数显改进（精选7篇）
数显改进 篇1
0 引言
高压验电器是电力行业安全生产必不可少的测量用具,在电力行业中有着极为广泛的使用,对保障电网工作人员的人身安全具有重大意义。
现有高压验电器大多为电容式声光报警验电器,这使得操作人员在强烈的日光照射下和强噪声的现场环境下无法正确接收到验电器的报警信号,对现有验电器这一弊端的改进具有一定的理论和现实意义。但迄今为止尚无针对强日光和强噪声对验电器报警干扰的改进方案。本文将在参考文献[1-5]的基础上对35 kV高压验电器进行数显改进设计研究,以克服强日光及强噪声对验电器报警的干扰弊端。
1 高压验电器工作原理
如图1所示,验电器内部电路结构主要为一个大的保护电阻R,一个多谐振荡回路和一个报警回路组成,验电器的绝缘杆部分以及人体、大气与大地之间形成一个等效的杂散电容C,也成为电路的一部分。保护电阻R用于限制验电器电路中的电流;多谐振荡回路用于产生多谐振荡信号并输送至蜂鸣器报警电路中;报警回路用于产生声光报警信号以提示验电操作者被验物品带有强电。
当被检测的物体带电时,高电压由验电器的金属接触部分(顶尖)通过验电器内部的各个回路产生微小的电流,并促使多谐振荡回路产生一定频率的振荡信号,当电流与振荡信号经过报警回路时会使报警器件(二极管或氖光灯、蜂鸣器)发出声光报警信号,说明物体带电。
2 35 kV高压验电器的数显改进设计
2.1 数显改进问题描述
如图2所示,要求在原有的高压验电器上对电路结构进行改进,在原有声光报警功能的基础上加装数字显示屏,使其在验电器金属探测部分接触到带强电物体时能够正确地显示出电压示数,显示数字无需特别精确,但应能反映出验电物体所带电压的电压等级,并能将示数保持10～20 min。
2.2 变压式改进设计方案
此方案如图3所示。
其总体思想是在大电阻R的两端加装一个小体积大变比的变压器,由于大电阻R的阻值比电路中其它电阻要大许多,所以验电器内部的有很大一部分压降集中在大电阻的两端。在大电阻两端安装变压器,且对变压器设置一定的变比,则装于副边上的电压数字显示表即可实现对验电器所验物体的电压显示。显示的数值与真实值可能经过一定的折算关系获得。例如大电阻两端的电压为35 k V,而变压器的变比为1 000,那么电压表实际显示为35 V,对应表示验电器所验物体带有35 k V的高压。
2.3 分压式改进设计方案
此方案如图4所示,其总体思想是在大电阻R后面串接一个小电阻R1,然后在R1两端接上电压表。由于所串接的小电阻R1与R比起来很小,根据欧姆定律,它可以实现分压功能,且小电阻两端的电压很小。这样便可以通过小电阻与整个电路的总电阻的比例关系计算出分压系数,电压表所显示的实际电压除以这个分压系数便为验电器所验物体的真实电压。
2.4 电流式改进设计方案
此方案如图5所示,其总体思想是:验电器内部电路总电阻阻值很大,使得流过其内部电路的导通电流很小,这样,可以在验电器内部大电阻R前端串接入一个电流表,由于电流很小,所以直接串接入电路的电流表不会有烧坏的危险。市面上已经有可调变比的数字电流表,只要将电流表的显示放大系数调成验电器内部阻值的相应倍数即可直接从电流表示数中显示验电器所测物体真实电压。
2.5 各设计方案对比分析
1)安全性能比较
变压式改进设计方案实现的是对验电器所带电压进行变比降低,可保证电压表处于低压工作状态不被击穿,此方案安全性能最高。
分压式与电流式改进方案都是将表头直接接入验电器内部电路,表头对地电压都很高,因此这两种改进方案对表头耐压强度和绝缘强度都有要求。相比之下,分压式方案在防意外安全方面要稍优:由于输电线路在一些故障和干扰情况下其所输电能含有许多谐波,特别是在一些突发性故障情况下,这些高次谐波呈脉冲形式将瞬时冲击验电器的内部电路。电流式改进方案其电流表直接串接在验电器电路的干道中,将直接承受这些高能量值的瞬时谐波脉冲冲击,而使得电流表发生烧毁或失灵故障。而分压式方案由于电压表是并接在小电阻两端,相当于将能量分成两个支路(小电阻支路和电压表支路)共同承担,从而降低电压表直接受冲击烧毁的风险。
