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一种用于电子机多功能测控的控制电路

阅读:477发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种用于电子机多功能测控的控制电路专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种用于 电子 强 力 机多功能测控的控制 电路 ,包括:检测单元、 信号 放大及 模数转换 单元、 电机 驱动单元、 接口 单元、 液晶 显示单元和MCU 微处理器 单元,所述检测单元用于按钮、行车极限 位置 、电机保护信号的检测;所述信号放大及模数转换单元用于对检测单元采集到的数据信息进行信号调理和模数转换;所述电机驱动单元用于控制电机,进而控制与所述电机相连接的测量物品夹持结构的行程动作;所述接口单元包括 打印机 接口电路、按键接口电路和 通信接口 电路,所述液晶显示屏用于工作参数的设置和相关数据的反馈;本实用新型采用了机械位置保护电路和高速模/数转换器有效避免了电气失控时试样夹具容易碰撞损坏和当测试试样为形变量小的试样时测试结果偏差较大的问题。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利,下面是一种用于电子机多功能测控的控制电路专利的具体信息内容。

1.一种用于电子机多功能测控的控制电路,其特征在于,包括:检测单元(1)、信号放大及模数转换单元(2)、电机驱动单元(3)、接口单元(4)、液晶显示单元(5)和MCU微处理器单元(6),所述检测单元(1)、所述信号放大及模数转换单元(2)、所述电机驱动单元(3)、所述接口单元(4)和所述液晶显示单元(5)均与所述MCU微处理器单元(6)电连接;
所述检测单元(1)用于用于按钮、行车极限位置、电机保护信号的检测;
所述信号放大及模数转换单元(2)用于对力值传感器采集到的力值信号进行信号调理和模数转换;
所述电机驱动单元(3)用于控制电机的转动,进而控制与所述电机相连接的测量物品夹持结构的行程动作;
所述接口单元(4)包括打印机接口电路、按键接口电路和通信接口电路,所述接口电路用于连接外部打印机、控制按键及通信;
所述液晶显示单元(5)用于驱动液晶显示屏工作,所述液晶显示屏用于工作参数的设置和相关数据的反馈;
所述MCU微处理器单元(6)包括MCU微处理器、MCU微处理器的外围电路和数据存储单元,所述数据存储单元为两片RAM数据存储器
2.根据权利要求1所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述检测单元(1)包括用于行车位置机械定位的霍尔元件、上行程开关、下行程开关、第一缓冲器芯片、上拉电阻R39、上拉电阻R38、上拉电阻R33、上拉电阻R29、上拉电阻R77、上拉电阻R76、上拉电阻R68、上拉电阻R80、分流电阻R85、分流电阻R86、分压电阻R82、分压电阻R81、二极管D10、二极管D11、第一两输入或和译码器,所述第一两输入或门的两个输入端分别接所述MCU微处理器的第四十四引脚和所述译码器的第十三引脚,所述第一缓冲器芯片的第一引脚与第十九引脚并联后接所述第一两输入或门的输出端,所述第一缓冲器芯片的第十八引脚、第十六引脚、第十四引脚、第十二引脚、第九引脚、第七引脚、第五引脚和第三引脚依次与所述MCU微处理器的第八十八引脚至八十一引脚相连接,所述上拉电阻R39、所述上拉电阻R38、所述上拉电阻R33、所述上拉电阻R29、所述上拉电阻R77、所述上拉电阻R76、所述上拉电阻R68、所述上拉电阻R80依次并接在所述第一缓冲器芯片的第二引脚、第四引脚、第六引脚、第八引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚和第十七引脚上,所述第一缓冲器芯片的第四引脚与所述霍尔元件的输出端并接,所述第一缓冲器芯片的第十五引脚并接所述二极管D1的正极,所述二极管D1的负极串接所述分压电阻R82后接地,所述第一缓冲器芯片的第十七引脚并接所述二极管D2的正极,所述二极管D2的负极串接所述分压电阻R81后接地,所述上行程开关与所述分流电阻R85并联后接所述MCU微处理器的第九十四引脚,所述下行程开关与所述分流电阻R86并联后接所述MCU微处理器的第九十五引脚。
3.根据权利要求2所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述信号放大及模数转换单元(2)包括仪表放大器、A/D转换芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RW3、可调电阻RW4、非极性电容C1、非极性电容C2、非极性电容C4、极性电容C5、极性电容C6、非极性电容C8、非极性电容C9、极性电容C19、极性电容C20、非极性电容C29、非极性电容C47、极性电容C49、接口端子J1和接口端子J14,所述仪表放大器的第一引脚与第八引脚之间依次串接所述电阻R1和所述可调电阻RW3,所述仪表放大器的第二引脚与所述电阻R2的一端和所述非极性电容C8的一端并联,所述电阻R2的另一端与所述电阻R5的一端并联后接所述接口端子J1的第一引脚,所述接口端子J1的第五引脚接仪表放大器的输入电源,所述