智能摆线针轮促动器设计（全套含CAD图纸和三维模型）
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外文资料译文 第八届电子测量与仪器国际会议 机床新跟踪系统的设计和研究 陈雪 丽 徐一平 何军 电气与自动化工程学院，南京师范大学，板仓街 78 南京， 210042，中国 摘要 该系统由单片机 8031 型控制，来监控机床的实时工作状态。它可以收集三向切削力，并且这是建立在同一时间的，在分时操作中被称为 放大、滤波、抗干扰、单片机采样和保持，通过多路开关模拟 数字转换和控制，然后把结果存置存储器之后，三向切削力将通过电阻应变计转换为可变电压。该系统被扩展之后兼具打印、 显示和键盘等诸多功能，同时也增强了人机对话的功能。 关键词 ：数据采集 实时 监控 单片机 在工业生产 ,有大量的参数 ,如压力、温度、速度等 ,当对参数要求很高时，它们需要一系列的巡回检测、数据处理、分析、记录和报警。在工业控制目标中机床的切削力是一个主要参数。对这种类型的控制对象而言 ,由于他们的炉篦改变率 ， 在过去控制精度低和不能记录数据的情况下，人工观测已经用来调节相关参数。本文采用单片机自动监控机床的工作状态来提高控制精度和自动化的水平。通过对积累在电脑里的大量数据的实时分析来达到改进生产 情况的趋势分析，这样方便操作人员和管理人员决定和指导生产。本文介绍一种对机床导轨系统新的设计和研究。单片机微型计算机用于实时跟踪，机床具有结构简单、价格低、可靠性和稳定性的优点。在一个良好的人机界面，规范的数据就可以方便的产生。设计与研究机床新的跟踪系统是指传感器、电子电路、计算机等领域，这依然是目前的热点领域。 该系统，即三向切削力实时监控系统，由传感器、放大器、多开关、模拟 031（注释）构成。图 1 为该系统图解 。 图 由于在系统里传感器的工 作环境通常是复杂且不佳的，更强烈的干扰信号即噪音是在传感器的两根输出线中产生的。虽然运算放大器可以抑制直接输入到差速器的共模信号，但是这种抑制能力很差。为保证测量结果，我们在系统中选择由闭环运算放大器组成的高性能差分放大器，它性能好硬件连接件简单。 三方向传感器将使每个功率放大和滤波后送入转换器。电力将被转换为数字值。该装置所需的最大测量 450 公斤，所以分辨率必须小于 1 / 450，如果我们选择了 8 位模拟数字转换器，其分辨率为 1 256，不能满足要求，所以我们采用 12 位模数转换器，其分辨率为 1 / 4096，即可满足技术要求。本系统采用换芯片，其分辨率为 12。 此外，该系统也也已扩大为使用三块芯片即 8155，作为打印机的接口。这个专用接口芯片 8279 提供键盘和数字展示的可编程接口。本文将详细介绍传感器的选择和测量原理的分析。 当在外力作用下线使机械变形时电阻值也会发生相应变化，这一物理现象称为电阻丝的应变效应。电阻应变计是一种常见的传感，用于测量物体的应力和畸变产生的变形，是一个遥感组件能够把机械样本变化转换成阻力变化，即把电阻应变计作 为过渡元素，将力转化为电能。电阻丝应变效应的原理如下：假设有一个金属电阻丝，它的纵向变形情况显示为图 2。 图 2 表面阻力示意图 当电阻丝不受外力 F， F 为零，电阻值为 (1) 在公式中，代表电阻率， L 代表电阻丝的长 度 ， S 代表截面阻力区域（ 假设电阻丝受外力 F 而且电阻丝的轴向作用力是均匀应力，当长度变化时，这部分 的截面阻力区域即变为 半径为 阻率为 因为， 所以电阻率 （ 2） 我们把第二个公式的两边同除以 R，得到 2d（ 3） 我们使 /d ， 这是轴向相对伸长率，即轴向应变的微变量，这表明由于负载单位长度发生的变化。 我们使 /d ，这是径向相对伸长率，即径向应变微变量，他们的关系为 x y （ 4） 是电阻丝材料的泊松比，这是径 向应变与相应的纵向应变之比的绝对值 。 通常是 间。在测量电阻的变化如下： 5） 方程式两 边同除以 x ，得到 /21/（ 6） 示电阻丝的单位轴向应变带来的电阻值的相应变化。通过第六个公式我们可以看到 一项是 1 和 2 的和，这表明电阻随着几何尺寸的变化而变化。第二项是x /d，表明电阻率的变化是由单位轴向应变引起的，对于大多数金属材料而言它是一个恒量，值也很小，可以忽略。所以 210 K（ 7） 通过实验我们可以得知 常在 2 之间。 （ 8） 我们测量负荷后的电阻的变化，得知金属电阻的相对变化应与轴向应变成正比。如果单边径向力 应用于环，环的应变在不同的地方也是不同的，当 作用力的角度为 时应变为零，如图 3（ a）所示。在水平中心线上有一个最大的应变，如果电阻应变片贴在这里，会有一个最佳灵敏度。 张力而 到压力。 如果环的一侧固定，另一边就会受正切力 作用，如图 3（ b）所示，这样，当垂直中心角为 时产生最大应变。如果电阻应变片贴在这里，会有最佳的灵敏度。 张力而 压力。 我们得到完全相似的结果，用于测量主要切削力 电阻应变计 该贴在水平中心线上。 这样，当阻力因为切割产生相应的变化时，我们可以利用桥接 器把阻力变化转换成电压变化。测量桥接器非常方便，此外精度和灵敏度也很高。当环同时受力 、 ，我们使电阻应变计 别组成桥接器，来互不干扰的测试 、 3（ d）为 y 方向的桥接电路示意图。 因为环不易夹紧固定，事实上，我们使用八角环代替，如图 3（ c）所示。八角环是作为多向测力计一个常见的弹性元件。当切割工具根据切削力的方向和大小来切割八角环时，这个切割就能很精确。 图 3 三向切削力测量图 由 于在系统里传感器的工作环境通常是复杂且不佳的，更强烈的干扰信号即噪音是在传感器 的两根输出线中产生的。为了保证测量结果，我们可以选择仪表放大器也就是数据放大器。我们选择 为它具有良好的性能和简单的硬件连接。 滤波器是一个频率选择性装置，使特殊的频率通过同时大大减少其他成分。在检测装置里，我们可以利用过滤器的过滤功能过滤和消除干扰噪声。本系统先以电阻电容低通滤波器抑制干扰。 在微机检测系统，一个芯片和多模型结合的多通道模拟开关得到广泛应用。它是标准双内联类型结构，同时具有尺寸小安装方便的优点。 当 输入模拟信号随着时间迅速变化时，我们仍然需要在输入通道中连接样本和保持装置。这有两种工作方式，一个是采样方式另一个是保持方式，由控制终端选择，该系统用于 机床新跟踪系统的设计广泛用于工业生产中，它具有结构简单，价格低廉，可靠性和稳定性的特点。因为它出色的人机界面和更好的实时性，产生规范性的数据将会很便利。该系统指传感器，电子电路，计算机领域和其他领域，这是目前的热点领域。目前，一些科研机构正在进行研究并都取得了一定的成果，但仍有一些问题需要去探究。 致谢 南京师范大学基金项目 2007111支持 参考文献 1齐越峰，对大型桥梁
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