【正文】 濟南大學畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計題 目 基于USB接口的 鋼絞線性能檢測系統(tǒng)設(shè)計 1 1 前言 選題背景 我國鋼絞線試驗機的現(xiàn)狀 我國鋼絞線專用試驗機的生產(chǎn)和研發(fā)已經(jīng)達到較高的水平，產(chǎn)品類型多種多樣，暢銷國內(nèi)外。目前，鋼絞線專用試驗機可以對鋼絞線的多種性能進行檢測，特別是一些電子電氣元件的出現(xiàn)以及電腦控制技術(shù)的發(fā)展，使鋼絞線性能被測量的更精確，但是，鋼絞線試驗機仍有很多可提高的地方，許多技術(shù)還需要改善。 選此課題的意義 隨著現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力的技術(shù)不斷發(fā)展，在高層建筑、涵洞、橋梁、核電站等大型現(xiàn)代化建筑結(jié)構(gòu)中，鋼絞線的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。目前國內(nèi)的鋼絞線預(yù)應(yīng)力施工都是用生產(chǎn)廠家或檢測單位提供的數(shù)據(jù)來進行理論計算的，并以此作為控制張拉的一種手段，因此生產(chǎn)廠家或檢測單位如何精確有效的測定鋼絞線的力學性能參數(shù)有著重要的實際意義。 方案論證基于USB接口的鋼絞線性能檢測系統(tǒng)設(shè)計主要檢測鋼絞線的拉伸性能，就是鋼絞線的受力與伸長量之間的關(guān)系，其設(shè)計過程可以分成兩部分，機械部分設(shè)計與電路部分設(shè)計。 設(shè)計內(nèi)容用微機測量的技術(shù)，控制一定速度，對鋼絞線施加一定拉力，檢測拉力和變形這兩路參數(shù)，通過數(shù)據(jù)的處理，計算出彈性模量、非比例應(yīng)力、強度、延伸率等特征參數(shù)。主要技術(shù)指標：最大試驗力： 300KN， 實時顯示 最大變形量： 10mm ， 實時顯示 橫梁移動速度： 兩路傳感器信號（力值由負荷傳感器傳遞，變形由引伸計傳遞），通過放大，接入中泰公司生產(chǎn)的USB7310板卡進行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過USB接口與計算機實時處理，并在屏幕上實時顯示實際測量值。整個試驗過程結(jié)束后，由計算機進行分析計算，最后得出相關(guān)結(jié)果。由USB7310直接輸出電壓值，給相應(yīng)的控制器去控制直流調(diào)速電機，通過同步帶帶動絲杠轉(zhuǎn)動，直接傳遞給中橫梁進行上下移動。 計算機系統(tǒng)經(jīng)過控制器，經(jīng)調(diào)速系統(tǒng)控制直流調(diào)速電機轉(zhuǎn)動，經(jīng)減速系統(tǒng)減速后通過精密絲杠副帶動移動橫梁上升、下降，完成試樣的拉伸、壓縮、彎曲、等多種力學性能試驗，噪音低，無污染、效率高，具有非常寬的調(diào)速范圍和橫梁移動距離，另外配置種類繁多的試驗附具，在金屬、非金屬、復(fù)合材料及制品的力學性能試驗方面，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。USB7310 模入接口模塊允許采用16路單端輸入方式或8路雙端輸入方式。用戶可根據(jù)需要選擇測量單極性信號或雙極性信號。其輸入的模擬信號由模塊的25芯D型插頭直接接入。USB7310 模入接口模塊主要由模擬多路開關(guān)選通電路、差分放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開關(guān)量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。(1) 模擬多路開關(guān)選通電路： 模擬通道開關(guān)由2片ADG508（或同類產(chǎn)品）及跨接器JP3組成，可以從16路單端信號或8路雙端信號中任選一路，送入差分放大器。(2)差分放大器電路： 差分放大器由1個運算放大器AD620以及相關(guān)的電阻組成一個標準的儀用差分放大器，用以對通道開關(guān)選中的模擬信號進行變換處理。(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：12位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器ADS774片內(nèi)自帶精密基準源，并經(jīng)激光修調(diào)，具有較高的轉(zhuǎn)換速率和轉(zhuǎn)換精度，其轉(zhuǎn)換時間僅為 。A／D轉(zhuǎn)換器由程序啟動，其轉(zhuǎn)換狀態(tài)的結(jié)束可由程序查詢讀出或產(chǎn)生結(jié)束中斷申請。A／D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入信號幅度由跨接器JP1 選擇， A／D 轉(zhuǎn)換后的輸出代碼形式由跨接器JP2選擇，可分別輸出二進制原碼或雙極性偏移二進制碼。電位器W1 用于單極性零點調(diào)節(jié)，W2 用于滿量程增益調(diào)節(jié),W3 用于雙極性偏移調(diào)節(jié)。(4)開關(guān)量輸入輸出電路：本模塊還提供了各8路的開關(guān)量輸入輸出信號通道。使用中需注意對這些信號的要求應(yīng)嚴格符合TTL 電平規(guī)范。(5) 接口電路：接口電路用來將USB總線控制邏輯轉(zhuǎn)換成與各種操作相關(guān)的控制信號。2 .機械部分設(shè)計試驗機機械部分的設(shè)計包括電機的選擇，絲杠、齒輪、同步帶傳動的設(shè)計計算。 電機的選擇 選擇電機應(yīng)考慮的問題（1）根據(jù)機械的負載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機類型。（2）負載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動機功率應(yīng)留有余量，～。過大的備用功率會使電機效率降低，對于感應(yīng)電動機，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機最大轉(zhuǎn)矩校驗的強度和生產(chǎn)的機械造價提高。（3）根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。（4）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型。（5）根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。 除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價格、建設(shè)費用、運行和維修費用、生產(chǎn)過程中前后期電動機功率變化關(guān)系等各種因素。 試驗機設(shè)計要求選用直流調(diào)速電機。正確選擇電機相當重要，的選擇主要是電機容量的選擇。如果容量小了，一方面不能充分發(fā)揮機械設(shè)備的能力，使生產(chǎn)效率降低；另一方面電機經(jīng)常在過載下運行，則會使其過早損壞，同時還可能出現(xiàn)啟動困難，經(jīng)受不起沖擊，若電動機容量選大了，則不僅使設(shè)備投資費用增大，而且由于電動機經(jīng)常在過載下運行，運行效率和功率因數(shù)則下降。選擇容量的基本原則：發(fā)熱 電動機早運行時，必須保證電動機的實際最高Qmax等于或略小于電動機絕緣的允許最高工作溫度Qa。過載能力 電動機在運行時，必須保證有一定的過載能力，特別是在短期工作時，由于電動機的慣性很大，電動機在短期內(nèi)承受的高于額定功率若干倍的負載功率時仍可保證Qmax〈Qa，故此時，決定電動機容量的主要因素，不是發(fā)熱能力而是電動機的過載能力，既所需的電動機的最大轉(zhuǎn)矩Tmax或最大允許電流Imax必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負載轉(zhuǎn)矩Tmax和最大負載電流Imax； 啟動能力 除了正確選擇容量外，還需根據(jù)生產(chǎn)機械的要求，技術(shù)經(jīng)濟指標以及工作環(huán)境等條件來正確選擇電動機種類、電壓、轉(zhuǎn)速、電動機的結(jié)構(gòu)形式。 定傳動路線 電機 各傳動部分效率η1—同步帶傳動的效率，；η2—直齒錐齒輪傳動的效率，；η3—絲杠傳動的效率，；η4—軸承