电阻R5的另一端与所述可调电阻RW4和电阻R6依次串联后与所述电阻R3的一端并联,所述电阻R3的一端并接所述接口端子J1的第二引脚,所述电阻R3的另一端与所述非极性电容C8的另一端并联后接所述仪表放大器的第三引脚,所述极性电容C6的正极与所述非极性电容C1的一端并联后接所述仪表放大器的第七引脚,所述极性电容C6的负极与所述非极性电容C1的另一端并联后接地,所述极性电容C5的负极与所述非极性电容C2的一端并联后接所述仪表放大器的第四引脚,所述极性电容C5的正极与所述非极性电容C2的另一端并联后接地,所述仪表放大器的第六引脚接所述电阻R4的一端,所述电阻R4的另一端与所述非极性电容C9的一端并联后接所述A/D转换芯片的第一引脚,所述非极性电容C9的另一端接所述仪表放大器的第五引脚,所述非极性电容C4的一端和极性电容C19的正极并联后接所述A/D转换芯片的第三引脚,所述非极性电容C4的另一端和极性电容C19的负极并联后接地,所述非极性电容C29的一端和极性电容C20的正极并联后接所述A/D转换芯片的第四引脚,所述非极性电容C29的另一端和极性电容C20的负极并联后接地,所述A/D转换芯片的第二十八引脚和二十七引脚并联后与所述非极性电容C47的一端和所述极性电容C49的正极并接,所述非极性电容C47的另一端和所述极性电容C49的负极均接地,所述A/D转换芯片的第六引脚至第十三引脚、所述A/D转换芯片的第十五引脚至第二十二引脚和所述MCU微处理器的第八十一引脚至八十八引脚均以总线连接。
4.根据权利要求1所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述电机驱动单元(3)包括步进电机驱动电路和伺服电机驱动电路,所述步进电机驱动电路包括第一驱动单元和第二驱动单元,所述第一驱动单元包括比较器U8A、隔离元件Q4、电阻R24、电阻R89、电阻R91、电阻R93、电阻R95、电阻R97、电阻R99、电阻R100、非极性电容C48、三极管Q9和光隔离元件U12,所述比较器U8A的第二引脚并接所述电阻R95后接地,所述比较器U8A的第三引脚与所述电阻R99的一端和所述电阻R100的一端并接,所述电阻R99的另一端接所述MCU微处理器的第四引脚,所述电阻R100的另一端接地,所述比较器U8A的第四引脚接地,所述比较器U8A的第八引脚接电源,所述比较器U8A的第一引脚与所述电阻R93的一端和非极性电容C48的一端并接,所述电阻R93的另一端接所述隔离元件Q4的第二引脚,所述非极性电容C48的另一端并接所述比较器U8A的第二引脚和所述隔离元件Q4的第四引脚,所述隔离元件Q4的第一引脚接地,所述隔离元件Q4的第五引脚接步进电机的一端,所述电阻R89的一端和所述电阻R97的一端并接后接所述MCU微处理器的第一引脚,所述电阻R89的另一端接电源,所述电阻R97的另一端接所述三极管Q9的基极,所述三极管Q9的发射极接地,所述三极管Q9的集电极串联所述电阻R91后接所述光隔离元件U12的第三引脚,所述电阻R24并接在所述光隔离元件U12的第六引脚和第八引脚之间,所述光隔离元件U12的第六引脚作为控制端并接步进电机,所述第二驱动单元与所述第一驱动单元的结构相同,控制所述步进电机的反向转动;所述伺服电机包括第三驱动单元和第四驱动单元,所述第三驱动单元包括NPN三极管Q6、NPN三极管Q7、NPN三极管Q8、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R35、电阻R40、电阻R41、电阻R83和二极管D12,所述电阻R30的一端、所述电阻R32的一端、所述电阻R35的一端、所述电阻R40的一端、所述电阻R41的一端和所述二极管D12的正极均与所述伺服电机的控制端口相连接,所述电阻R30的另一端与所述NPN三极管Q6的基极相连接,所述NPN三极管Q6发射极与所述电阻R83的一端、所述NPN三极管Q7的发射极和所述NPN三极管Q8的发射极并联后接地,所述NPN三极管Q6的集电极与所述电阻R35的另一端相连接,所述电阻R83的另一端和所述电阻R31的一端并联后接所述二极管D12的负极,所述电阻R31的另一端与所述NPN三极管Q7的基极相接,所述NPN三极管Q7的集电极与所述电阻R41的另一端相接,所述NPN三极管Q8的基极与所述电阻R32的另一端相接,所述NPN三极管Q8的集电极与所述电阻R40的另一端衔接,所述第四驱动单元与所述第三驱动单元的结构相同。
5.根据权利要求3所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述打印机接口电路包括第二两输入或门和D型触发器,所述第二两输入或门的一个输入端接所述译码器的第十二引脚,所述第二两输入或门的另一个输入端接所述MCU处理器的第四十六引脚,所述第二两输入或门的输出端接所述D型触发器的第十一引脚,所述D型触发器的输入端口D1至D8接至所述总线,所述D型触发器的输出端口Q1至Q8与外部打印机端口相连接。