2)实现可能性比较
在实现可能性上,分压式改进方案最优。因为电阻器件、数字电压表器件在市场上可以直接购买,且电阻的串接、电压表的并接都极为容易,这种方案省时省力,极易实现。其次是电流式方案,其器件只要一个可调变比的数字电流表,也可在市场直接购买。
变压式方案对变压器变比和体积有严格要求,另外在加装变压器后,会使验电器的体积和重量增大,故此方案实现可能性最低。
3)经济性比较
经济性方面,分压式改进方案最优。因为小电阻和寻常的数字式电压表已经普及,其价格都较低,可直接购买,省时省力。
对比电流式方案和变压式方案,变压式方案的小体积大变比变压器属特殊用途器件,需要找专门的生产厂家生产,其价格必然比市场上已可直接购买的可调变比式数字电流表高,且变压式方案在器件连接等工艺上也较电流式方案要麻烦许多,这进一步提高其加工成本。
2.6 具体改进设计方案
由2.5分析,本文采用分压式改进方案。在验电器内部电路串接一个阻值为19 kΩ的电阻,另外对电路添加峰值采样及信号保持电路,电压表保持显示验电过程中所出现的最大值。
3 35 kV高压验电器数显改进测试与验证
3.1 计算机模拟验证
采用通用电子仿真软件Multisim对某型号的35 kV高压验电器电路进行改造方案仿真,模型如图6所示。图中用交流电压源模拟高压输电线路,电压源正极与验电器顶尖相连,负极与大地相连。
仿真时,分别设置交流电压源的电压值为1,3,5,10,15,20,25,30,35 k V进行仿真,并记录下各个电压等级下的对应数值,具体数据如表1所示。
由表1仿真数据可看出,本文所提出的35 kV高压验电器数显改进设计方案效果理想,在各电压等级下的相对误差不超过2%,各个电压等级下的平均相对误差为1.461 7%,这说明本文所设计的数显改进方案具备良好的数显性能。
由于计算机仿真都是纯理论性的,其元器件是虚拟理想化的,必然会和实际结果有一些出入,要进一步确定方案可行性,需用实验验证。
3.2 实验测试验证
实验在华北电力大学高压实验室进行,实验时将验电器绝缘杆抽至最长状态,顶尖与交流升压机的金属球相接,并使把手底端接地,如图7所示。
用两根绝缘度极高的导线从串接的小电阻两端接出至带有峰值保持的万用表(VC9808A+型)表笔中并用绝缘胶带缠紧。实验测取了1～20 kV的6组数据,如表2所示。
由表2的实验数据可看出,1 kV时,实验的相对误差较大,达到了20%;当电压在3 k V以上时,其相对误差都控制在10%以内,说明本文所提出的改造方案具备一定的显示精度。由于无需高的精度要求,只需正确显示所验物体的电压等级,故本文的数显改进设计方案在工程上完全可以满足需要而实现数显验电功能。
4 结论
本文通过对35 kV高压验电器数显改进方案的分析研究,得出以下结论:
(1)现有高压验电器大多为电容式声光报警类型,在强日光及强噪声下抗干扰能力差,易使操作者无法顺利接收验电器报警信号而造成事故;
(2)本文提出了变压式、分压式和电流式数显改进方案,这三种方案中,变压式改进方案的安全性能最优,但其实现可能性和经济性最差,分压式改进方案的实现可能性和经济性最好,本文采用分压式改进方案;
(3)经计算机仿真及实验验证发现,本文所设计的35 kV高压验电器分压式数显改进方案理论可行,并具有一定精度,有很大的实现可能性,完全可以满足工程验电的数显应用要求。
参考文献
[1]王培军,张萍,王立勇.电容型验电器使用中存在的问题及对策[J].电力安全技术,2006,8(8):54-55.
[2]裴晓琼,阎育新.浅谈感应电压对高压验电器启动电压的影响[J].铁道机车车辆,2006,26(1):69-70.
[3]张永祥,张小平.关于GSY-35型验电器对停电线路误指示原因分析[J].青海电力,1998(1):30-32.
[4]王泳.高压输电线路验电器的改进[J].大众用电,2006(8).
[5]王鲁杨,张群耀,王禾兴.一种双重功能电力安全工器具的设计[J].电工技术杂志,2001(9):48-49.
