一种工程力学用疲劳实验机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种工程力学用疲劳实验机，包括一控制装置，控制装置由单片机、运动控制器、功率驱动模块及传感模块构成，单片机与PC机通过串口通信模块电连接，单片机控制连接运动控制器和功率驱动模块，运动控制器控制连接功率驱动模块，功率驱动模块控制连接一音圈电机，传感模块由光电编码器、载荷传感器及电涡流传感器构成。本实用新型专利技术通过优化改进，利用音圈电机输出平稳、响应频率高、速度快、精度高、推力大的特点，结合控制装置方便完成载荷控制、位移控制及应变控制，方便使疲劳实验机完成疲劳循环实验，提高了疲劳实验机的使用性能。

Fatigue testing machine for engineering mechanics

The utility model discloses an engineering mechanical fatigue testing machine, which comprises a control device, the control device is composed of a singlechip, motion controller, power drive module and sensor module, the connection between PC and single chip microcomputer through the serial communication module, MCU control is connected with the motor controller and power driver module, motion controller is connected with a power drive module. Power drive control module is connected with a voice coil motor, sensor module is composed of a photoelectric encoder, a load sensor and eddy current sensors. The utility model is improved by optimizing the use of voice coil motor, stable output, high frequency response, high speed, high precision, large thrust, combined with the control device to complete the load control and displacement control and strain control is convenient, easy to fatigue test machine to complete the fatigue experiment, improve the performance of fatigue testing machine.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及力学实验设备
，特别涉及一种工程力学用疲劳实验机。
技术介绍
疲劳实验机作为一种用于测定金属及其合金材料在室温状态下的拉伸、压缩或拉、压交变负荷的疲劳性能试验的设备，其在工程力学教学中得到了普遍应用。现有的疲劳试验机根据试验频率可分为低频疲劳试验机、中频疲劳试验机、高频疲劳试验机、超高频疲劳试验机。频率低于30Hz的称为低频疲劳试验机，30-100Hz的称为中频疲劳试验机，100-300Hz的成为高频疲劳试验机，300Hz以上的成为超高频疲劳试验机。机械与液压式一般为低频，电机驱动一般为中频和低频，电磁谐振式为高频，气动式和声学式为超高频。电机驱动疲劳实验机作为一种常用的疲劳实验机设备，其电机驱动性能直接决定了设备的使用性能，然而现有以电机为驱动输出的疲劳实验机通常只能进行拉、压、弯、剪等单向实验，无法进行疲劳循环实验，电机的动态响应跟不上输出控制变量的变化，导致普通的直流电机无法实现上述操作，不能满足疲劳实验机的高性能要求。
技术实现思路
本技术解决了上述不足，提供了一种工程力学用疲劳实验机，具有多通道控制方式，提高了设备的使用性能。本技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种工程力学用疲劳实验机，包括一控制装置，所述控制装置由单片机、运动控制器、功率驱动模块及传感模块构成，所述单片机与PC机通过串口通信模块电连接，所述单片机控制连接所述运动控制器和功率驱动模块，所述运动控制器控制连接所述功率驱动模块，所述功率驱动模块控制连接一音圈电机，所述传感模块由光电编码器、载荷传感器及电涡流传感器构成，所述光电编码器输出端电连接所述运动控制器，所述载荷传感器和电涡流传感器通过AD接口与所述单片机电连接。所述单片机采用C8051F020芯片。所述运动控制器采用LM629芯片。所述功率驱动模块采用LMD18200芯片。本技术通过与现有技术相比具有如下有益效果：本技术通过优化改进，利用音圈电机输出平稳、响应频率高、速度快、精度高、推力大的特点，结合控制装置方便完成载荷控制、位移控制及应变控制，方便使疲劳实验机完成疲劳循环实验，提高了疲劳实验机的使用性能。本技术的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术的串口通信模块电路示意图。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。如图1至图2所示，本技术提供的一种工程力学用疲劳实验机，包括一控制装置，控制装置由单片机3、运动控制器4、功率驱动模块5及传感模块7构成，单片机3采用C8051F020芯片，运动控制器4采用LM629芯片，功率驱动模块5采用LMD18200芯片，单片机3与PC机1通过串口通信模块2电连接，串口通信模块2内采用MAX3232芯片，单片机3控制连接运动控制器4和功率驱动模块5，单片机1通过I/O接口与运动控制器4通讯连接，运动控制器4控制连接功率驱动模块5，功率驱动模块5控制连接一音圈电机6，传感模块7由光电编码器72、载荷传感器73及电涡流传感器71构成，光电编码器72输出端电连接运动控制器4，载荷传感器73和电涡流传感器71通过AD接口与单片机3电连接。依据上述结构，本技术的工作原理为：单片机3是整个控制装置的中枢，是实现位移闭环、力闭环合应变控制的核心部件。当需要实现位移闭环时，由单片机3设定PID控制参数和运动参数，通过数据传输I/O接口与运动控制器4进行通讯，同时运动控制器4可以直接接收光电编码器72得到的位移信号，同时依据单片机3传输的参数生成速度图，进行对试验件8的位置跟踪，同时通过PID控制和生成PWM信号传输实现对音圈电机6的位移闭环控制；当需要实现力闭环控制，单片机3通过AD接口完成对载荷传感器73的电信号采集，获得载荷信号，利用PID控制器控制产生PWM波形，经过功率驱动模块放大后用于对音圈电机6进行控制；当需要实验应变控制时，单片机3通过AD接口完成对电涡流传感器71的电信号采集，获得应变反馈信号，同时利用PID控制器控制产生PWM波形，经过功率驱动模块放大后用于对音圈电机6进行控制；同时结合串口通信模块2方便实现单片机3与PC机1的通讯，从而可以利用PC机1完成指令的输入，参数的设定、数据的采集、处理、存储及监护等。本技术通过优化改进，利用音圈电机6输出平稳、响应频率高、速度快、精度高、推力大的特点，结合控制装置方便完成载荷控制、位移控制及应变控制，方便使疲劳实验机完成疲劳循环实验，提高了疲劳实验机的使用性能。由技术常识可知，本技术可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本技术范围内或在等同于本技术的范围内的改变均被本技术包含。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工程力学用疲劳实验机，包括一控制装置，其特征在于：所述控制装置由单片机、运动控制器、功率驱动模块及传感模块构成，所述单片机与PC机通过串口通信模块电连接，所述单片机控制连接所述运动控制器和功率驱动模块，所述运动控制器控制连接所述功率驱动模块，所述功率驱动模块控制连接一音圈电机，所述传感模块由光电编码器、载荷传感器及电涡流传感器构成，所述光电编码器输出端电连接所述运动控制器，所述载荷传感器和电涡流传感器通过AD接口与所述单片机电连接。

【技术特征摘要】
1.一种工程力学用疲劳实验机，包括一控制装置，其特征在于：所述控制装置由单片机、运动控制器、功率驱动模块及传感模块构成，所述单片机与PC机通过串口通信模块电连接，所述单片机控制连接所述运动控制器和功率驱动模块，所述运动控制器控制连接所述功率驱动模块，所述功率驱动模块控制连接一音圈电机，所述传感模块由光电编码器、载荷传感器及电涡流传感器构成，所述光电编码器输出端电连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾明，王悦，查海波，
申请(专利权)人：中国人民解放军镇江船艇学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32