6.根据权利要求3所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述按键接口电路包括第三两输入或门、第二缓冲器芯片和第三缓冲器芯片,所述第三两输入或门的一个输入端接所述译码器的第十一引脚,所述第三两输入或门的另一个输入端接所述MCU处理器的第四十四引脚,所述第二缓冲器芯片的第一引脚、所述第二缓冲器芯片的第十九引脚、所述第三缓冲器芯片的第一引脚和所述第三缓冲器芯片的第十九引脚并联后与所述第三两输入或门的输出端相接,所述第二缓冲器芯片的输入端口1Y1至2Y4和第三缓冲器芯片的输入端口1A1至2A4接至所述总线,所述第二缓冲器芯片的输出端口1Y1至2Y4和第三缓冲器芯片的输出端口1A1至2A4各接一个上拉电阻后与对应按键相连接。
7.根据权利要求1所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述通信接口电路包括通信接口芯片、极性电容C25、极性电容C26和接口端子J12,所述通信接口芯片的十三引脚与所述接口端子J12的第一引脚相连接,所述通信接口芯片的十一引脚与所述MCU处理器的第三十五引脚相接,所述通信接口芯片的十二引脚与所述MCU处理器的第三十六引脚相接,所述极性电容C25的正极接所述通信接口芯片的第一引脚,所述极性电容C25的负极接所述通信接口芯片的三引脚,所述极性电容C26的正极接所述通信接口芯片的第四引脚,所述极性电容C26的负极接所述通信接口芯片的五引脚。
8.根据权利要求3所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述液晶显示单元(5)包括第一RAM芯片、液晶驱动芯片U1、接口端子J2、晶振Y2、电阻R87、可调电阻RW5、非极性电容C23和非极性电容C24,所述液晶驱动芯片U1的第一引脚至二十三引脚、所述液晶驱动芯片U1的第二十四引脚至第二十八引脚、所述液晶驱动芯片U1的第三十引脚至第四十六引脚、所述液晶驱动芯片U1的第五十九引脚至第六十引脚、所述第一RAM芯片的数据输出端口、所述第一RAM芯片的数据输入端口和所述接口端子J2的第一至第十一引脚均以所述总线连接,所述电阻R87的一端与所述可调电阻RW5串联后接电源,所述可调电阻RW5的滑动臂接所述接口端子J2的第十二引脚,所述电阻R87的另一端接地,所述非极性电容C23一端与所述晶振的一端并联后接所述液晶驱动芯片U1的第五十四引脚,所述晶振的另一端和所述非极性电容C24的一端并联后接所述液晶驱动芯片U1的第五十五引脚,所述非极性电容C24的另一端接地。
9.根据权利要求1所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述两片RAM数据存储器型号均为62C1024-SOP,所述MCU微处理器的型号为M30624FGFP。
10.根据权利要求1所述的用于电子强力机多功能测控的控制电路,其特征在于,所述用于电子强力机多功能测控的控制电路还包括电源单元(7),所述电源单元(7)包括仪表放大器电源、液晶显示5V电源和主电源。

说明书全文

一种用于电子机多功能测控的控制电路

技术领域

[0001] 本实用新型涉及仪器控制技术领域,具体为一种用于电子强力机多功能测控的控制电路。

背景技术

[0002] 电子强力机常用于织物试验方面,适用于、毛、麻、丝、化学纤维无纺布、皮革、织带及纸张的抗拉断裂强力及断裂伸长率测试,并将测试后的数据进行数理统计后打印输出,目前市场上的强力机当电气失控时,试样夹具容易碰撞损坏,且在测试试样为形变量小的试样时测试结果偏差较大。
[0003] 综上所述,如何设计一种微处理器死机电气失控时的保护电路和提高小变形量试样测试数据准确性的用于电子强力机多功能测控的控制电路,是本领域技术人员急需解决的问题。实用新型内容
[0004] (一)解决的技术问题
[0005] 针对现有技术的不足,本实用新型提供一种用于电子强力机多功能测控的控制电路,提供了一种测量精确、使用方便灵活的电子强力机,且可效避免电气失控时试样夹具容易碰撞损坏和当测试试样为形变量小的试样时测试结果偏差较大的问题。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为了实现以上目的,本实用新型通过以下技术方案予以实现:一种用于电子强力机多功能测控的控制电路,包括:检测单元、信号放大及模数转换单元、电机驱动单元、接口单元、液晶显示单元和MCU微处理器单元;所述检测单元、所述信号放大及模数转换单元、所述电机驱动单元、所述接口单元和所述液晶显示单元均与所述MCU微处理器单元电连接,所述用于电子强力机多功能测控的控制电路还包括电源单元,所述电源单元包括仪表放大器电源、液晶显示 5V电源和主电源;所述检测单元用于按钮、行车极限位置、电机保护信号的检测;所述信号放大及模数转换单元用于对力值传感器采集到的力值信号进行信号调理和模数转换;所述电机驱动单元用于控制电机的转动,进而控制与所述电机相连接的测量物品夹持结构的行程动作;所述接口单元包括打印机接口电路、按键接口电路和通信接口电路,所述接口电路用于连接外部打印机及控制按键;所述液晶显示单元用于驱动液晶显示屏工作,所述液晶显示屏用于工作参数的设置和相关数据的反馈;所述MCU微处理器单元包括MCU微处理器、 MCU微处理器的外围电路和数据存储单元,所述数据存储单元为两片RAM数据存储器
