新型纸板压缩试验仪的设计

　　压缩试验仪(简称压缩仪)是根据国家新标准研发的一种仪器,具有标准中包含的各项参数测试、转换、调节、显示、记忆、打印等功能,具有数据处理能力,可直接得出各项数据的统计结果,主要用于纸板的环压强度试验(RCT)、瓦楞纸板边压强度试验(ECT)以及粘合强度试验(PAT)。

　　传统压缩仪具有器件落后、稳定性差、使用不方便等缺点,已经无法满足市场的要求。新型压缩仪的主机与控制箱分离,传动部分采用蜗轮蜗杆减速器与同步电机组合结构。控制部分以单片机为核心,通过改变电机运转方向以改变丝杠螺母的传动方向,达到下压板的上下移动。同时,在行程范围内设置极限保护控制开关以保护压力传感器。系统通过高精度压力传感器测量力的峰值并予以保持、存储,而且能够统计多组试验结果,包括同组试样的最大值、最小值、平均值、变异系数、标准偏差等数据,并通过液晶显示屏显示。

　　1　系统工作原理

　　本系统通过2块平行铁板进行测量,其中上面的铁板装有压力传感器,固定在机器上,下面的铁板由电机控制其升降。测量时,将要测量的纸板放在2块铁板中间,下铁板上升直到纸板上端接触到上铁板,2块铁板开始挤压纸板,由上铁板的压力传感器得到模拟量,并由AD7715进行A/D转换,然后保存得到的值,并将此值与以后采样得到的值进行比较,若以后测得的值比保存值大,则更新保存值,否则不作处理。最后,将保存值转化为力值,此值为要测的峰值。当测得的值小于峰值的70%时,控制电机使下铁板下降,由定时器控制其回到初始位置,以备进行下次测量。

　　由于本系统功能多、显示信息量大,一般51单片机的ROM和RAM不能满足要求,而一些高端单片机成本又太高,因此本系统选用W78E58B[1]为控制核心,这是一款带有ISP功能的Flash EPROM的低功耗8位微控制器,引脚与51单片机完全兼容,有32K的ROM, 512字节的片内RAM, 3个16位定时器,具有两级中断能力,内部的ROM允许电编程和电读写,用户可以对代码进行保护。通过编程清零内部安全寄存器可以降低对外电磁干扰(EMI),增强系统的稳定性。

　　译码电路由GAL16V8代替传统的74LS138,是一种电可擦除、可编程的新型PLD器件,采用CMOS工艺,功耗低,最大运动电流只有45 mA,存取速度可达15~25 ns,更重要的是可以通过Fast-Map软件直接将译码程序写入GAL16V8中,这样可对芯片进行加密。

　　采样模块为16位AD转换器AD7715,键盘和显示分别为HD7279[2]和OCM12864,系统所需的日历时钟由DS12C887提供,同时系统还包括打印和电机控制等部分。系统整体结构框图如图1所示。

　　2　功能电路设计