基于USB接口的钢绞线性能检测系统设计毕业设计.doc

济南大学毕业设计 济南大学毕业设计 2 - 1 - 毕业设计 题 目 基于USB接口的 钢绞线 性能检测系统设计 PAGE - PAGE 44 - 1 前言 1.1 选题背景 1.11 我国钢绞线试验机的现状 我国钢绞线专用试验机的生产和研发已经达到较高的水平，产品类型多种多样，畅销国内外。目前，钢绞线专用试验机可以对钢绞线的多种性能进行检测，特别是一些电子电气元件的出现以及电脑控制技术的发展，使钢绞线性能被测量的更精确，但是，钢绞线试验机仍有很多可提高的地方，许多技术还需要改善。 1.12 选此课题的意义 随着现代预应力的技术不断发展，在高层建筑、涵洞、桥梁、核电站等大型现代化建筑结构中，钢绞线的应用越来越广泛，尤其是在预应力混凝土结构中的应用。目前国内的钢绞线预应力施工都是用生产厂家或检测单位提供的数据来进行理论计算的，并以此作为控制张拉的一种手段，因此生产厂家或检测单位如何精确有效的测定钢绞线的力学性能参数有着重要的实际意义。 1.2 方案论证 基于USB接口的钢绞线性能检测系统设计主要检测钢绞线的拉伸性能，就是钢绞线的受力与伸长量之间的关系，其设计过程可以分成两部分，机械部分设计与电路部分设计。 1.2.1 设计内容 用微机测量的技术，控制一定速度，对钢绞线施加一定拉力，检测拉力和变形这两路参数，通过数据的处理，计算出弹性模量、非比例应力、强度、延伸率等特征参数。 主要技术指标： 最大试验力： 300KN， 实时显示 000.00KN 最大变形量： 10mm ， 实时显示 00.00mm 横梁移动速度： 0.1-200mm/min 两路传感器信号（力值由负荷传感器传递，变形由引伸计传递），通过放大，接入中泰公司生产的USB7310板卡进行A/D转换，然后通过USB接口与计算机实时处理，并在屏幕上实时显示实际测量值。整个试验过程结束后，由计算机进行分析计算，最后得出相关结果。由USB7310直接输出电压值，给相应的控制器去控制直流调速电机，通过同步带带动丝杠转动，直接传递给中横梁进行上下移动。 计算机系统经过控制器，经调速系统控制直流调速电机转动，经减速系统减速后通过精密丝杠副带动移动横梁上升、下降，完成试样的拉伸、压缩、弯曲、等多种力学性能试验，噪音低，无污染、效率高，具有非常宽的调速范围和横梁移动距离，另外配置种类繁多的试验附具，在金属、非金属、复合材料及制品的力学性能试验方面，具有非常广阔的应用前景。 USB7310 模入接口模块允许采用16路单端输入方式或8路双端输入方式。用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。其输入的模拟信号由模块的25芯D型插头直接接入。USB7310 模入接口模块主要由模拟多路开关选通电路、差分放大电路、模数转换电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路组成。 (1) 模拟多路开关选通电路： 模拟通道开关由2片ADG508（或同类产品）及跨接器JP3组成，可以从16路单端信号或8路双端信号中任选一路，送入差分放大器。 (2)差分放大器电路： 差分放大器由1个运算放大器AD620以及相关的电阻组成一个标准的仪用差分放大器，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理。 (3)模数转换电路： 12位逐次逼近式A／D转换器ADS774片内自带精密基准源，并经激光修调，具有较高的转换速率和转换精度，其转换时间仅为 8.5μS。A／D转换器由程序启动，其转换状态的结束可由程序查询读出或产生结束中断申请。A／D转换器的模拟输入信号幅度由跨接器JP1 选择， A／D 转换后的输出代码形式由跨接器JP2选择，可分别输出二进制原码或双极性偏移二进制码。电位器W1 用于单极性零点调节，W2 用于满量程增益调节,W3 用于双极性偏移调节。 (4)开关量输入输出电路： 本模块还提供了各8路的开关量输入输出信号通道。使用中需注意对这些信号的要求应严格符合TTL 电平规范。 (5) 接口电路： 接口电路用来将USB总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。 2 .机械部分设计 试验机机械部分的设计包括电机的选择，丝杠、齿轮、同步带传动的设计计算。 2.1 电机的选择 2.1.1 选择电机应考虑的问题 （1）根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、正反转、调速等要求，选择电动机类型。 （2）负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩，选择电机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.8～0.9。过大的备用功率会使电机效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验的强度和生产的机械造价提高。 （3）根据使用场所的环境条件，如温度、湿度