[0008] 进一步地,所述检测单元包括用于行车位置机械定位的霍尔元件、上行程开关、下行程开关、第一缓冲器芯片、上拉电阻R39、上拉电阻R38、上拉电阻R33、上拉电阻R29、上拉电阻R77、上拉电阻R76、上拉电阻R68、上拉电阻R80、分流电阻R85、分流电阻R86、分压电阻R82、分压电阻R81、二极管 D10、二极管D11、第一两输入或和译码器,所述第一两输入或门的两个输入端分别接所述MCU微处理器的第四十四引脚和所述译码器的第十三引脚,所述第一缓冲器芯片的第一引脚与第十九引脚并联后接所述第一两输入或门的输出端,所述第一缓冲器芯片的第十八引脚、第十六引脚、第十四引脚、第十二引脚、第九引脚、第七引脚、第五引脚和第三引脚依次与所述MCU微处理器的第八十八引脚至八十一引脚相连接,所述上拉电阻R39、所述上拉电阻R38、所述上拉电阻R33、所述上拉电阻R29、所述上拉电阻R77、所述上拉电阻R76、所述上拉电阻R68、所述上拉电阻R80依次并接在所述第一缓冲器芯片的第二引脚、第四引脚、第六引脚、第八引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚和第十七引脚上,所述第一缓冲器芯片的第四引脚与所述霍尔元件的输出端并接,所述第一缓冲器芯片的第十五引脚并接所述二极管D1的正极,所述二极管D1的负极串接所述分压电阻R82后接地,所述第一缓冲器芯片的第十七引脚并接所述二极管D2的正极,所述二极管D2的负极串接所述分压电阻R81 后接地,所述上行程开关与所述分流电阻R85并联后接所述MCU微处理器的第九十四引脚,所述下行程开关与所述分流电阻R86并联后接所述MCU微处理器的第九十五引脚。
[0009] 进一步地所述信号放大及模数转换单元包括仪表放大器及其、A/D转换芯片、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RW3、可调电阻RW4、非极性电容C1、非极性电容C2、非极性电容C4、极性电容C5、极性电容C6、非极性电容C8、非极性电容C9、极性电容C19、极性电容C20、非极性电容C29、非极性电容C47、极性电容C49、接口端子J1和接口端子J14,所述仪表放大器的第一引脚与第八引脚之间依次串接所述电阻R1和所述可调电阻RW3,所述仪表放大器的第二引脚与所述电阻R2的一端和所述非极性电容C8的一端并联,所述电阻R2的另一端与所述电阻R5的一端并联后接所述接口端子J1的第一引脚,所述接口端子J1的第五引脚接仪表放大器的输入电源,所述电阻R5的另一端与所述可调电阻RW4和电阻R6依次串联后与所述电阻R3的一端并联,所述电阻R3的一端并接所述接口端子J1的第二引脚,所述电阻R3的另一端与所述非极性电容C8的另一端并联后接所述仪表放大器的第三引脚,所述极性电容C6的正极与所述非极性电容C1的一端并联后接所述仪表放大器的第七引脚,所述极性电容C6的负极与所述非极性电容C1的另一端并联后接地,所述极性电容C5的负极与所述非极性电容C2的一端并联后接所述仪表放大器的第四引脚,所述极性电容C5的正极与所述非极性电容C2 的另一端并联后接地,所述仪表放大器的第六引脚接所述电阻R4的一端,所述电阻R4的另一端与所述非极性电容C9的一端并联后接所述A/D转换芯片的第一引脚,所述非极性电容C9的另一端接所述仪表放大器的第五引脚,所述非极性电容C4的一端和极性电容C19的正极并联后接所述A/D转换芯片的第三引脚,所述非极性电容C4的另一端和极性电容C19的负极并联后接地,所述非极性电容C29的一端和极性电容C20的正极并联后接所述A/D转换芯片的第四引脚,所述非极性电容C29的另一端和极性电容C20的负极并联后接地,所述A/D转换芯片的第二十八引脚和二十七引脚并联后与所述非极性电容C47 的一端和所述极性电容C49的正极并接,所述非极性电容C47的另一端和所述极性电容C49的负极均接地,所述A/D转换芯片的第六引脚至第十三引脚、所述A/D转换芯片的第十五引脚至第二十二引脚和所述MCU微处理器的第八十一引脚至八十八引脚均以总线连接。
[0010] 进一步地,所述电机驱动单元包括步进电机驱动电路和伺服电机驱动电路,所述步进电机驱动电路包括第一驱动单元和第二驱动单元,所述第一驱动单元包括比较器U8A、隔离元件Q4、电阻R24、电阻R89、电阻R91、电阻R93、电阻R95、电阻R97、电阻R99、电阻R100、非极性电容C48、三极管Q9和光隔离元件U12,所述比较器U8A的第二引脚并接所述电阻R95后接地,所述比较器U8A的第三引脚与所述电阻R99的一端和所述电阻R100的一端并接,所述电阻R99的另一端接所述MCU微处理器的第四引脚,所述电阻R100的另一端接地,所述比较器U8A的第四引脚接地,所述比较器U8A的第八引脚接电源,所述比较器U8A的第一引脚与所述电阻R93的一端和非极性电容C48的一端并接,所述电阻R93的另一端接所述隔离元件Q4的第二引脚,所述非极性电容 C48的另一端并接所述比较器U8A的第二引脚和所述隔离元件Q4的第四引脚,所述隔离元件Q4的第一引脚接地,所述隔离元件Q4的第五引脚接步进电机的一端,所述电阻R89的一端和所述电阻R97的一端并接后接所述MCU微处理器的第一引脚,所述电阻R89的另一端接电源,所述电阻R97的另一端接所述三极管Q9的基极,所述三极管Q9的发射极接地,所述三极管Q9的集电极串联所述电阻R91后接所述光隔离元件U12的第三引脚,所述电阻R24并接在所述光隔离元件U12的第六引脚和第八引脚之间,所述光隔离元件U12的第六引脚作为控制端并接步进电机,所述第二驱动单元与所述第一驱动单元的结构相同,控制所述步进电机的反向转动;所述伺服电机包括第三驱动单元和第四驱动单元,所述第三驱动单元包括NPN三极管Q6、NPN三极管Q7、NPN三极管 