Универсальная машина для проведения испытаний своими руками ч.2
Всем привет!
В этом посте хочу вернуться к продолжению проекта машины для проведения физико- механических испытаний.
Напомню (первая часть), что эта машина (прототип) консольного типа и может проводить испытания на растяжение и сжатие в двух зонах — верхняя и нижняя.
В дополнение к первой статье про кинематику и сборку, в конструкцию были добавлены тисочные захваты с волновыми губками, напечатанные на 3D принтере, в качестве привода выступил мотор-редуктор автомобильного свеклоподъёмника. Раз уж пошла речь о силовой части, то этот мотор-редуктор слабоват, особенно на низких оборотах. Возможно, в следующих модификациях проекта я установлю мотор-редуктор с шаговым двигателем.
Теперь расскажу про программное обеспечение. Сразу скажу, что программист из меня так себе, не все получилось так, как хочется, программа ещё очень сырая хоть и работает.
Программу писал в среде программирования Delphi. Дизайн на данном этапе я бы уже изменил, так как есть неудобные моменты, но пока этого делать не буду, хочется сначала отработать основной алгоритм.
Электроника реализована на основе контроллера ардуино и дополнительных двух модулей. Прошивка в нем залита довольно простая, а именно сбор данных с двух датчиков, прием-передача данных через последовательный порт, и управление мотор-редуктором.
Для работы с последовательным портом установил библиотеку ComPort. Данные с ардуино передавались в виде строки: Sдатчик силы/датчик перемещенияE (S123456/123E).
Программа однооконная, размерами 800×600 точек (чтобы не заморачиваться с масштабированием). В нем размещено несколько закладок: Новая серия испытаний, Испытание, Настройки.
Начну с последней закладки — Настройки.
Все принятые через порт данные отображаются в терминале, из него я выдергиваю строку, проверяю ее на соответствие и разделяю значения по переменным.
Переменные умножаются на коэффициенты, чтобы соответствовать реальным значениям массы и перемещения.
Эти коэффициенты получаем всё в этой же закладке, в полях соответствующих силе, перемещению или скорости.
Коэффициент расчета скорости работает по обратному принципу, он переводит заданное (реальное) значение скорости в ту, которую понимает ардуино от 0 до 255.
После заполнения всех полей и расчета коэффициентов, данные можно сохранить. Они сохраняются в Exel файле, так как его удобно просматривать и в случае нужды исправить.
Перейдем на страницу — Испытание.
Это, можно сказать, основная страница при работе с машиной. В верхней части отображаются данные с датчиков. С правой стороны расположены кнопки управления машиной: перемещение подвижной траверсы «Вверх», «Вниз» и «Стоп». Кнопка «Старт» запускает испытание со скоростью и направлением, заданным в создании испытания, но об этом чуть ниже.
В центральной части расположена область вывода графика испытания, под которым находится сводная таблица результатов серии испытаний. Таблица заполняется автоматически после завершения испытания (разрушения образца), максимальными значениями силы и перемещения.
Чтобы начать новую серию испытаний, перейдем на первую закладку.
В ней надо указать название серии испытания, количество испытаний, и скорость, с которой будет перемещаться траверса при испытании. Обычно для испытаний по ГОСТу она равна 12 мм/мин, но в моем случае она чуть выше, так как у мотор-редуктора не хватает мощности на низких оборотах.
Далее необходимо выбрать тип испытания: сжатие, растяжение или циклирование;, а также критерий автоматической остановки машины по завершению испытания.
Таких критериев может быть несколько — остановка по достижению заданной нагрузки или перемещения, и спаду нагрузки при разрушении испытуемого образца.
Последний предпочтительней, так как можно настроить остановки при нелинейно возрастающей нагрузке.
Критерий спада нагрузки по остановке обусловлен спадом нагрузки в процентах за заданное время.
После ввода всех требуемых параметров для проведения испытаний, нажимаем кнопку «Начать» и переходим на страницу «Испытание».
Устанавливаем образец в захваты, по возможности соосно, для того чтобы испытание прошло корректно.
В программе обнуляем значения нагрузки и перемещения, чтобы не учитывался вес образца и предварительного натяжения после зажатия в захватах.
Нажатие на кнопку «Старт» приводит в движение подвижную траверсу, и на экране начинает строиться график, по которому видно, как нагрузка ползет вверх. Дойдя до своего физического предела, образец разрушается, и машина останавливается. В сводной таблице под графиком появляются значения максимальной нагрузки и деформации (перемещения). Далее можно переходить к следующему испытанию в серии.
По окончанию последнего испытания, в сводную таблицу выводятся средние значения нагрузки и перемещения.
Каждая серия испытаний сохраняет параметры испытания и данные массивов в Excel файле. Это удобно для последующего анализа в других программах.
В дальнейшем планирую улучшать программу и заменить привод на шаговый двигатель с редуктором, а потом видно будет…
