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金刚石液压机方案

admin 人造钻石 2020年12月16日

  金刚石液压机方案_物理_自然科学_专业资料。武汉锐特公司六面体金刚石液压机检测系统改造方案 一、系统要求 聚晶金刚石复合片(PDC)作为钻头的切削齿既要求具有高的强度,又要求具 有足够的韧性和抗冲击性等。金刚石复合片在静高压合成的效果与合成腔中

  武汉锐特公司六面体金刚石液压机检测系统改造方案 一、系统要求 聚晶金刚石复合片(PDC)作为钻头的切削齿既要求具有高的强度,又要求具 有足够的韧性和抗冲击性等。金刚石复合片在静高压合成的效果与合成腔中的温 度场及压力场有着密切的关系,作为提供温度场和压力场的传压介质性能的好坏 直接影响着高压合成过程中的生长环境。因此对金刚石复合片的温度场以及内压 力场进行有效实时的监控是必要的。 长期以来,对金刚石复合片的温度场的监控主要是以温度传感器的数值和工 作人员的经验值来判断的,存在不直观、工作量大、效率低和过分依赖人的经验 值等缺点,也导致了最终的产品质量不高。因此,在金刚石复合片生产中,温度 控制得好坏将直接影响合成产品的最终质量。 公司提出检测系统的性能指标要求: 1、温度检测误差控制在 0~5 0C 之间; 2、通过对腔体内压的检测得出外部液压与内压之间的对应关系; 3、对多台六面体金刚石液压机的电压、电流、温度、压力检测信号进行上 位机显示。 二、方案总体设计 整个系统采用模块化设计,由腔体热电偶温度采集模块、冷端温度采集模块、 交流电压电流采集模块、腔体内压力采集模块、A/D 转换模块及多机通讯模块组 成。系统的总体结构框图如图 2.1 所示。 1 热电偶温度采集模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 冷端温度采集模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 1#六 面体 液压 腔体内压力检测模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 机 液压机压力检测模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 电压电流采集模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 热电偶温度采集模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 冷端温度采集模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 4#六 面体 液压 腔体内压力检测模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 机 液压机压力检测模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 电压电流采集模块 A/D转换 单片机及通 讯接口 485 转 232 PC机 模 块 图 2.1 系统的总体结构框图 由于采用多个单片机系统组成的模块化设计,因此系统采用 485 进行多机通 讯,对所有单片机系统进行地址分配,上位机通过 RS232 转 485 模块对各个地址 进行呼叫,再发送命令控制字进行压机功率控制和各路的数据采集,所有数据采 集到上位机进行数据处理。单片机采用 89C2051,芯片性能良好,满足设备要求。 通讯接口采用 485 总线,满足系统要求的传输距离。 三、温度采集系统 本系统腔体内温度检测采用钨錸热电偶来完成,热电偶把温度信号转换成 热电动势信号 , 通过电气仪表转换成被测介质的温度。其剖面示意图见图 3.1。 2 图 3.1 热电偶温度采集组装块剖面示意图 温度检测系统流程框图如图 3.2 所示。 钨錸热电偶 测温 AD590检测 冷端温度 信号放大及 低通滤波 信号放大及 低通滤波 A/D转换 A/D转换 89C52 单片机 图 3.2 温度检测系统流程框图 系统腔体内采用热电偶进行温度测量,并需要对热电偶的冷端进行温度测 量,然后将热端温度和冷端温度,传输给单片机进行温度的补偿和校正。 3.1 腔体内温度检测 系统采用钨铼热偶丝来测量六面顶金刚石压机叶腊石腔体内温度。钨铼热偶 丝 1 端置于腔体内中心处,2 端和 3 端分别接触不同的两个顶锤中心,并将信号 引出。钨铼热偶丝测温原理图如图 3.3 所示。 3.1.1 信号调理电路 图 3.3 钨铼偶丝测温原理图 钨铼偶丝测温输出信号为 20-30mV,一路经 A/D 转换到单片机,一路将送入 3 PLC。 1)测量信号到单片机 测量信号必须经过放大滤波,将其转换为 0-5V 再送入 A/D 转换,最后到单 片机。 放大电路选择方案如下: 方案一:选用 AD620 AD620 的引脚图如图 3.4 所示, 图 3.4 AD620 引脚图 放大电路如图 3.5 所示,其中 AD620 芯片的管脚 1、8 要跨接一增益调整电 阻 RG 来调整放大倍数,管脚 4、7 需提供正负相等的工作电压,由管脚 2、3 输 入电压信号即可从管脚 6 输出放大后的电压值。管脚 5 接参考基准,如果接地则 管脚 6 的输出即为与地之间的相对电压。 C6 07 1 0u F/2 5 V 1 S ENS OR + 2 S ENS OR - 3 AD6 20 AN (8) 7 VCC+1 2 V R6 05 2 2k U1 2 8 6 5 W602 5 00 R6 09 1K 4 VCC-1 2 V R6 07 2 2k C6 11 1 0u F/2 5 V 图 3.5 放大电路 VO C6 09 1 uF 方案二:选用运放 OP07 前置放大电路如图 3.6 所示, 4 图 3.6 前置放大电路 基于虚短虚断,有 于是得到 Vin ? Vout R1 R1? R2 ? R3 (式 1) Vout ? (1? R2R?1R3)Vin ? AVin 其中,放大倍数 A ? 1? R2 ? R3 R1 (式 2) 热电偶信号变化非常缓慢,本方案中滤波电路采用二阶有源低通滤波来滤除 信号中的无用信号,选择巴特沃斯型的低通滤波器,滤波电路如图 3.7 所示。 巴特沃斯型的低通滤波器具有两个阻尼值可调的复数极点。与其它的类型 低通滤波器相比,该低通滤波器的优点是幅频特性是单调的,并且在通带内比 较平坦。适当地选择两个电阻和两个电容的参数,可以很好地达到抑制工频干 扰的目的。 VO R6 10 2 0K C6 06 4 .7 u F R6 11 2 0K VCC-1 2 V C6 15 1 0u F/2 5 V 4 2 3 C6 05 1 uF 7 1 8 U1 3 6 OP-0 7 R6 14 VO


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