Q8、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R35、电阻R40、电阻R41、电阻R83 和二极管D12,所述电阻R30的一端、所述电阻R32的一端、所述电阻R35的一端、所述电阻R40的一端、所述电阻R41的一端和所述二极管D12的正极均与所述伺服电机的控制端口相连接,所述电阻R30的另一端与所述NPN三极管 Q6的基极相连接,所述NPN三极管Q6发射极与所述电阻R83的一端、所述NPN 三极管Q7的发射极和所述NPN三极管Q8的发射极并联后接地,所述NPN三极管Q6的集电极与所述电阻R35的另一端相连接,所述电阻R83的另一端和所述电阻R31的一端并联后接所述二极管D12的负极,所述电阻R31的另一端与所述NPN三极管Q7的基极相接,所述NPN三极管Q7的集电极与所述电阻R41 的另一端相接,所述NPN三极管Q8的基极与所述电阻R32的另一端相接,所述NPN三极管Q8的集电极与所述电阻R40的另一端衔接,所述第四驱动单元与所述第三驱动单元的结构相同。
[0011] 更近一步地,所述打印机接口电路包括第二两输入或门和D型触发器,所述第二两输入或门的一个输入端接所述译码器的第十二引脚,所述第二两输入或门的另一个输入端接所述MCU处理器的第四十六引脚,所述第二两输入或门的输出端接所述D型触发器的第十一引脚,所述D型触发器的输入端口D1至D8接至所述总线,所述D型触发器的输出端口Q1至Q8与外部打印机端口相连接。
[0012] 更进一步地,所述按键接口电路包括第三两输入或门、第二缓冲器芯片和第三缓冲器芯片,所述第三两输入或门的一个输入端接所述译码器的第十一引脚,所述第三两输入或门的另一个输入端接所述MCU处理器的第四十四引脚,所述第二缓冲器芯片的第一引脚、所述第二缓冲器芯片的第十九引脚、所述第三缓冲器芯片的第一引脚和所述第三缓冲器芯片的第十九引脚并联后与所述第三两输入或门的输出端相接,所述第二缓冲器芯片的输入端口1Y1至2Y4和第三缓冲器芯片的输入端口1A1至2A4接至所述总线,所述第二缓冲器芯片的输出端口1Y1至2Y4和第三缓冲器芯片的输出端口1A1至2A4各接一个上拉电阻后与对应按键相连接。
[0013] 进一步地,所述通信接口电路包括通信接口芯片、极性电容C25、极性电容C26和接口端子J12,所述通信接口芯片的十三引脚与所述接口端子J12的第一引脚相连接,所述通信接口芯片的十一引脚与所述MCU处理器的第三十五引脚相接,所述通信接口芯片的十二引脚与所述MCU处理器的第三十六引脚相接,所述极性电容C25的正极接所述通信接口芯片的第一引脚,所述极性电容 C25的负极接所述通信接口芯片的三引脚,所述极性电容C26的正极接所述通信接口芯片的第四引脚,所述极性电容C26的负极接所述通信接口芯片的五引脚。
[0014] 更进一步地,所述液晶显示单元包括第一RAM芯片(32K*8)、液晶驱动芯片U1、接口端子J2、晶振Y2、电阻R87、可调电阻RW5、非极性电容C23和非极性电容C24,所述液晶驱动芯片U1的第一引脚至二十三引脚、所述液晶驱动芯片U1的第二十四引脚至第二十八引脚、所述液晶驱动芯片U1的第三十引脚至第四十六引脚、所述液晶驱动芯片U1的第五十九引脚至第六十引脚、所述第一RAM芯片的数据输出端口、所述第一RAM芯片的数据输入端口和所述接口端子J2的第一至第十一引脚均以所述总线连接,所述电阻R87的一端与所述可调电阻RW5串联后接电源,所述可调电阻RW5的滑动臂接所述接口端子 J2的第十二引脚,所述电阻R87的另一端接地,所述非极性电容C23一端与所述晶振的一端并联后接所述液晶驱动芯片U1的第五十四引脚,所述晶振的另一端和所述非极性电容C24的一端并联后接所述液晶驱动芯片U1的第五十五引脚,所述非极性电容C24的另一端接地。
[0015] 进一步地,所述两片RAM数据存储器型号均为62C1024-SOP,MCU微处理器的型号为M30624FGFP。
[0016] (三)有益效果
[0017] 本实用新型的有益效果:本实用新型中增加了机械位置保护部分,可以不通过MCU微处理器直接切断电机电源及极限信号控制伺服电机停机,并且针对变形量小,数据偏差较大的问题,增加了高速模/数转换器可提高采集通道的响应时间,并且微处理器设计的控制电路既可以脱机独立工作也可联机工作,在电路中加入了RAM存储单元使得运行更为稳定快速,在信号放大及模数转换单元使用仪表放大器和可调电阻使得控制精度更加精确且便于调节,抗干扰能力强,且控制更加集中。附图说明
[0018] 图1为本实用新型一种用于电子强力机多功能测控的控制电路的组成结构示意图。
[0019] 图2为本实用新型中MCU微处理器单元接口电路示意图。
[0020] 图3为本实用新型中检测单元接口电路示意图。
[0021] 图4为本实用新型中信号放大电路接口示意图。
[0022] 图5为本实用新型中模数转换电路接口示意图。
[0023] 图6为本实用新型中步进电机驱动电路接口示意图。
[0024] 图7为本实用新型中伺服电机驱动电路接口示意图。
[0025] 图8为本实用新型中打印机接口电路示意图。
[0026] 图9为本实用新型中按键接口电路示意图。