全电子数显组合仪表 篇2
全电子数显组合仪表是传统汽车机械式指针仪表的换代产品, 它将引导汽车走进电子高科技时代。顺应了汽车仪表电子化、数字化、智能化发展的需要, 使汽车更加安全、先进、舒适、方便、豪华, 提高了汽车档次。汽车电子化程度的高低已成为衡量汽车现代化水平的重要标志。
全电子数显组合仪表的基本原理是:采用单片机技术对整个汽车的工作仪表进行控制和管理, 用模/数转换器进行信号的数字量化处理, 数字存储技术进行汽车状态数据的存储, 数字扫描驱动显示来降低整机的功耗和延长期间寿命, 数字信号切换进行不同状态的显示, 其最终目的是以数字显示替代机械仪表的指针指示。新技术内容有:单片机技术、传感器技术、扫描数显技术、计算机控制技术、光机电一体化等新技术。
钳工用数显精密标点器研究 篇3
1 设备组成及工作原理
1.1 设备组成
数显式钳工标点器如图1所示, 可实现标点范围为300 mm×300 mm, 标点精度为0.01 mm。如图1所示, 该系统由底座1、垂直升降柱2、垂直调整手轮3、垂直微调装置4、横臂5、标点装置6、水平调整手轮7、水平微调装置8和标点切削头9组成。垂直升降柱内设计有螺旋传动装置, 用于实现横臂的垂直升降, 同时, 升降柱内安装有可用于垂直方向位移计量的光栅位移测量传感器。垂直微调装置可对横臂垂直方向进行微量调整, 用于实现标点装置6在垂直方向的精确定位, 横臂内的结构与垂直柱结构相同, 可实现标点装置6在水平方向的微量调整。设备中标点装置的位置可由图2所示的液晶显示器显示, 设备具有基准设置功能, 同时可以给出给出标点装置的绝对位置和相对位置。
1.2 标点装置设计
如图3所示, 设备中的标点装置可单独使用也可用于配孔加工, 加工过程中, 调整定位箍安装在已加工的孔中, 其外径可在一定范围内进行调整;标点装置安装在调整定位箍孔内, 可保证标点装置的轴线与已加工孔轴线由较高的同轴度。安装定位后, 对待加工工件进行标点加工, 可实现较高的位置精度。标点装置采用多级齿轮传动, 将手动推杆的直线运动转换为切削刀具的高速回转运动, 并根据被切削材料采用工具钢、高速钢、硬质合金等切削刀具。
2 精度分析
2.1作用力引起的误差1σ
由于仪器的标点装置在使用过程中的移动, 使仪器结构件 (基座和支架等) 的受力大小和受力点的位置发生变化, 从而引起仪器结构件的变形, 在标点头定位过程中引起定位误差。设计横臂的等截面梁为
a×b=15 mm×30 mm, 长度为l=300 mm, 标点加工时接触力为W=200N。当标点头在最外端时, 横臂上A点的挠曲变形及截面转角分别由接触力W (如图4 (a) ) 、横臂自重q (如图4 (b) ) 和他们共同作用引起的弯曲力矩Mqll WA2+=5.0 (如图4 (c) ) 的共同作用所引起, 经计算分别为:
同理, 测头部件处在横臂最里端B点时, lql WMB211+=5.0 3001l=mm, 则横臂上B点的挠曲变形和截面转角经计算分别为:
则测头部件从B点移到A点时, 在垂直方向上由里变形引起的测量误差为:
1-标点装置;2-调整定位箍;3-已加工工件;4-待加工工件
在水平方向上, 引起的变形误差为因式中1 较小, 该值可忽略不计。
2.2导轨直线度误差σ2
导轨直线度误差由于我们采用SSR15XW型导轨, 通过查表知此导轨产生的平行度误差为σ2=0.0005 mm。
2.3光栅尺与导轨平行度误差σ3
该误差由光栅尺与导轨安装及运行时的平行度误差引起。设l=300 mm, α=1′, cos/==α1ll 300.000013 mm
2.4光栅尺测量误差σ4
本装置采用的光栅尺的测量误差为σ4=0.005 mm。
综上的分析合成的总误差如下:
在垂直方向上:
在水平方向上:
3结论
钳工用数显式精密标点器可用于钳工钻孔划线前的点位置的标定, 可加工出孔位的精确标点, 有效提高孔位置的加工精度和加工效率。可部分替代铣床、坐标镗床及数控加工设备对零件安装定位孔的加工。
参考文献
[1]付秋水.钳工快速精密钻孔仪[P].中国专利:CN86202316, 1987-04-22.
[2]GB/T 21390-2008, 游标、带表和数显高度卡尺[S].
