集成塊IC6型號(hào)AT89C51單片機(jī)，集成塊IC6在有關(guān)程序的支持下，將對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再經(jīng)過(guò)集成塊IC11型號(hào)MAX232即TTL-RS232轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)中；從光電傳感器26接收的電機(jī)27轉(zhuǎn)速和試件23的扭轉(zhuǎn)角度數(shù)字量信號(hào)直接輸入到接口DI0并傳送到集成塊IC6型號(hào)AT89C51單片機(jī)中。所有模擬量和數(shù)字量信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后最終將相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送到顯示器上，顯示相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)測(cè)得的電機(jī)27轉(zhuǎn)速，按照實(shí)驗(yàn)要求，可以發(fā)出相應(yīng)的指令，通過(guò)集成塊IC6、集成塊IC8D/A轉(zhuǎn)換器和集成塊IC7型號(hào)ADOP07輸出，通過(guò)直流伺服電機(jī)控制器，調(diào)節(jié)電機(jī)27的轉(zhuǎn)速，使試驗(yàn)機(jī)按照實(shí)驗(yàn)要求的速度運(yùn)行。
交流電源220V可以不通過(guò)殼體1a上的接口直接與整流器Z相接。也可以通過(guò)殼體1a上的接口接入。整流器Z內(nèi)設(shè)置的變壓器為公知技術(shù)。
本發(fā)明所述技術(shù)方案不僅限于本實(shí)施例記載的實(shí)施方式，還可以有其它實(shí)施方式完成本發(fā)明的技術(shù)方案。
本發(fā)明未詳細(xì)描述的技術(shù)部分均為公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊，它有殼體(1a)，殼體(1a)內(nèi)安裝電路板(2a)，電路板(2a)上設(shè)置系統(tǒng)控制電路，其特征在于系統(tǒng)控制電路中分別設(shè)置相互電路連接的集成塊IC1-IC11及整流器Z，殼體(1a)上分別設(shè)置與集成塊IC1-IC11及整流器Z相電路連接的接口AI0-7、AGND、DI0-1、DGND、VSS、GND和接口VCC、DO0-7、AO、RD、TD、GND、VOC。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊，其特征在于集成塊IC1型號(hào)CD4051，其為8路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，從這里輸入的信號(hào)通過(guò)集成塊IC2型號(hào)ICL7650高精度、低漂移運(yùn)算放大器放大，其增益由集成塊IC3型號(hào)CD4051根據(jù)不同的輸入信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的控制，放大后的信號(hào)由集成塊IC4型號(hào)ADOP07有源低通濾波器濾波，濾波后的信號(hào)通過(guò)集成塊IC5型號(hào)MAX195十六位A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)入集成塊IC6型號(hào)AT89C51單片機(jī)中，其在有關(guān)程序的支持下，將對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理；集成塊IC8型號(hào)AD7542的D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)集成塊IC7型號(hào)ADOP07輸出，其輸出端接口AO與直流電機(jī)控制器相連接，用于控制直流伺服電機(jī)；集成塊IC9、集成塊IC10型號(hào)TLP521-4為光電隔離器，其輸出端與步進(jìn)電機(jī)控制器相連接，用于控制步進(jìn)電機(jī)。集成塊IC11型號(hào)MAX232把TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，同時(shí)把RS232電平轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊，其特征在于所述電路板(2a)上設(shè)置的系統(tǒng)控制電路中，集成塊IC1腳13-15、腳12、腳1、腳5、腳2、腳4分別與接口AI0-7相接，IC1腳7接電源-5V、腳10接電源+5V、腳6及腳8短接后接地，IC1腳3接集成塊IC2腳5，IC1腳9-11分別接集成塊IC3腳9-11；集成塊IC2腳1、腳8之間并聯(lián)電容C01，IC2腳8、腳2之間并聯(lián)電容C02，IC2