[实用新型]机械工程测试技术实验台

摘要

本实用新型涉及一种机械工程测试技术实验台，包括实训装置、ARM处理器单元、485通讯模块、MCGS触摸屏以及电源模块；实训装置包括扭矩检测单元、振动检测单元、温度检测单元、应变检测单元等；扭矩检测单元由扭矩传感器及信号变送器组成；振动检测单元由振动传感器模块和扁平振动马达组成；应变检测单元由等强度梁、电阻式应变片和弯曲传感器模块组成；压力检测单元包括电阻应变式压力传感器和HX711模块；位移检测单元由超声波测距传感器模块组成；转速检测单元主要由槽型光耦传感器、码盘、直流电机和直流电机调速器组成；本实用新型能够让学生通过进行简单的操作，对工程领域中常见物理量进行检测。

主权项

一种机械工程测试技术实验台，其特征在于包括实训装置、ARM处理器单元、485通讯模块、MCGS触摸屏以及电源模块；所述实训装置包括扭矩检测单元、振动检测单元、温度检测单元、应变检测单元、压力检测单元、位移检测单元和转速检测单元；所述扭矩检测单元包括扭矩传感器和信号变送器；所述扭矩传感器根据电阻应变原理把扭转力矩的作用下应变片产生的变形转换成与其成线性关系的电信号，所述扭矩传感器输出的电信号通过信号线与信号变送器的输入端连接；所述信号变送器将扭矩传感器输出信号进行精密放大，将力学量转换成0～5V电压信号输出；所述信号变送器输出信号与ARM处理器单元A/D采样通道连接；所述振动检测单元由包括振动传感器模块和扁平振动马达；所述扁平振动马达用于产生振动源；所述振动传感器模块直接和被测物体刚性连接在一起。当被测物体发生振动时，振动传感器模块和被测物体一起运动，被测物体的振动强度越大，振动传感器输出的电压越高，即输出电压与振动强度成正比；所述振动传感器模块输出电压信号与ARM处理器单元A/D采样通道连接；所述温度检测单元包括铂热电阻PT1000和温度变送器；所述温度变送器利用铂热电阻的阻值随温度改变的特性将温度变化转变为电压变化，再将电压信号经过直流隔离变换，得到与温度传感器完全隔离的对应于被测点温度的的电压信号；所述温度变送器输出电压信号与ARM处理器单元A/D采样通道连接；所述应变检测单元包括等强度梁、电阻式应变片和弯曲传感器模块；所述电阻式应变片贴在等强度梁最大正应变处，电阻式应变片在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化；所述电阻式应变片引出两根引线与弯曲传感器模块的输入端连接；所述弯曲传感器模块将电阻式应变片的弯曲变形转换成0～5V的电压模拟量；所述弯曲传感器模块输出电压信号与ARM处理器单元A/D采样通道连接；所述压力检测单元包括电阻应变式压力传感器和HX711模块；所述电阻应变式压力传感器包括弹性体和电阻式应变片；弹性体表面设有电阻式应变片；所述弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻式应变片也随同产生变形，电阻式应变片变形后，它的阻值将发生相应变化；所述电阻应变式压力传感器的输出信号通过信号线与HX711模块输入端连接；所述HX711模块将电阻应变式压力传感器电阻的变化转换为电信号，并将电信号转换成相应数字信号输出；所述HX711模块输出的数字信号与ARM处理器单元的I/O引脚连接；所述位移检测单元由超声波测距传感器模块组成；超声波测距传感器模块采用超声波回波测距原理，检测超声波测距传感器模块与目标物之间的距离；所述超声波测距传感器模块自动发送8个40kHz的方波，自动检测是否有信号返回，有信号返回则输出一个高电平，高电平的持续时间就是超声波从发射到返回的时间，所述声波测距传感器模块输出端与ARM处理器单元的I/O引脚连接，用于计算高电平的持续时间，从而计算位移；所述转速检测单元包括槽型光耦传感器、码盘、直流电机和直流电机调速器；所述槽型光耦传感器窄槽中间无遮挡时，模块输出低电平，窄槽中间有遮挡时，模块输出高电平；所述码盘均匀分成20个扇形区域，其中10个扇形区域透明，10个扇形区域挡光，透明和挡光的扇形区域间隔设置；所述码盘固定在直流电机的转轴上；所述直流电机带动码盘在槽型光耦传感器的窄槽中转动；所述码盘旋转一周槽型光耦传感器输出10个高电平信号；所述槽型光耦传感器的输出信号与ARM处理器单元的I/O引脚连接，通过计算单位时间内接受到高电平的次数来计算直流电机的转速；所述直流电机调速器其外置调速旋钮，其通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0～100％变化，用于改变电机转速；所述ARM处理器单元，其选择STM32芯片作为主控MCU，用于对实训装置传送的模拟量通过A/D模块转化成数字量并进行数字滤波，通过485通讯模块遵循“MODBUS”通讯协议与MCGS触摸屏进行通讯；所述485通讯模块由RS485通讯芯片及外围电路组成，用于将主控MCU产生的同分信号转化为差分信号进行传输；所述ARM处理器单元和485通讯模块均焊接在一块PCB电路板上；所述触摸屏为MCGS触摸屏；所述电源模块由开关电源组成，用于将市电电源转换成一路24V直流电压和一路5V的直流电压，其中24V直流电压用于为MCGS触摸屏和直流电机调速器供电，5V直流电压用于给嵌入式微处理器和各种传感器模块供电。