数显光栅尺机床定位精度检测设计 篇4
机床几何精度检验, 又称静态精度检验, 是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。数控机床的几何精度的检验工具和检验方法类似于普通机床, 但检测要求更高。常用的检测工具有精密水平仪、精密方箱、数控机床直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪及高精度主轴心棒等。检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级。
数控机床定位精度, 是指机床各坐标轴在数控装置控制下运动所能达到的位置精度。数控机床的定位精度又可以理解为机床的运动精度, 因此定位精度决定于数控系统和机械传动误差。机床各运动部件的运动是在数控装置的控制下完成的, 各运动部件所能达到的精度直接反映加工零件所能达到的精度, 所以, 定位精度是一项很重要的检测内容。
机床精度的检测工具有各自不同的特点, 如块规检测精度时比较繁琐, 精度不高;而激光干涉仪检测成本较高, 本文提供了一种相对简易的一种精度检验方法, 即利用数显光栅尺进行机床定位精度检测。数显光栅尺通常安装于普通车床、普通铣床、普通磨床等机床上, 目的是精确定位以提高加工精度, 最大的好处是实现了随机测量。利用这个原理, 我们就可以选用高精度的光栅尺作为机床的精度检验工具。用于精度检测时可以直接购买数显光栅尺成品, 也可以购买光栅尺自行设计数码显示部分。
下面就数显光栅尺选型、安装等内容进行了探讨, 可能有不周之处, 请读者不吝赐教。
1 数显光栅尺基本原理与选型
1.1 数显光栅尺的基本原理
数显光栅尺的工作原理, 是由一对光栅副中的主光栅和副光栅进行相对位移时, 在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间的规则条纹图形, 称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白相同的条纹转换成正弦波变化的电信号, 再经过放大器放大, 整形电路整形后, 得到两路相差为90度的正弦波或方波, 送入光栅数显表计数显示。
1.2 数显光栅尺选型
光栅尺准确度等级是首先要考虑, 要达到±0.0005mm以上精度。高准确度等级的选择可提高机床线性坐标轴的测量的定位精度、重复定位精度, 值得注意的是在选用高精度光栅尺时要考虑光栅尺的热性能, 即要求光栅尺的刻线载体的热膨胀系数与机床光栅尺安装基体的热膨胀系数相一致, 以克服由于温度引起的热变形。光栅尺的测量方式分和绝对式光栅尺两种, 作为机床精度检测的数显光栅尺可以选择绝对式光栅尺, 在光栅尺通电的同时后续电子设备即可获得位置信息, 不需要移动坐标轴找参考点位置, 绝对位置值从光栅尺读数上直接获得。
2 数显光栅尺的检测结构的设计
光栅尺的检测结构的设计与安装比光栅尺选型更重要, 如果处理不当, 会严重影响光栅尺的检测精度。
2.1 行走姿势中驱动轴线与载重中点位置的重合度要求较高, 要求驱动轴线尽量与载重中点位置重合。两条导轨阻尼特性的一致性也是一项很重要的影响因素, 两条导轨阻尼特性的不一致也很容易造成物体出现摆动的现象。
2.2 光栅尺的安装位置尽可能靠近驱动轴线大多数机床的线性坐标轴驱动系统一般都是运用精密滚珠丝杠副, 理论上要求光栅尺尽量安装在靠近丝杠副轴线的位置上, 这样的话光栅尺的安装符合才会阿贝误差最小化的原则, 即要求光栅尺安装位置靠近控制轴的工作基准面, 距离越近则阿贝误差越小, 光栅尺控制的位置精度越高, 检测出来的机床定位精度越好。
2.3 数显光栅尺定尺、滑尺的支架要具有足够刚性和强度光栅尺安装位置要有足够刚性和强度也是保证光栅尺正常工作的关键环节。光栅尺是通过光电扫描原理来工作的, 因此光栅尺不能处于强振动状态, 振动引起光源不稳定影响光栅尺的控制精度。所以安装位置最好与机床的坚固铸件为一体, 连接刚性足, 以防止结合与连接处产生薄弱环节引起强振动影响光栅尺的正常工作, 最终导致加工中心定位精度的降低。
3 数显光栅尺安装方式
一般将主尺与读数头安装在机床的床身上, 副尺安装在工作台上随机床走刀而动。其安装方式的选择必须注意切屑、切削液及油液的溅落方向。
3.1 数显光栅尺的安装基面
安装时不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床身上, 更不能安装在打底涂漆的机床身上。光栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上, 移动工作台, 要求达到平行度为0.1mm/1000mm以内。
3.2 主尺与位移传感器读数头的安装
将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的机床的安装面上, 但不要上紧, 把千分表固定在床身上, 移动工作台, 用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度, 调整主尺M4螺钉位置, 使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内时, 把螺钉彻底上紧。在安装读数头时, 首先应保证读数头的基面达到安装要求, 然后再安装读数头, 其安装方法与主尺相似。最后调整读数头, 使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内, 其读数头与主尺的间隙控制在1~1.5mm以内。
3.3 限位装置
数显光栅尺全部安装完以后, 一定要在机床导轨上安装限位装置, 用户在选购光栅线位移传感器时, 应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺, 以免机床加工产品移动时读数头冲撞到主尺两端, 从而损坏光栅尺。
3.4 安装检查
安装完毕后, 可接通数显表, 移动工作台, 观察数显表计数是否正常。在机床上选取一个参考位置, 来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同 (或回零) 。另外也可使用千分表, 使千分表与数显表同时调至零, 往返多次后回到初始位置, 观察数显表与千分表的数据是否一致。
4 数控系统参数的调整
一般的数控系统都具有常用的补偿功能, 如对刀点位置偏差补偿, 刀具半径补偿、刀位半径补偿、机械反向间隙参数补偿等各种自动补偿功能。通过本方法实测机床定位精度数数值, 利用机床控制系统中设置的系统参数来实现精度误差的自动补偿。其过程为实测各运动轴的间隙误差值, 然后通过控制面板键入控制单元即可。
摘要：数控机床作为一种机电设备, 定期检测其误差并及时校正螺距、反向间隙等可切实改善生产使用中的机床精度, 改善零件加工质量, 提高机床利用率。本文提供了一种相对简易的一种精度检验方法, 即利用数显光栅尺进行机床定位精度检测。
关键词：光栅尺,定位精度,误差补偿
参考文献
[1]何龙著.数控设备调试与维护[M].重庆:西南交通大学出版社, 2006, (8) .
