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【交通大学】多点同步加载及控制系统


随着城市化进程的发展,内河改造项目的推进,有些桥梁由于建造时间比较长,已经显得无法满足城市进一步发展的需要,特别是通航高度的不足更是如此,桥梁的提升改造开始提上日程,这些桥梁的上部结构的状况都比较完好,部分桥梁更是见证了历史,完全废除桥梁的上部结构不太合理,而采用同步顶升桥梁的上部结构是解决通航净空不足的一个很好的办法。桥梁同步顶升技术的关键在于保持桥梁上部结构的完整性,要保证桥梁上部结构的完整性,保持桥梁上部结构在现有状况下的同步顶升。这就需要我们采用先进的技术方法,如本作品设计的多点同步加载及控制系统等。
  另外荷载试验是一种较直观的承载力评定方法,且被广大工程技术人员普遍接受,其主要通过在具体结构上施加与设计荷载或使用荷载相当的外载,采用分级加载的方法,利用检测仪器测试结构控制部位与控制截面在各级试验荷载作用下的挠度、应力、裂缝、横向分布系数等特性变化情况,将测试结果和结构按相应荷载作用下的计算值与有关规范规定值作比较,从而评定桥梁结构的实际承载能力。这就需要操作简单,加载灵活的试验设备。本作品介绍的多点同步加载及控制系统可以很好的实现一个或多个荷载的同步加载,能够较好的为社会实践以及教学研究服务。
  2)总体的设计思路
  该作品介绍一例用AVR单片机ATmega128同时控制的多路电动缸加载系统(简称多点同步加载及控制系统)。利用电子称的传感模块获得载荷信号,下位机在显示信号电压的同时通过RS232串口向上位机作数据通信。上位机用VB6.0编程,人机对话界面突出执行元件的工作状态,对系统标定功能做了更加方便灵活的设计和处理。由于本作品中电动缸为计算机控制的自动同步加载系统,且电动缸加载位置和加载数值大小可自由灵活的根据实际需要改变,从而增加了本作品的适用范围。由于作品中计算机通过显示器可实现人机对话界面。其设计简洁明了,针对实际需要,突出操作的直观性和安全性,模拟程度高,实用性好。本作品提出的多点同步加载及控制系统可靠高效,可应用于相关力学实验的加载控制中。
  3)设计意图
  在教学、科研工作中,经常需要在结构模型上做各种力学性能试验。这类实验的特点是荷载数值不大,但试件承载形式多样;设备加载次数频繁。往往是大型设备用不上,简单的加载设备或方法又不能满足要求。
  针对此种情况,本作品尝试用AVR单片机ATMega128来采集荷载数据,进而同时控制多路电动缸产生拉压动作,获得满意效果。特别是在试件承载位置要求精确,而试件尺寸空间又不宽裕的情况下,尤其适用。故本作品所要解决的技术问题是提供一种控制方便,加载精度高,可根据具体的实验要求进行复杂结构多点同步加载的同步控制系统,进而满足土木工程、力学等相关专业本科教学中复杂结构受力行为的试验教学工作,系统拓展后还可进一步应用于现场实验和科学研究工作。
  4)主要组成
  根据该作品的设计思路及设计意图制作了的多点同步加载及控制系统。该系统主要包括:控制系统、与控制系统连接的加载装置。其中控制系统包括:AVR Mega128单片机、电源、传感器、计算机、RS232接口;加载装置包括:传感器、电动缸、直流电机、反力架。
  5)工作原理
  首先将传感器进行标定(①、点击面板标定按钮(变红),②、施加标定荷载并用滑块使显示值和标定值一致,③再点击标定按钮(变绿)),标定完成后将传感器、电动缸、直流电机在反力架上安装就位,将各个电动缸推杆对准所要施加作用力的位置,电动缸的动力来自直流电机。对直流电机的驱动采用专用集成电路L298N。接通电源,计算机采用VB6.0编程,其人机对话界面突出执行元件的工作状态,对系统标定功能做了更加方便灵活的设计和处理,可根据实际需要给出各个电动缸所要施加力的大小,施加作用力时防止试验模型一次性受力过大而破坏采用逐级加载的方式。从而达到多点同步加载的效果。

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