CN207318249U - 基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机，包括主控制器、高速数据采集***、三轴运动控制***、力传感器、位移传感器、电机驱动器、电动缸；所述主控制器分别通过EtherCAT总线连接高速数据采集***和三轴运动控制***；主控制器作为主站；高速数据采集***和三轴运动控制***分别作为从站；高速数据采集***与力传感器、位移传感器连接，用于采集力传感器、位移传感器的传感数据，并将传感数据传输给主控制器；主控制器进行力量加载控制以及变形量加载控制，并将控制信号传输给三轴运动控制***；三轴运动控制***控制电机驱动器；本实用新型极大的提高了通信速度、数据采集速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种静态载荷特性试验机，尤其是一种基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机。
背景技术
在研究探索新材料、新工艺、新技术和新结构的过程中，材料试验机是一种不可缺少的重要检测仪器。其中，静态载荷特性检测是常见的检测项。目前，国内的工业级静态载荷特性试验机大多采用的是国外的数据采集***，不仅成本过高，并且最高采集速率以及整体数据采集频率未能达到理想的效果。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机，通过提高数据采集***的最高采集速率，提升静态载荷特性试验机的整体性能。本实用新型采用的技术方案是：
一种基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机，包括主控制器、高速数据采集***、三轴运动控制***、力传感器、位移传感器、电机驱动器、电动缸；
所述主控制器分别通过EtherCAT总线连接高速数据采集***和三轴运动控制***；主控制器作为主站；高速数据采集***和三轴运动控制***分别作为从站；
高速数据采集***与力传感器、位移传感器连接，用于采集力传感器、位移传感器的传感数据，并将传感数据传输给主控制器；
主控制器进行力量加载控制以及变形量加载控制，并将控制信号传输给三轴运动控制***；
三轴运动控制***控制电机驱动器；电机驱动器用于驱动电动缸的电机。
进一步地，高速数据采集***包括多个模拟量输入点和多个模拟量参考点，各模拟量输入点与各模拟量参考点一一对应，构成各个输入通道的模拟信号输入端；
以及：模数转换模块、隔离模块、微控制器、EtherCAT通信模块、电源转换模块；
以及：主回路输入电压指示灯、主回路内部电压指示灯、***状态指示灯、EtherCAT状态指示灯、EtherCAT输出端口、EtherCAT输入端口、输入电源0V第一端口、输入电源正电压第一端口；
输入电源正电压第一端口和输入电源0V第一端口构成一组电源端口；
电源转换模块的输入端接所述一组电源端口，产生各供电电压，分别给模数转换模块、隔离模块、微控制器、EtherCAT通信模块供电；
模数转换模块内包括两部分：采集模块和模数转换单元；采集模块的输入端与各模拟量输入点和模拟量参考点连接；采集模块的输出端接模数转换单元；模数转换单元的输出端接隔离模块，隔离模块连接微控制器；
微控制器与EtherCAT通信模块连接，EtherCAT通信模块的信号输入端接EtherCAT输入端口，信号输出端接EtherCAT输出端口；
电源转换模块与主回路输入电压指示灯、主回路内部电压指示灯连接；主控制器与***状态指示灯连接；EtherCAT通信模块与EtherCAT状态指示灯连接。
更进一步地，高速数据采集***还包括输入电源正电压第二端口和输入电源0V第二端口构成另一组电源端口。
进一步地，三轴运动控制***包括相连接的从站微处理器和脉冲发生微控制器；
从站微处理器包括EtherCAT通信单元和微处理单元；
每个脉冲发生微控制器包含多个脉冲发生单元，每个脉冲发生单元都能够独立的发送脉冲控制电机驱动器。
本实用新型的优点在于：主控制器、高速数据采集***、三轴运动控制***之间采用EtherCAT总线进行通信，可在30μs内处理1000个分布式I/O端子，极大的提高了通信速度、数据采集速度、以及整体数据采集频率，提升了静态载荷特性试验机的整体性能，并且降低了成本。
附图说明
图1为本实用新型的总体示意图。
图2为本实用新型的高速数据采集***示意图。
图3为本实用新型的三轴运动控制***示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型提供的基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机，包括主控制器、高速数据采集***、三轴运动控制***、力传感器、位移传感器、电机驱动器、电动缸；
所述主控制器分别通过EtherCAT总线连接高速数据采集***和三轴运动控制***；主控制器作为主站；高速数据采集***和三轴运动控制***分别作为从站；
高速数据采集***与力传感器、位移传感器连接，用于采集力传感器、位移传感器的传感数据，并将传感数据传输给主控制器；
主控制器进行力量加载控制以及变形量加载控制，并将控制信号传输给三轴运动控制***；
三轴运动控制***采用脉冲发生的方式控制电机驱动器，可兼容目前大部分的电机驱动器；电机驱动器用于驱动电动缸的电机，实现力量加载；
如图2所示，高速数据采集***包括多个模拟量输入点1～8和多个模拟量参考点9～16，各模拟量输入点与各模拟量参考点一一对应，构成各个输入通道的模拟信号输入端；
以及：模数转换模块、隔离模块、微控制器、EtherCAT通信模块、电源转换模块；
以及：主回路输入电压指示灯33、主回路内部电压指示灯34、备用指示灯35、***状态指示灯36、EtherCAT状态指示灯37、EtherCAT输出端口38、EtherCAT输入端口39、输入电源0V第一端口40、输入电源0V第二端口41、输入电源正电压第一端口42、输入电源正电压第二端口43；