[0027] 图10为本实用新型中通信接口电路示意图。
[0028] 图11为本实用新型中液晶显示单元接口电路示意图。
[0029] 图12为本实用新型中仪表放大器电源接口电路示意图。
[0030] 图13为本实用新型中液晶显示5V电源接口电路示意图。
[0031] 图14为本实用新型中主电源接口电路示意图。
[0032] 图15为本实用新型中力值采集通道低响应频率
[0033] 图16为本实用新型中力值采集通道高响应频率。
[0034] 附图标记列表:检测单元1、信号放大及模数转换单元2、电机驱动单元 3、接口单元4、液晶显示单元5、MCU微处理器单元6、电源单元7。

具体实施方式

[0035] 为了使得本实用新型的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚,下文中将结合本实用新型具体实施例的附图,对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0036] 目前市场上的强力机存在当电气失控时,试样夹具容易碰撞损坏,当测试试样为形变量小的试样时测试结果偏差较大的问题,所以本实用新型中增加了机械位置保护部分,如图3所示,可以不通过MCU微处理器直接切断电机电源及极限信号控制伺服电机停机,并且针对变形量小,数据偏差较大的问题,增加了高速模/数转换器,如图4所示,可提高采集通道的响应时间。
[0037] 参见附图1至附图14,一种用于电子强力机多功能测控的控制电路,包括:检测单元1、信号放大及模数转换单元2、电机驱动单元3、接口单元4、液晶显示单元5和MCU微处理器单元6,所述检测单元1、所述信号放大及模数转换单元2、所述电机驱动单元3、所述接口单元4和所述液晶显示单元5 均与所述MCU微处理器单元6电连接,所述用于电子强力机多功能测控的控制电路还包括电源单元7,如图12至图14所示,所述电源单元7包括仪表放大器电源、液晶显示5V电源和主电源;其中,所述检测单元1用于用于按钮、行车极限位置、电机保护信号的检测,测量行程位置包括行车位置机械定位的霍尔元件、上行程开关和下行程开关;所述信号放大及模数转换单元2用于对力值传感器采集到的力值信号进行信号调理和模数转换;所述电机驱动单元3 用于控制电机的转动,进而控制与所述电机相连接的测量物品夹持结构的行程动作;所述接口单元4包括打印机接口电路、按键接口电路和通信接口电路,所述接口电路用于连接外部打印机及控制按键;所述液晶显示单元5用于驱动液晶显示屏工作,所述液晶显示屏用于工作参数的设置和相关数据的反馈;所述MCU微处理器单元6包括MCU微处理器、MCU微处理器的外围电路和数据存储单元,MCU微处理器的外围电路包括晶振电路等辅助电路,所述数据存储单元为两片RAM数据存储器,所述两片RAM数据存储器型号均为62C1024-SOP,如图2所示,电路中采用MCU微处理器的型号为M30624FGFP。
[0038] 在本实用新型中,如图3所示,检测单元1的输入端为外部信号检测端,其中检测的外部信号包括启动信号、初始位置信号、伺服报警信号等,所述检测单元1包括用于行车位置机械定位的霍尔元件、上行程开关、下行程开关、第一缓冲器芯片、第一缓冲器芯片的型号为74HC244,该芯片是一款高速CMOS 器件,74HC244引脚兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列,74HC244是八路正相缓冲器/线路驱动器,具有三态输出,该三态输出由输出使能端1OE和2OE控制。任意nOE上的高电平将使输出端呈现高阻态、上拉电阻R39、上拉电阻R38、上拉电阻R33、上拉电阻R29、上拉电阻R77、上拉电阻R76、上拉电阻R68、上拉电阻R80、分流电阻R85、分流电阻R86、分压电阻R82、分压电阻R81、二极管D10、二极管D11、第一两输入或门和译码器,译码器的型号为74HC138,该芯片是一款高速CMOS器件,74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL)系列,74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入(A0,A1和A2),并当使能时,提供8个互斥的低有效输出(Y0至Y7),加上拉电阻是为了保证输出的稳定性,所述第一两输入或门的两个输入端分别接所述MCU微处理器的第四十四引脚和所述译码器的第十三引脚,所述第一缓冲器芯片的第一引脚与第十九引脚并联后接所述第一两输入或门的输出端,所述第一缓冲器芯片的第十八引脚、第十六引脚、第十四引脚、第十二引脚、第九引脚、第七引脚、第五引脚和第三引脚依次与所述MCU微处理器的第八十八引脚至八十一引脚相连接,所述上拉电阻R39、所述上拉电阻R38、所述上拉电阻R33、所述上拉电阻R29、所述上拉电阻R77、所述上拉电阻R76、所述上拉电阻R68、所述上拉电阻R80 依次并接在所述第一缓冲器芯片的第二引脚、第四引脚、第六引脚、第八引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚和第十七引脚上,所述第一缓冲器芯片的第四引脚与所述霍尔元件的输出端并接,所述第一缓冲器芯片的第十五引脚并接所述二极管D1的正极,所述二极管D1的负极串接所述分压电阻R82后接地,所述第一缓冲器芯片的第十七引脚并接所述二极管D2的正极,所述二极管D2的负极串接所述分压电阻R81后接地,所述上行程开关与所述分流电阻 R85并联后接所述MCU微处理器的第九十四引脚,所述下行程开关与所述分流电阻R86并联后接所述MCU微处理器的第九十五引脚。