腳7接電源-5V、腳11接電源+5V，IC2腳4串聯(lián)電阻R02-01接IC2腳10，R02、R01節(jié)點(diǎn)接集成塊IC3腳3，IC2腳10串聯(lián)電阻R03-04接集成塊IC4腳3；集成塊IC3腳10接電源+5V、腳7接電源-5V，IC3腳8、腳6短接后接地，IC3腳13-15、腳12、腳1相互短接，IC3腳4-5、腳2、腳13分別串聯(lián)電阻R06-09接地，接口AGND接地，IC3腳11-9分別接集成塊IC6腳1-3；集成塊IC4腳4接電源+5V、腳7接電源-5V，IC4腳2、腳6短接，IC4腳2-3之間并聯(lián)電容C05，IC4腳6串聯(lián)電阻R05接地、腳3串聯(lián)電容C04接地，R03、R04節(jié)點(diǎn)串聯(lián)電容C03接地，IC4腳6接集成塊IC5腳13；集成塊IC5腳4、腳10、腳16接電源+5V，IC5腳11、腳15接電源-5V，IC5腳2-3、腳5、腳7-8、腳9分別接集成塊IC6腳30、腳5-7、腳4、腳8，IC5腳14接地、腳12串聯(lián)電阻R31接地，同時(shí)，IC5腳12串聯(lián)電阻R30-29接電源+5V，R30、R29節(jié)點(diǎn)接電源VOC，IC5腳6分別接接口DGND和地；集成塊IC6腳31、腳40接電源+5V，IC6腳18、腳19之間并聯(lián)晶振XAT1，同時(shí)，IC6腳18-19分別串聯(lián)電容C07-08接地，IC6腳16、腳26-28、腳21-24分別接集成塊IC8腳9、腳11、腳10、腳8、腳4-7，IC6腳32-35分別接集成塊IC9腳7、腳5、腳3、腳1，IC6腳36-39分別接集成塊IC10腳7、腳5、腳3、腳1，IC6腳14-15分別接接口DI1-DI0，IC6腳20、腳11-10分別接集成塊IC11腳15、腳10-9，同時(shí)，IC6腳20分別接接口GND和地；集成塊IC7腳4接電源+5V、腳7接電源-5V，IC7輸出腳接接口AO，同時(shí)，接口AO串聯(lián)電阻R12接集成塊IC8腳16、接口AO串聯(lián)電容C06接集成塊IC8腳1，IC7腳3接IC8腳1，IC7腳2分別接IC8腳2-3及地；集成塊IC8腳14-15并聯(lián)電阻R11，IC8腳15串聯(lián)電阻R10接地、腳14接電源+5V、腳12接地；集成塊IC9腳10、腳12、腳14、腳16以及集成塊IC10腳10、腳12、腳14、腳16相互短接，IC9腳9、腳8分別串聯(lián)電阻R13-14接地，IC9腳11、腳6分別串聯(lián)電阻R15-16接地，IC9腳13、腳4分別串聯(lián)電阻R17-18接地，IC9腳15、腳2分別串聯(lián)電阻R19-20接地；IC9腳9、腳11、腳13、腳15分別接接口DO7-4；集成塊IC10腳9、腳8分別串聯(lián)電阻R21-22接地，集成塊IC10腳11、腳6分別串聯(lián)電阻R23-24接地，集成塊IC10腳13、腳4分別串聯(lián)電阻R25-26接地，集成塊IC10腳15、腳2分別串聯(lián)電阻R27-28接地，IC10腳9、腳11、腳13、腳15分別接接口DO3-0；集成塊IC11腳4-5之間并聯(lián)電容C09，IC11腳3、腳1之間并聯(lián)電容C10，IC11腳16、腳2之間并聯(lián)電容C11，IC11腳2接電源+5V，IC11腳6串聯(lián)電容C 12接地，IC11腳7、腳8分別接接口RD、TD；接口GND分別接整流器Z和地，接口VSS、VCC分別接整流器Z，整流器Z上分別設(shè)置電源+5V及電源-5V。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控制模塊，它有殼體，殼體內(nèi)安裝電路板，電路板上設(shè)置系統(tǒng)控制電路，系統(tǒng)控制電路中分別設(shè)置相互電路連接的集成塊IC1－IC11及整流器Z，殼體上分別設(shè)置與集成塊IC1－IC11及整流器Z相電路連接的接口AI0－7、AGND、DI0－1、DGND、VSS、GND和接口VCC、DO0－7、AO、RD、TD、GND、VOC。本發(fā)明與現(xiàn)有計(jì)算機(jī)配合使用，并與各種不同試驗(yàn)設(shè)備上的不同類(lèi)型的傳感器相連接，它能夠解決現(xiàn)有技術(shù)存在的須根據(jù)試驗(yàn)機(jī)功能不同逐項(xiàng)研發(fā)而成本較高的問(wèn)題，并且它還解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的用途單一、通用性較差以及綜合教學(xué)操作繁瑣的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G08C19/00GK1808084SQ20051004536
公開(kāi)日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者付新春, 于忠芳, 李允志, 江潮, 宋連龍, 劉茂華 申請(qǐng)人:山東省機(jī)電學(xué)校