输入电源正电压第一端口42和输入电源0V第一端口40构成一组电源端口，输入电源正电压第二端口43和输入电源0V第二端口41构成另一组电源端口；另一组电源端口通常可以给级联的其它从站使用；
电源转换模块的输入端接所述一组电源端口，产生各供电电压，分别给模数转换模块、隔离模块、微控制器、EtherCAT通信模块供电；
模数转换模块内包括两部分：采集模块和模数转换单元；采集模块的输入端与各模拟量输入点和模拟量参考点连接；采集模块的输出端接模数转换单元；模数转换单元的输出端接隔离模块，隔离模块连接微控制器；
微控制器与EtherCAT通信模块连接，EtherCAT通信模块的信号输入端接EtherCAT输入端口39，信号输出端接EtherCAT输出端口38；
电源转换模块与主回路输入电压指示灯33、主回路内部电压指示灯34连接；主控制器与***状态指示灯36连接；EtherCAT通信模块与EtherCAT状态指示灯37连接；
如图3所示，三轴运动控制***包括相连接的从站微处理器和脉冲发生微控制器，从站微处理器包括EtherCAT通信单元和微处理单元，负责处理EtherCAT通信和解析数据的任务；从站微处理器从主站主控制器获得数据之后，对数据进行解析，并将解析之后的结果下发至脉冲发生微控制器；每个脉冲发生微控制器包含多个脉冲发生单元，每个脉冲发生单元都可以独立的发送脉冲控制电机驱动器；
采用脉冲发生的方式控制电机驱动器，可兼容目前大部分的电机驱动器，使得现有的***在不更换电机驱动器的情况下，可以直接更换运动控制***实现高实时性、高精度的运动控制；采用通讯与脉冲发生分离的控制方式，这使得***可以同时进行通信和脉冲发生，这既能提高通信速率，又使得运动控制过程更加平顺，有利于提高控制精度；采用独立的脉冲发生单元，各脉冲发生单元相互独立，从EtherCAT通信单元中获得数据，然后分别独立并行产生脉冲数据，提高了***集程度；这使得单个三轴运动控制***可以控制至少6个电机驱动器。
Claims (4)
1.一种基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机，其特征在于，包括主控制器、高速数据采集***、三轴运动控制***、力传感器、位移传感器、电机驱动器、电动缸；
所述主控制器分别通过EtherCAT总线连接高速数据采集***和三轴运动控制***；主控制器作为主站；高速数据采集***和三轴运动控制***分别作为从站；
高速数据采集***与力传感器、位移传感器连接，用于采集力传感器、位移传感器的传感数据，并将传感数据传输给主控制器；
主控制器进行力量加载控制以及变形量加载控制，并将控制信号传输给三轴运动控制***；
三轴运动控制***控制电机驱动器；电机驱动器用于驱动电动缸的电机。
2.如权利要求1所述的基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机，其特征在于，
高速数据采集***包括多个模拟量输入点和多个模拟量参考点，各模拟量输入点与各模拟量参考点一一对应，构成各个输入通道的模拟信号输入端；
以及：模数转换模块、隔离模块、微控制器、EtherCAT通信模块、电源转换模块；
以及：主回路输入电压指示灯、主回路内部电压指示灯、***状态指示灯、EtherCAT状态指示灯、EtherCAT输出端口、EtherCAT输入端口、输入电源0V第一端口、输入电源正电压第一端口；
输入电源正电压第一端口和输入电源0V第一端口构成一组电源端口；
电源转换模块的输入端接所述一组电源端口，产生各供电电压，分别给模数转换模块、隔离模块、微控制器、EtherCAT通信模块供电；
模数转换模块内包括两部分：采集模块和模数转换单元；采集模块的输入端与各模拟量输入点和模拟量参考点连接；采集模块的输出端接模数转换单元；模数转换单元的输出端接隔离模块，隔离模块连接微控制器；
微控制器与EtherCAT通信模块连接，EtherCAT通信模块的信号输入端接EtherCAT输入端口，信号输出端接EtherCAT输出端口；
电源转换模块与主回路输入电压指示灯、主回路内部电压指示灯连接；主控制器与***状态指示灯连接；EtherCAT通信模块与EtherCAT状态指示灯连接。
3.如权利要求2所述的基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机，其特征在于，
高速数据采集***还包括输入电源正电压第二端口和输入电源0V第二端口构成另一组电源端口。
4.如权利要求1所述的基于高速数据采集***的静态载荷特性试验机，其特征在于，
三轴运动控制***包括相连接的从站微处理器和脉冲发生微控制器；
从站微处理器包括EtherCAT通信单元和微处理单元；
每个脉冲发生微控制器包含多个脉冲发生单元，每个脉冲发生单元都能够独立的发送脉冲控制电机驱动器。
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| CN (1) | CN207318249U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112904784A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-06-04 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法及设备 |
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2017
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| CN112904784A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-06-04 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 中等应变率岩石动三轴试验伺服控制方法及设备 |
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