基于A(yíng)VR單片機的實(shí)驗加載閉環(huán)控制系統

摘要：針對科研實(shí)驗中對拉壓千斤頂加栽過(guò)程控制的需要，采用ATmega128單片機控制步進(jìn)電機進(jìn)而實(shí)現對執行系統的電動(dòng)泵站實(shí)行自動(dòng)控制。對力和位移的數據采集與處理及用步進(jìn)電機控制電動(dòng)泵站手柄的技術(shù)細節作了重點(diǎn)描述。通過(guò)單片機的A／D變換器對AMP放大模塊采集的電橋信號作量化處理，千斤頂的操控手柄位置依電動(dòng)油泵閥門(mén)開(kāi)啟的方向和大小作若干定位，單片機根據力或位移傳感器信號，實(shí)時(shí)控制步進(jìn)電機驅動(dòng)手柄旋轉到相應探控位置。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)油泵；千斤頂；傳感器；AVR單片機；A／D變換；串口通信；VB編程

分離式液壓千斤頂在生產(chǎn)建設、科學(xué)實(shí)驗等各類(lèi)工程結構加載工作中具有廣泛的用途。
該設備一般由電動(dòng)高壓油泵+壓(拉)千斤頂組成，本文論及的加載系統規格如表1所示。

油泵電機直接帶動(dòng)泵軸旋轉，柱塞作往復運動(dòng)，進(jìn)油閥／排油閥工作，液壓油通過(guò)高壓油管進(jìn)入千斤頂。用戶(hù)可通過(guò)泵站上的手柄，人工轉動(dòng)泵內卸荷閥處于不同位置，實(shí)現系統的加載／卸載、推力／拉力及加載速率和穩壓作業(yè)。
在對力和位移數值或穩壓時(shí)間等精度要求較高的科研實(shí)驗加載場(chǎng)合，顯然這種僅靠手工操作的方式難以勝任。給該設備增設電腦測控系統就成為一項與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)革新，也是提高此類(lèi)設備性?xún)r(jià)比的最佳方案。

1 下位機
由ATmega128構成下位機控制核心(見(jiàn)圖1)，其主要是對各通道放大模塊傳入的工作信號進(jìn)行A／D變換，并根據上位機的指令驅動(dòng)步進(jìn)電機，達到控制執行系統的工作目的。

1．1 數據采集
力和位移信號的測試由電阻應變計組成的電橋傳感器完成，信號放大器采用AMP1型放大模塊。此兩者間的適當匹配對單片機能否順利執行數據采集工作至關(guān)重要。技術(shù)關(guān)鍵是對電橋平衡的調控。信號進(jìn)入單片機后，若有少量的偏移電壓可通過(guò)軟件作些補償，若偏移量過(guò)大會(huì )造成此通道無(wú)法工作。因此有必要在放大模塊的前端，用電位器把偏移較大的模擬信號調整過(guò)來(lái)。調零電路如圖2所示。