Розробка автоматизованої системи випробувань на розривній машині

Під час проектування й розрахунків на міцність, жорсткість і стійкість елементів механізмів, машин та споруд треба знати властивості матеріалів. Тому матеріали випробують на розтягання, стискання, зсув, кручення, згинання та твердість. Одним з основних видів випробувань матеріалів є випробування на розтягання, оскільки при цьому виявляються найважливіші їхні властивості [1].

Для випробувань на розтягання використовують розривні машини, що дають змогу в процесі випробування визначити зусилля та відповідні до них деформації зразка. На основі даних, отриманих в результаті випробування, будують діаграму розтягання. Характер діаграми залежить від властивостей випробуваного матеріалу [1].

Автоматизація процесу випробувань матеріалів на розтягання полягає в тому, що вимірювальні сигнали з розривної машини передаються до автоматизованого робочого місця (АРМ), де автоматично будується діаграма розтягання та відображаються інші вимірювані параметри, такі як температура навколишнього середовища та швидкість розтягання.

Автоматизовану систему випробувань матеріалів на розтягання було розроблено на основі розривної машини Р-0,5. Для обробки вимірювальної інформації та взаємодії з АРМ використано плату Arduino Nano на базі мікроконтролера ATmega328. Деформація матеріалу визначається на основі кількості обертів валу, що приводить до руху траверсу, до якої закріплено зразок матеріалу. Кількість обертів та напрямок обертання валу визначається за допомогою двох щілинних фотодатчиків ITR9608. Сила, прикладена до зразку, може бути визначена за допомогою тензодатчика або диференційного трансформаторного датчика, з’єднаного з маятниковим силовимірювачем розривної машини [2]. Для вимірювання температури навколишнього середовища було використано термометр опору Pt100. На автоматизованому робочому місці встановлено SCADA-систему Trace Mode 6. Структурна схема автоматизованої системи випробувань зображена на рисунку 1.

Плата Arduino Nano циклічно опитує датчики і передає дані до АРМ оператора за протоколом Modbus RTU. SCADA-система Trace Mode у реальному часі приймає вимірювані дані і відображає їх на екрані автоматизованого робочого місця.

Рисунок 1 – Структурна схема автоматизованої системи випробувань на розривній машині.

1. Опір матеріалів. Підручник / Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський. За ред. Г. С. Писаренка − К.: Вища школа,1993 . − 655 с. ISBN 5-11-004083-4
2. Испытательная техника: Справочник. В 2-х кн. / Под ред. В. В. Клюева. – М.: Машиностроение, 1982 – Кн. 2. 1982. – 560 с., ил.