比例阀控制压力试验机的设计与开发

　　0　前言

　　电液比例阀是以传统的工业用液压控制阀为基础,采用可靠,廉价的模拟式电—机械转换器和与之相适应的阀内结构设计,具有廉价、节能、维护方便,适应大功率控制,并有一定控制精度的液压元件。我们设计的系统利用电液比例阀输出压力和流量与输入电流成比例的工作原理,从而逐渐对负载施加作用力,直至破裂。为提高系统精度,采用计算机力值闭环实时控制。本系统可直接或稍加改进应用于各种建筑材料的抗压强度测试。

　　1　系统设计

　　本系统采用液压驱动,传感器测力,计算机控制并实时显示。本系统的液压回路采用定量泵和比例溢流阀相配合实现压力控制。操作系统以Windows98为平台(也可是Windows95, Window2000), LabWindows/CVI为开发软件,以PCL—711数据采集卡为A/D, D/A转换元件,利用计算机强大的数据处理,显示,存储和打印功能,将试验数据以曲线形式显示出来,以文件形式进行存储,以报表形式打印出来。系统结构如图1所示:

　　(1)硬件设计

　　硬件设计由于采用了数据采集卡PCL—711而变得非常简单,而且性能稳定,可靠性高。PCL—711是一种高效,多功能数据采集卡,适用于IBM PC/XT/AT及其兼容机,它能进行12位A/D, D/A转换, 16位数字输入输出,其中A/D最大转换时间25μs,足够满足一般物理量的测量要求。电液比例阀根据负载力确定,比例放大器与电液比例阀配套供应。

　　(2)软件设计

　　本系统的软件设计主要包括软件界面设计,采集卡驱动和数据采集及处理。

　　①软件界面设计。软件图形界面通过LabWin-dows/CVI设计。LabWindows/CVI是美国NI公司开发的基于标准C语言的软件开发平台,适用于自动控制,自动测试,测试仪器通信,测试硬件控制和信号处理的软件开发。它是可视化,交互式的开发工具,有标准的Windows风格操作界面。因其具有自动生成程序的能力,而且有功能齐全的软件工具包(仪器控制、I/O控制、通讯、数据处理等),所以易于学习和掌握,编写代码的工作量小。相对于其他的开发工具(VB, VC, PB等)而言, LabWindows/CVI具有更强的硬件控制和数据处理能力。如图2所示。

　　本系统界面包括:

　　A、期望输出参数的确定;

　　B、期望输出和实际输出的动态显示及曲线图;

　　C、试验结果打印及保存。

　　②采集卡驱动。数据采集卡为I/0接口设备。因为本系统采用的PCL—711卡不是NI公司生产的数据采集卡,所以不能利用LabWindows/CVI自带的驱动函数驱动,而要利用编程直接驱动的方法来实现采集卡的软件驱动。

　　PCL—711卡采用标准的ISA接口,直接插在计算机主板扩展ISA插槽即可,通过DIP开关可以设定卡的I/O地址,占用计算机的空闲I/O段即可,一般设为0x220,并将其设为基地址,其他控制或数据地址全在该地址上加上固定的偏移量即可。