[2]汪木兰著.数控原理与系统[M].北京:机械工业出版社, 2004, (7) .
数显秒发生器的设计制作 篇5
(1) 时钟信号来自市电;
(2) 两位数码管显示00、01、02、……99秒, 周而复始;
(3) 具有上电及按键复位功能。
二、系统结构设计
设计思路:
图1为系统结构框图。220V市电经过变压器降压后整流稳压得到5V电源供各个芯片和LED数码管。变压器次级同时经过光耦隔离, 获得频率为50Hz矩形波, 作为计数器的时钟信号。50Hz经过÷10, ÷5得到1Hz秒脉冲, 再经过两个÷10的加法计数器分频, 其输出端Q3Q2Q1Q0分别为秒个位、秒十位的BCD代码, 为了便于观测, 要将二进制数译码成7段显示的十进制数字。经过译码驱动输出7段驱动LED数码管显示。复位电路是将后2级分频器清零, 利用加电瞬间的正脉冲及按键拉高来实现。
三、元器件选择
变压器的负载:本系统主要耗电元件为LED数码管, 每个平均工作电流40~80m A、估计总耗电小于200m A, 7805三端稳压电路压差要求大于2V, 整流输出要大于7V, 考虑市电电压波动10%, 变压器次级为7.5V250m A, 用3W为宜。整流滤波输出为9V (约1.2倍交流) , 7805稳压器压差约4V, 消耗功率0.8W大于0.5W, 需要加散热器。因为手头正好有9V变压器, 实际用的是9V3W。
计数、译码器选择:一般最好要么用CMOS, 要么用TTL电路, 避免混用时电平匹配问题。
可以有多种选择如40192, 4518, 4511组合, 74LS90, 74245组合, 74HC90, 4511组合等, 鉴于手头有现成的7490和4511芯片, 决定混用。
LED数码管选择:4511, 4513等芯片要配共阴极的, 7447, 74LS245, 74LS247等要配共阳极的。本作品用0.5”共阴极的。
四、电路仿真
用PROTUES7.5仿真如图2所示, 电路连接正确后可以正常工作。读者需要仿真文件可以到www.ele169.com下载。
1. 时钟信号
光耦合器件TLP521的光接收端是光敏三极管, 输入端流经发光二极管的电流以10~15m A为宜, 输出端光敏三极管导通时低电平驱动电流达20m A完全可以带动TTL门。当输入电压较低或负极性时, 输入端的发光二极管不发光, 输出光敏三极管截止, 输出CLK被R3拉高;反之, 输入正电压较高时, 输入端二极管导通约为10m A, 输出光敏三极管导通, 输出CLK为低电平。因此, CLK为50Hz矩形波 (周期20ms) , 为计数器提供时钟信号。R1过大时, 输入端二极管导通不足, 输出负脉冲变窄甚至消失。这一点可以在仿真中观测到。R1过小, 输入端二极管电流过大超过20m A, 容易损坏。
2. 秒脉冲发生器
7490异步计数器实际上是一个二-五-十进制计数器, 如表1为其真值表。
当MR1=MR2=1, MS1=MS2=0时, 计数器清零, 与CLK无关;当MR1=MR2=0, MS1=MS2=0时, 计数器计数, CP下降沿有效。
IC7的Q0为输入信号CLK的2分频, 把Q0与CLK1连结, Q3为Q0的5分频, 所以输出Q3Q2 Q1Q0为十进制8421BCD码;也就是说, IC7的Q3输出周期为200ms (=20ms×10) 。而IC6为五进制加法计数器, 因此IC6的Q3输出周期为1000ms (=200ms×5) 。这样就由市电中成功地获取了秒脉冲。
同理, 将IC5与IC2级联, 构成一个8421BCD码格式的一百进制加法计数器, 输出为00~99, 时间间隔为1s。
3. 译码驱动电路
表2为CD4511真值表。CD4511为4-7译码驱动器, 用于驱动共阴数码管;当使能端有效时, 输入信号DCBA由0000~1001变化, 则数码管将显示0~9。限流电阻取1K, 也就是每段数码管的静态电流约为3m A。
4. 复位电路
上电时, 由于C1两端的电压不能突变, RST为高电平, 实现IC2、IC5上电复位, 此时数码管显示00。按键K为按键复位, 当按住K时, RST为高电平, 实现复位功能。请注意电阻R2的选择技巧, 在仿真电路中可以增大减小R2观察对复位的影响, R2过大可能不能复位。
5. 工作电源
由变压器的次级9VAC经全桥整流滤波后, 再由三端稳压7805获取系统工作电压5V。由于三端稳压管降压很大, 发热大, 需要加散热片。
六、电路制作与测试