[0039] 如图4至图5所示,所述信号放大及模数转换单元2包括仪表放大器、A/D 转换芯片,A/D转换芯片采用的型号为ADS7821,电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RW3、可调电阻RW4、非极性电容C1、非极性电容C2、非极性电容C4、极性电容C5、极性电容C6、非极性电容C8、非极性电容C9、极性电容C19、极性电容C20、非极性电容C29、非极性电容 C47、极性电容C49、接口端子J1和接口端子J14,所述仪表放大器的第一引脚与第八引脚之间依次串接所述电阻R1和所述可调电阻RW3,所述仪表放大器的第二引脚与所述电阻R2的一端和所述非极性电容C8的一端并联,所述电阻R2的另一端与所述电阻R5的一端并联后接所述接口端子J1的第一引脚,所述接口端子J1的第五引脚接仪表放大器的输入电源,所述电阻R5的另一端与所述可调电阻RW4和电阻R6依次串联后与所述电阻R3的一端并联,所述电阻R3的一端并接所述接口端子J1的第二引脚,所述电阻R3的另一端与所述非极性电容C8的另一端并联后接所述仪表放大器的第三引脚,所述极性电容C6的正极与所述非极性电容C1的一端并联后接所述仪表放大器的第七引脚,所述极性电容C6的负极与所述非极性电容C1的另一端并联后接地,所述极性电容C5的负极与所述非极性电容C2的一端并联后接所述仪表放大器的第四引脚,所述极性电容C5的正极与所述非极性电容C2的另一端并联后接地,所述仪表放大器的第六引脚接所述电阻R4的一端,所述电阻R4的另一端与所述非极性电容C9的一端并联后接所述A/D转换芯片的第一引脚,所述非极性电容C9的另一端接所述仪表放大器的第五引脚,所述非极性电容C4的一端和极性电容C19的正极并联后接所述A/D转换芯片的第三引脚,所述非极性电容C4的另一端和极性电容C19的负极并联后接地,所述非极性电容C29的一端和极性电容C20的正极并联后接所述A/D转换芯片的第四引脚,所述非极性电容C29的另一端和极性电容C20的负极并联后接地,所述A/D转换芯片的第二十八引脚和二十七引脚并联后与所述非极性电容C47的一端和所述极性电容 C49的正极并接,所述非极性电容C47的另一端和所述极性电容C49的负极均接地,所述A/D转换芯片的第六引脚至第十三引脚、所述A/D转换芯片的第十五引脚至第二十二引脚和所述MCU微处理器的第八十一引脚至八十八引脚均以总线连接,其中接口端子J1用于外接力值采集传感器。
[0040] 在本实施例中,测力传感器设置在所述测量物品夹持结构上采集力值信息,力值信息通过所述信号放大及模数转换单元2将模拟电信号转换成数字信号发送给所述MCU微处理器模,其中,放大电路中的放大器采用仪表放大器,仪表放大器的型号为AD623B。
[0041] 如图6至图7所示,所述电机驱动单元3包括步进电机驱动电路和伺服电机驱动电路,所述电机驱动单元3用于控制测量物品夹持结构的行程动作,所述电机包括步进电机和伺服电机,步进电机驱动电路采用桥式驱动电路,步进电机驱动电路和电机之间设有光耦隔离器件,对输出的步进脉冲信号和方向电平信号进行隔离,对电机及芯片都有保护作用,所述步进电机驱动电路包括第一驱动单元和第二驱动单元,所述第一驱动单元包括比较器U8A、隔离元件Q4、电阻R24、电阻R89、电阻R91、电阻R93、电阻R95、电阻R97、电阻R99、电阻R100、非极性电容C48、三极管Q9和光隔离元件U12,所述比较器U8A的第二引脚并接所述电阻R95后接地,所述比较器U8A的第三引脚与所述电阻 R99的一端和所述电阻R100的一端并接,所述电阻R99的另一端接所述MCU 微处理器的第四引脚,所述电阻R100的另一端接地,所述比较器U8A的第四引脚接地,所述比较器U8A的第八引脚接电源,所述比较器U8A的第一引脚与所述电阻R93的一端和非极性电容C48的一端并接,所述电阻R93的另一端接所述隔离元件Q4的第二引脚,所述非极性电容C48的另一端并接所述比较器 U8A的第二引脚和所述隔离元件Q4的第四引脚,所述隔离元件Q4的第一引脚接地,所述隔离元件Q4的第五引脚接步进电机的一端,所述电阻R89的一端和所述电阻R97的一端并接后接所述MCU微处理器的第一引脚,所述电阻R89 的另一端接电源,所述电阻R97的另一端接所述三极管Q9的基极,所述三极管Q9的发射极接地,所述三极管Q9的集电极串联所述电阻R91后接所述光隔离元件U12的第三引脚,其中三极管Q9为NPN型三极管,所述电阻R24并接在所述光隔离元件U12的第六引脚和第八引脚之间,所述光隔离元件U12的第六引脚作为控制端并接步进电机,所述第二驱动单元与所述第一驱动单元的结构相同,控制所述步进电机的反向转动;所述伺服电机包括第三驱动单元和第四驱动单元,所述第三驱动单元包括NPN三极管Q6、NPN三极管Q7、NPN三极管Q8、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R35、电阻R40、电阻R41、电阻 R83和二极管D12,所述电阻R30的一端、所述电阻R32的一端、所述电阻R35 