基于80C196单片机的橡胶硫化仪的研制

　　1　概　述

　　橡胶硫化仪是用于测量生橡胶受控加热后变成熟橡胶的硫化时间、硫化速度及其它橡胶加工性能参数的测量仪器。该仪器是橡胶厂用于确定胶料配方、最佳硫化点和选择合理硫化条件的必不可少的关键设备。

　　硫化仪主要有两种形式:往复测量式和扭转测量式。因为能保证比较完整的试样,所以后者应用较多。国家标准GB/T9869-1997(圆盘振荡硫化仪法)指出了控温范围、记录硫化曲线(转矩-时间曲线)的量程,以及从曲线上获得的剪切值、时间值等9项胶料常数的方法。

　　国内外有一些公司生产硫化仪,竞争比较激烈。带有高性能微机和触摸屏的硫化仪也在国内外有探讨和研究,但是在关键的性能价格比上总不能令人满意。

　　笔者设计的硫化仪微机系统,主要考虑了如下几点:

　　A·保证了测试技术指标符合国家标准;

　　B·遵循软件代替硬件的原则;

　　C·含微机在内的全电路系统造价低;

　　D·减少按键,实现实验过程全程自动化;

　　E·用彩色液晶屏进行显示,实现了曲线与测试结果图文并茂的效果;

　　F·用单片机驱动24针打印机输出数据、曲线及测试结果;

　　G·曲线存储于RAM中,且掉电不丢失,允许在液晶屏上重新恢复曲线;基于以上特点的硫化仪具有很高的性能价格比。

　　2　硫化仪整机工作原理简述

　　将生橡胶试块连同一个圆盘转子放到恒温状态下的模腔内,通过安装在电机出轴上的偏心轮、连杆及传感梁使转子摆动,摆动角度为±1·5°。利用应变桥测出转子的转矩,可以获得转矩———时间曲线,这就是硫化曲线。它代表了橡胶硫化时间和机械可加工性能。

　　模腔恒温精度±0·3℃,外施压力11 kN。整机机械结构示意图见图2—1。在电路方面,考虑到硫化仪功能复杂,要求测量精度高,所以选择美国INTEL公司的80C196单片机。硫化仪还选用了显示效果良好的彩色液晶屏,完成人机交互及各种界面显示。硫化仪选用EPSON公司的24针打印机取代微打,完成曲线及实验结果的打印。微机电路框图见图2—2。

　　3　仪器的软件方案

　　传统的硫化仪温度控制模块与其它电路分开,这样必须在两套系统间实现通讯,从而使硬件设计3—1　软件主程序流程图复杂化,增加了成本。该仪器采用的16位单片机速度快、功能强,采用分时复用的方法即可克服上述缺点,能够实现整机的自动操作。软件主程序流程见图3—1。

　　4　温度的自动控制