LS7266R1在電子式萬能材料試驗機中的應用

電子式萬能材料試驗機是一種材料試驗機測控裝置，能夠實現(xiàn)對材料拉伸、壓縮、剝離、撕裂、抽出等力學性能試驗的測試與控制。該試驗機通過采集多通道壓力信號，編碼器輸出的位移脈沖信號，并進行干擾抑制、模擬信號放大濾波和隔離變換等處理，利用鍵盤和顯示模塊人機接口，結合變頻控制器技術實現(xiàn)機臺斷點停機控制、定荷重控制、定應力控制、定位移控制、定應變(延伸率)控制、力量保持控制、自動回歸控制、限位控制、多段條件測試等功能。而針對實現(xiàn)上位移測量及定位移控制功能，提出一種利用光電軸角編碼器的專用計數(shù)器LS7266R1來采集編碼器輸出的位移脈沖信號。

1 LS7266R1簡介
雙軸正交信號鑒相器LS7266R1是一款低成本、超高精度、24位雙通道的求積計數(shù)器，4種可編程計數(shù)方式，3種求積方式和1種非求積方式，計數(shù)精度高，具有X和Y雙通道計數(shù)，每路計數(shù)長度可達24位，且具有二進制／十進制計數(shù)二種可編程方式。特別重要的是它有方向標志功能，測量2路(X、Y)編碼器的大小相等，但有2種方向情況，當2路(X、Y)編碼器的符號標志S相同時，表示位移為正方向；當符號標志S相反時，表示位移為反方向。利用該功能可以通過光電軸角編碼器轉換，對電子式萬能材料試驗機中的材料拉伸、壓縮的位移值實行加或減位移值的方向判斷。另外，在3種求積方式下，對每路編碼器還可實現(xiàn)8位獨立的可編程數(shù)字濾波的功能。其內部寄存器的功能設置可參見LS7266R 1的數(shù)據(jù)資料。

2 光電軸角編碼器
光電軸角編碼器又稱光電角位置傳感器，有輸出循環(huán)二進制碼的絕對式光電軸角編碼器和輸出單列或相位差90°的兩列光電脈沖信號的增量式光電軸角編碼器3種。這里選用ZSP3．812-003G-3600BZ型增量式光電軸角編碼器，該光電周角編碼器采用電纜側出，3 600 p／r，寬電壓7～24 V，互補輸出，集成模塊，具有體積小，價格低，非接觸等特點。它是一種集光、機、電為一體的精密數(shù)字測角裝置，它把軸角信息轉換成電脈沖數(shù)字信號，通過LS7266R1計數(shù)器與單片機等連接后可實現(xiàn)動態(tài)測量和實時自動控制。

3 電子式萬能材料試驗機
圖1為試驗機機臺外型。該試驗機是由機座(內放置了單相電機和變頻器)，控制箱，力量傳感器，位移傳感器，以及機架等組成?？刂葡鋬鹊目刂破魇瞧浜诵?，由力量傳感器、儀表放大器、多路開關、A／D構成試驗機力量測量單元；由增量式光電軸角編碼器，LS7266R1雙軸積分式計數(shù)器構成試驗機采集編碼器輸出的位移信號。利用光電方法，通過光電轉換將輸出軸的機械量。幾何位移量轉換成相應的電脈沖信
號，從而獲得機械運動狀態(tài)，位置坐標及其變化量等信息。CPU根據(jù)上述這些信息，以D／A輸出控制變頻器實現(xiàn)變頻技術與伺服控制技術，來調節(jié)或啟停電機，實現(xiàn)馬達的速度調節(jié)控制、位移量控制，力量保持控制等多種功能；利用算法實現(xiàn)了對力量傳感器的分階段校正、單位變換、多種保護，解決零點漂移，保證系統(tǒng)可靠穩(wěn)定。試驗機人機接口方便，系統(tǒng)的功能多、性價比高。

4 LS7266R1的應用
4．1 硬件電路設計
圖2為LS7266R1在電子式萬能材料試驗機中的硬件設計原理框圖。采用華邦的W78E58B高性能單片機，24位ADC7710轉換器，24位DAC1210轉換器，24位LS7266R1計數(shù)器，8 KB Flash RAM存儲器28C64，內置鋰離子電池的DS12887時鐘，串行接口芯片MAX232，帶看門狗的非易失性存儲器X25045等組成。通過三總線(數(shù)據(jù)、地址、控制)與LS7266R1求積計數(shù)器相連，輸出2路脈沖分別送到X和Y通道計數(shù)。