论文总字数：14949字

摘 要

随着电子行业的发展，各种电子器件已经渗透我们的生活。然而电子器件运输过程中的碰撞问题是不可避免的，因此必须要经过冲击试验来检测它的耐冲性。本文描述的就是一种可进行冲击试验的试验台的控制系统的设计。

文章讲述了试验台控制系统的硬件选用、外围电路设计以及基于LabVIEW的手动控制程序。本文首先根据冲击试验要求设计控制系统方案，并在方案的基础上对继电器、编码器、接近开关以及加速度传感器进行选型和外围电路设计，最后使用LabVIEW编写的手动控制程序对冲击试验台进行动作控制，以实际效果图形式展示。

关键词：冲击试验 控制系统方案 虚拟仪器

Design of impact test bench control system based on LabVIEW

Abstract

With the development of electronic industry, various electronic devices have permeated our life. However, collision is inevitable in the transportation of electronic devices, so it must be tested by impact test. This paper describes the design of a control system for an impact test bench.

This paper introduces the hardware selection, peripheral circuit design and manual control program based on LabVIEW. At first, this paper design a control system according to impact test requirements, and on the basis of the solution to the relay, selection of the encoder, close to switch, and acceleration sensor and the peripheral circuit design, finally use manual control program written in LabVIEW to impact test-bed for motor control, in the form of actual effect.

Keywords: Impact test; Control system scheme; Virtual instrument

目录

摘　要 I

Abstract II

第一章　绪 论 1

1.1课题背景 1

1.2冲击试验现状 1

1.2.1国内研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.3本文简述 2

第二章　冲击试验台控制系统的整体方案设计 3

2.1冲击试验原理 3

2.2冲击试验台 3

2.3冲击试验台控制系统方案 4

第三章　冲击试验台控制系统的硬件电路设计 6

3.1冲击试验台控制系统硬件方案 6

3.2数据采集卡功能及选用 6

3.3继电器 8

3.3.1继电器作用及选型 8

3.3.2继电器外围电路设计 8

3.4编码器 9

3.4.1编码器作用及选型 9

3.4.2编码器外围电路设计 10

3.5接近开关 11

3.5.1接近开关作用及选型 11

3.5.2接近开关外围电路设计 12

3.6加速度传感器 13

3.6.1加速度传感器作用及选型 13

3.6.2加速度传感器外围电路设计 13

3.7线路板供电部分 14

第四章　冲击试验台控制系统的软件设计 16

4.1 编程软件简介 16

4.2 控制系统手动程序 16

4.2.1手动程序动作流程 16

4.2.2端口配置 17

4.2.3 DAQmax数据采集 17

4.2.4编码器计数及标度变换 18

4.2.5接近开关信号采集 19

4.2.6电磁阀动作控制 19

4.2.7前面板设计 21

4.3 控制系统手动程序小结 22

第五章　冲击试验台控制系统成果 23

5.1 控制系统手动程序成果 23

5.2成果小结 28

结语 29

参考文献 30

致谢 32

附录1： 主控板的电路原理图 33

第一章　绪 论

1.1课题背景

随着电子行业的兴盛发展，大大小小的电子器件已经和我们的生活息息相关。尽管电子器件在设计初已经设立了一系列外观、尺寸等质量要求，但是产品在运输和使用的过程中难免会产生多多少少的冲击或撞击。冲击对电子器件的损害可以体现在两个方面。一个方面是某种环境下的单次冲击，即在某个瞬间超出了材料本身的承受极限，造成电子器件发生破裂而损坏。另一个方面是连续冲击下的持续作用，单次的冲击可能不会对器件使用带来影响，但是同一处地方的持续受力使得器件温度上升，进而对器件结构造成破坏^[1]。然而冲击是一个短暂的过程，寻常的方法无法模拟这一过程^[2]，考虑到对电子器件耐冲性的检测，冲击试验是必不可少的。

1.2冲击试验现状

1.2.1国内研究现状

落锤式冲击试验自90年代起就有了许多的应用与研究，现对近几年国内的应用与研究进行简单的阐述。2014年，江苏科技大学公丕利介绍了一种应用于摩托车减震器耐久度特性的落锤试验台的设计^[3]。用提升电机、牵引磁铁以及光电编码器的使用完成对整个冲撞的过程，同时对此设计采用运动仿真的方法做出方案验证，逻辑严谨。2015年，汽车工程中心王文龙研究了一种基于PMAC运动控制卡的试验台系统^[4]，在控制方式上改用伺服电机的形式，具有强大的机械可靠性，为试验提供可效的运作环境。2016年，南汽集团孙金其等人设计的一种落锤试验台加入了PLC触摸屏的触控模式，兼顾适用性与可靠性，为试件测量结果提供进一步保证^[5]。

从近年试验不断发展的进程中不难看出，试验台的机构控制方式由手动逐步普遍至电机提升，控制难易程度逐渐上升。同时人机界面也在寻求一种更简易方便的显示形式，在将来应该会有更大的提升。

1.2.1国外研究现状

国外和国内相比冲击试验的研究要较早一些。早在上世纪80年代，国外的研究就已经达到了第二代的冲击平台^[6]，美国L.A.B自动冲击试验台和日本精机株式会社的ASQ系列都是这个时代的产物^[7]。近几年，John D. Reid等设计的车辆的横向冲击试验是利用计算机进行冲击试验和跌落锤，可靠性验证试验方法对冲击试验台^[8]；Giovanni Belingardi落锤试验台的搭建实验探索了材料的一定碰撞性，对汽车撞击提供材料可靠性^[9]。

1.3本文简述

本课题对冲击试验台控制系统的设计，总体可以分为硬件选用与软件编写两方面。

首先对解释了冲击试验的工作原理以及冲击试验台系统进行介绍，然后根据试验台控制系统方案选用继电器、接近开关等硬件。

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