根据图3设计PCB版并完成焊接, PCB版见图4。
7490、4511等集成块先不要插上, 检查电路板有没有断路或短路, 电路正确无误后, 接通电源9VAC, 测试5V工作电源正常;测试7490、4511等集成块工作电源是否正常。当工作电源正常后, 可插上7490、4511等集成块, 如果电路正确, 两位数码管显示00、01、02、~99, 周而复始。按下复位按钮K可以看到数码管显示00, 并从00开始递增跳变。当数码管显示99后, 下一个脉冲到来后数码管显示重新回到00, 并重新从00递增跳变, 周而复始。
图5为示波器观察光耦合TLP521第4个引脚输出端的脉冲波形, 其周期是为20ms。图6为IC5第14引脚的输入脉冲波形, 其周期为1s。
七、问题讨论
1.发现按下复位键有时很快就显示1, 有时要等较长时间, 没有规律性, 经过分析, 复位时IC6, IC7状态不定, 最长要经过1秒进位, 最短只需20m S, 为此如果将IC6, IC7的6, 7脚也接复位效果会更好。但是, 由于增加两个TTL输入端 (每门1.6m A) , R2要相应的减小一半, 或者用74LS90 (每门0.4m A) 。
2.7490是TTL电路, 输出高电平 (额定2.4V典型3.4V) 实验证明可以驱动4511 (输入额定大于3.5V为高, 典型大于2.5V为高) 的, 这是在电平不匹配情况下实现的, 由于器件的离散性, 最不利情况下可能不能正常工作。建议增加10k上拉电阻, 如仿真图中的RP1。
3.本作品的译码驱动电路用4511, 数码管字型不好看, 如果改成74LS245效果会好得多, 不过, 数码管要改用共阳极的。
数显改进 篇6
一、工件的装夹与校正
工件的装平与校正, 对产品的精度影响最大。在模具加工中每一块模板都有一个加工基准, 如图2所示型芯板的加工基准在右下角, 在装夹工件时就要在右下角夹角边所在的基准面进行打表, 使其与铣床的X、Y坐标平行。然后再打该板的上表面使其加工平面垂直于铣床Z轴, 打表是否准确会直接影响到往后的加工精度, 所以要想开出高精度的模具型芯框体, 必须在校正上下足工夫。
二、粗加工划线与钻下刀孔
在数显铣床中加工腔体, 一般分为粗加工、半精加工、精加工三个步骤, 在粗加工之前一般要在铣床中进行画线与钻下刀孔。在数显铣床加工中, 因为机床配备有自动画线电子尺, 这比钳工中的手动画划线要精确很多, 清晰度也比较高, 给粗加工提供了可靠的加工范围, 给加工带来方便。
划线后, 接下来的工作就是钻下刀孔, 下刀孔是开粗时候下刀用的, 它的主要目的是防止铣刀的刀面直碰撞而造成的崩刀、断刀等现象, 为刀具的寿命提供了有效的保证。
三、飞刀开粗
开粗是半精加工的前期工作, 主要画好粗加工的线, 让飞刀在可控的范围内加工, 可以提高加工的效率。按照30mm深, 长宽为120×80mm的矩形糟, 在数显铣中开粗大约需要几分钟。而在数控铣床加工的效益得到了很大程度的提高, 因为在数控铣床中加工要对刀, 要编制程序。而且数控铣床的吃刀量不能过大, 一次吃刀量太大的话对数铣床的寿命影响很大。所以腔体的开粗不管是从经济效益, 或者是从加工效率上讲都比数控铣加工, 或者加工中心好。
四、半精加工
半精加工是精加工的强劲后盾, 一般半精加工使用的是精加工后的刀具。因为精加工后用过的刀具不能再用来作为精加工, 这样才能保证加工精度。半精加工要用的量具是千分尺, 而游标卡尺在半精加工中已经不能满足精度需求。半精加工为了让产品的加工表面粗糙度能达到要求, 需要高转速, 低进给进行加工。加工时应注意不要加冷却液, 因为加工的刀具是合金刀, 再加上半粗加工的加工余量较小, 且加冷却液会影响肉眼对加工情况的观察, 所以在半精加工时应留有0.03mm至0.05mm作为精加工的余量。
五、精加工
精加工是数显铣床腔体加工的重头戏, 能否确保数显铣床在模具型芯板进行开腔的精度, 最关健的是刀具与量具。在这里强调的问题是, 在精加工中必须要使用全新的合金刀。因为已经用过的刀具存在着刀具磨损问题, 不能用来作为精加工的刀具, 只能用来半精加工。要不将会影响到精加工的精度。下面介绍一下数显铣床粗加工的工艺。
(一) 工艺及分析。
1.刀具的选择。对于此类的圆孔, 若工件为45#钢调质处理材料, 可选一把硬质合金立铣刀, 刀具的直径要根据孔的直径来确定。刀具直径太小, 那么刀具走一整圈下来可能中间还有一定的残料铣不到, 刀具直径太大, 可能刀具在这个小范围内连刀补都建不起来。假定孔径为ΦD、刀具直径为Φd、它们之间的关系应是:D/3