的一端、所述电阻R40的一端、所述电阻R41的一端和所述二极管D12的正极均与所述伺服电机的控制端口相连接,所述电阻R30的另一端与所述NPN三极管Q6的基极相连接,所述NPN三极管Q6发射极与所述电阻R83的一端、所述 NPN三极管Q7的发射极和所述NPN三极管Q8的发射极并联后接地,所述NPN 三极管Q6的集电极与所述电阻R35的另一端相连接,所述电阻R83的另一端和所述电阻R31的一端并联后接所述二极管D12的负极,所述电阻R31的另一端与所述NPN三极管Q7的基极相接,所述NPN三极管Q7的集电极与所述电阻 R41的另一端相接,所述NPN三极管Q8的基极与所述电阻R32的另一端相接,所述NPN三极管Q8的集电极与所述电阻R40的另一端衔接,所述第四驱动单元与所述第三驱动单元的结构相同。
[0042] 如图8所示,所述打印机接口电路包括第二两输入或门和D型触发器,D 型触发器采用的型号是74HC273,该芯片具有八路边沿触发,带独立的D输入和Q输出,74HC273的公共时钟(CP)和主复位(MR)端可同时读取和复位(清零) 所有触发器,每个D输入的状态将在时钟脉冲上升沿之前的一段就绪时间内被传输到触发器对应的输出(Qn)上,一旦MR输入电平为低,则所有输出将被强制置为低,而不依赖于时钟或者数据输入,74HC273适用于要求原码输出或者所有存储元件共用时钟和主复位的应用,所述第二两输入或门的一个输入端接所述译码器的第十二引脚,所述第二两输入或门的另一个输入端接所述MCU处理器的第四十六引脚,所述第二两输入或门的输出端接所述D型触发器的第十一引脚,所述D型触发器的输入端口D1至D8接至所述总线,所述D型触发器的输出端口Q1至Q8与外部打印机端口相连接。
[0043] 如图9所示,所述按键接口电路包括第三两输入或门、第二缓冲器芯片和第三缓冲器芯片,第二缓冲器芯片和第三缓冲器芯片采用的型号均为 74HC244,所述第三两输入或门的一个输入端接所述译码器的第十一引脚,所述第三两输入或门的另一个输入端接所述MCU处理器的第四十四引脚,所述第二缓冲器芯片的第一引脚、所述第二缓冲器芯片的第十九引脚、所述第三缓冲器芯片的第一引脚和所述第三缓冲器芯片的第十九引脚并联后与所述第三两输入或门的输出端相接,所述第二缓冲器芯片的输入端口1Y1至2Y4和第三缓冲器芯片的输入端口1A1至2A4接至所述总线,所述第二缓冲器芯片的输出端口1Y1至2Y4和第三缓冲器芯片的输出端口1A1至2A4各接一个上拉电阻后与对应按键相连接。
[0044] 如图10所示,所述通信接口电路包括通信接口芯片,通信接口芯片采用的型号为MAX232CPE,MAX232CPE是16针SMD封装IC,用于完成计算机232 端口数据电平转换,极性电容C25、极性电容C26和接口端子J12,所述通信接口芯片的十三引脚与所述接口端子J12的第一引脚相连接,所述通信接口芯片的十一引脚与所述MCU处理器的第三十五引脚相接,所述通信接口芯片的十二引脚与所述MCU处理器的第三十六引脚相接,所述极性电容C25的正极接所述通信接口芯片的第一引脚,所述极性电容C25的负极接所述通信接口芯片的三引脚,所述极性电容C26的正极接所述通信接口芯片的第四引脚,所述极性电容C26的负极接所述通信接口芯片的五引脚。
[0045] 如图11所示,所述液晶显示单元5包括第一RAM芯片,第一RAM芯片的内存为32K*8Bit、液晶驱动芯片U1,其中液晶驱动芯片U1采用的型号为 SED1355F,接口端子J2、晶振Y2、电阻R87、可调电阻RW5、非极性电容C23 和非极性电容C24,所述液晶驱动芯片U1的第一引脚至二十三引脚、所述液晶驱动芯片U1的第二十四引脚至第二十八引脚、所述液晶驱动芯片U1的第三十引脚至第四十六引脚、所述液晶驱动芯片U1的第五十九引脚至第六十引脚、所述第一RAM芯片的数据输出端口、所述第一RAM芯片的数据输入端口和所述接口端子J2的第一至第十一引脚均以所述总线连接,所述电阻R87的一端与所述可调电阻RW5串联后接电源,所述可调电阻RW5的滑动臂接所述接口端子 J2的第十二引脚,所述电阻R87的另一端接地,所述非极性电容C23一端与所述晶振的一端并联后接所述液晶驱动芯片U1的第五十四引脚,所述晶振的另一端和所述非极性电容C24的一端并联后接所述液晶驱动芯片U1的第五十五引脚,所述非极性电容C24的另一端接地。
[0046] 在本实施例中,所述液晶显示屏为可触摸屏,用户通过触屏的方式操作控制设备可以清楚直观的观察设备数据,方便用户操作使用,该用于电子强力机多功能测控的控制电路提供了一种微处理器死机电气失控时的保护电路和提高小变形量试样测试数据准确性的控制电路,并且采用微处理器设计的控制电路既可以脱机独立工作也可联机工作,在电路中加入了RAM存储单元使得运行更为稳定快速,抗干扰能力强,从采集数据看,采集通道响应频率偏低有可能采集不到力值的峰值,造成测量误差,如图15至图16所示,本系统的力值采集电路采用了高速模/数转换模块,提高了采集通道响应频率,减小了测料误差。
[0047] 应当说明的是,本实用新型所述的实施方式仅仅是实现本实用新型的优选方式,对属于本实用新型整体构思,而仅仅是显而易见的改动,均应属于本实用新型的保护范围之内。
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