分析计算后发现可以在Φ12和Φ14中选一种, 刀具直径越大、铣削效率当然就越高, 所以最终确定选Φ14的三刃合金立铣刀。
2.走刀方式。由于数显铣床良好的机械性能, 特别是滚珠丝杆采用双螺母调隙, 不存在反向窜刀的现象, 从提高刀具耐用度和降低加工表面粗糙度的角度考虑, 一般优先采用顺铣。我们可以用“少吃走快”的方法, 即每次慢下刀0.02mm左右、主轴转速尽量高、走刀速度尽量快 (此时的切削要素主要由刀具性能决定) , 这样一来刀具主要是受高转速下的离心力, 切削力的影响已经不大。而且加工的铁屑均为颗粒状, 加上冷却液的冲刷可以带走大量的切削热、降低切削温度。该方法下切削加工的时间并没有增加、反而省去了大部分的辅助工作时间。
3.注意事项。注意一定要采用圆弧过度的切向切入和切出法, 过度圆弧的半径r必须大于刀具的半径、且小于圆孔的半径, 否则刀具路径就不是我们想要的那样。
(二) 精加工需注意的问题。
精加工内外壁设置刀补值要把精加工余量考虑进去, 而且内壁是在刀补值上加上余量、外壁是在刀补值上减去余量。类似这种内外壁加工、薄壁加工、阴阳模加工等, 都是根据图纸尺寸标注只计算一条轮廓上的节点, 巧妙设置下刀起点, 正确加入刀补指令, 合理设置刀补值及切削参数来完成工件的加工。
六、数显铣床模具型芯板进行开腔取得的经济效益
对一个企业来说质量是生命, 效率与经济效益是企业的血液。如果采用数控铣或加工中心, 这两种机床加工的话对刀具磨损大, 对机床的伤害也大。再者数控类的机床的造价昂贵, 用其来开腔加工有大材小用之嫌。数控机床加工需要工件编写程序, 比较烦琐, 从效率的角度上不可取。就拿本文的模具型芯板进行开腔加工来说, 数显铣加工时间只需要十几分钟, 而在数控机床中加工需要三十分钟左右。从效率角度看加工速度快了两倍。
七、结语
用本文加工方法处理模具型芯、型腔的有利之处就是按划线刨不需要特殊装置和专用刀具。因此加工成本低, 而且加工时的吃刀量不受限制, 大大提高了加工的速度, 在模具加工当中十几块模板有八九成的模板需要开腔, 如果全部都用数控机床加工, 整个模具的生产周期会受到影响。并且加工成本会增加几倍, 在当今加工业处于低迷的前景下, 利用加工成本低, 机床造价低的设置, 因加工出精度与先进的数控设置同样的技术, 值得我们去推广。
社会在进步, 科技在飞跃发展, 设备不断更新, 我们必须努力学习新知识、新技能, 才能跟上社会进步的要求, 否则就适应不了新的工作环境, 要想在工作事业上有所进步还得付出艰苦的努力。
摘要：模具型腔板开腔加工方法一般采用数控铣、加工中心、数显铣三种方法, 本文所讨论的是如何利用普通的数显铣床对塑料模具型腔的开粗加工。特别是对模具型腔或型芯板的开腔加工, 如果采用数控或加工中心加工则加工费用昂贵, 对数控机床的损耗也大, 不太经济, 再者由于模具一般都是单个生产, 不适合批量生产, 利用数控设备加工的效率也不高, 怎样才能降低造价又能满足图样要求?这是本文所要论述的问题。
关键词：飞刀,腔糟,精加工
参考文献
[1].编委会.数显加工技术[M].北京:国防工业出版社, 1973, 第1版
数显倾斜角测量仪的设计 篇7
在现实生活中有许多转动问题, 而这些问题中一般都涉及到角度的测量, 怎样方便的、准确的测量出角度, 十分重要, 尤其是野外勘探对测量仪器的要求更苛刻。 数显倾斜角测量仪, 就是在这种需求下诞生的, 具有使用方便, 功耗小, 性能稳定, 耐用等特点。
随着科技的进步, 它已经被用到新兴的产业, 比如智能汽车, 可以根据坡度的变换自动调整档位, 从而实现全地形匹配。 它还可以用与其他飞行器的设计中, 未来的使用前景相当的可观。
1 系统设计与实现
根据设计要求, 本系统可由图1 所示的几部分组成。
AME-B001 角度传感器将0~90°的角度信号转换成为0~5V的电压模拟信号, 然后传给ADC0809, ADC0809 则将此模拟信号转换成数字信号, 再送入AT89C51, 经数据处理后, 驱动YJ-162A液晶显示器, 实现角度的显示。
1.1 硬件系统的设计
1.1.1 角度传感器模块电路
AME-B001 角度传感器有三个端口, 5V, GND, SIGNAL, 在正常工作状态下将0~90°的角度信号转换成为0~5V的电压模拟信号为系统采集角度信号。
1.1.2 A/D转换模块电路
ADC0809 数模转化器将角度传感器采集到的角度模拟信号, 通过逐次积分后转换成8 位数字信号。 其正常工作需要500K的转换时钟CLK, 需要启动脉冲STR, 需要转换允许OE, 地址锁存A.B.C, 基准电压REF等等, 其中500K时钟信号可以将单片机的ALE脚的2M频率的信号进行4 分频得到, 所以要使用74LS393 进行辅助, 其启动脉冲则由单片机控制, 采用延时方式进行转换, 从而达到转换要求。
1.1.3 AT89C51 控制模块电路
AT89C51 作为整个系统的核心, 担负着整个系统的控制作用, 它和12M晶振, 以及少量的电容和电阻, 以及一个常开触点的开关组成的最小系统, 通过通用烧录器将程序烧入其中, 给其赋予灵魂, 实现其优越的控制功能。
1.1.4 液晶显示模块电路
液晶显示模块主要由YJ-162A液晶显示器组成, 其有16 个引脚, 其中8 个数据端口, 一个使能端, 两个控制端, 电源脚, GND脚, 还有两个背光控制端和一个对比度控制端, 在液晶开始使用是需要对其进行初始化, 从而确定液晶的工作方式, 为后期的显示工作做好准备。
1.1.5 电源模块电路
电源模块主要由L7805CV三端稳压管和少量的电容组成, 7805的1 脚接输入电源的正极, 2 脚为公共地, 3 脚为5V稳压输出, C1-C6主要作整容滤波处理, 7805 正常工作最大电流1A, 加上散热片后最高可达1.5A而本系统最大电流180m A, 所以足以提供稳定的电源。
1.2 软件设计
1.2.1 软件框图
软件采用循环方式, 不断将0809 转换得到的数据通过单片机处理, 公式是由角度传感器的量程决定的, 从而实现8 位单片机的浮点计算, 所以这部分程序也是这个程序的一个亮点, 然后将已经数学计算的数据写入液晶显示, 待显示完成后跳回0809 转换程序, 从而实现循环转换, 循环计算, 循环显示。
1.2.2 初始化液晶模块
液晶初始化程序, 设定液晶的工作方式为;5×7 双行显示, 显示的内容向有移动, 光标不显示, 8 位总线进行数据的传递, 液晶的初始显示地址为00H, 正确的初始化为后期的正常显示做准备。
1.2.3 启动ADC0809 模块
程序用P2.0 口来控制ADC0809 的ALE口, 用P2.1 来控制START口, ALE口的上升沿将ABC的地址送到地址锁存器, START口则在上升沿进行复位数据存储器, 下降沿进行转换, 每次置位和清零中间有一小段的延时, 从而使ADC0809 工作更加的稳定。
1.2.4 数学运算模块
程序的主要作用有两个, 第一进行数学运算, 第二进行数据的存储, 可以算的上是整个程序的核心, 因为在除法中有小数点的引入, 所以程序的计算显得有些复杂, 运算的结果存在指定的存储空间内, 用于后期的液晶显示。
1.2.5 液晶显示模块
程序总体比较简单, 主要包括液晶驱动程序和延时子程序, 单片机依次将各存储空间的值调出后传给液晶显示, 因为在液晶的显示过程中需要一定的时间所以在程序的编写中需要一定的延时, 当程序执行到最后时又跳回ADC转换程序从而实现循环检测, 循环计算, 循环显示。
2 调试及实验中遇到的问题
2.1 单片机正常工作问题
一般说来判断单片机正常工作与否主要通过检测其ALE脚是否有2M赫兹的信号输出。 实验刚开始检测AT89C51 的ALE脚时, 发现没有预期的2M赫兹的信号出现, 这表明单片机并没有正常的工作, 通过检查晶振电路, 复位电路, 电源和地线, 发现这些电路均正常, 排除了这些可能性后, 突然发现EA脚本应接高电位却接了低电位, 通过分析得到EA如果脚接低电位将读取片外程序存储器, 而系统没有扩展, 因此找不到设备无法正常工作。
2.2 ADC0809 正常转换问题
ADC0809 正常工作需要很多的条件, 需要500K的转换时钟CLK, 需要启动脉冲STR, 需要转换允许OE, 地址锁存A.B.C, 基准电压等等REF, 并且检查无误, 但测试IN0~IN7 没有转换信号输出, 经过反复的检查, 发现中断结束位EOC一直处于高电位, 这表明ADC0809一直处于转换中, 随后检查软件找到了原因, 是因为转换的延时时间太短, ADC0809 转换时间128US, 通过更正后, 实现了转换。
参考文献
[1]丁元杰.单片微机原理及应用[M].北京:机械工业出版社, 2005, 7.
[2]余孟尝.数字电子技术简明教程[M].北京:高等教育出版社, 1995.