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1、毕业设计题 目 基于USB接口的 钢绞线性能检测系统设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 机自0702 学 生 陈亮 学 号 20070403018 指导教师 王新华 二一 一 年 五 月二十九日1 前言1.1 选题背景1.11 我国钢绞线试验机的现状 我国钢绞线专用试验机的生产和研发已经达到较高的水平，产品类型多种多样，畅销国内外。目前，钢绞线专用试验机可以对钢绞线的多种性能进行检测，特别是一些电子电气元件的出现以及电脑控制技术的发展，使钢绞线性能被测量的更精确，但是，钢绞线试验机仍有很多可提高的地方，许多技术还需要改善。1.12 选此课题的意义 随着现代预应力的技术
2、不断发展，在高层建筑、涵洞、桥梁、核电站等大型现代化建筑结构中，钢绞线的应用越来越广泛，尤其是在预应力混凝土结构中的应用。目前国内的钢绞线预应力施工都是用生产厂家或检测单位提供的数据来进行理论计算的，并以此作为控制张拉的一种手段，因此生产厂家或检测单位如何精确有效的测定钢绞线的力学性能参数有着重要的实际意义。1.2 方案论证基于USB接口的钢绞线性能检测系统设计主要检测钢绞线的拉伸性能，就是钢绞线的受力与伸长量之间的关系，其设计过程可以分成两部分，机械部分设计与电路部分设计。1.2.1 设计内容用微机测量的技术，控制一定速度，对钢绞线施加一定拉力，检测拉力和变形这两路参数，通过数据的处理，计算
3、出弹性模量、非比例应力、强度、延伸率等特征参数。主要技术指标：最大试验力： 300KN， 实时显示 000.00KN最大变形量： 10mm ， 实时显示 00.00mm横梁移动速度： 0.1-200mm/min两路传感器信号（力值由负荷传感器传递，变形由引伸计传递），通过放大，接入中泰公司生产的USB7310板卡进行A/D转换，然后通过USB接口与计算机实时处理，并在屏幕上实时显示实际测量值。整个试验过程结束后，由计算机进行分析计算，最后得出相关结果。由USB7310直接输出电压值，给相应的控制器去控制直流调速电机，通过同步带带动丝杠转动，直接传递给中横梁进行上下移动。 计算机系统经过控制器，
4、经调速系统控制直流调速电机转动，经减速系统减速后通过精密丝杠副带动移动横梁上升、下降，完成试样的拉伸、压缩、弯曲、等多种力学性能试验，噪音低，无污染、效率高，具有非常宽的调速范围和横梁移动距离，另外配置种类繁多的试验附具，在金属、非金属、复合材料及制品的力学性能试验方面，具有非常广阔的应用前景。USB7310 模入接口模块允许采用16路单端输入方式或8路双端输入方式。用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。其输入的模拟信号由模块的25芯D型插头直接接入。USB7310 模入接口模块主要由模拟多路开关选通电路、差分放大电路、模数转换电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路组成。(1) 模
5、拟多路开关选通电路： 模拟通道开关由2片ADG508（或同类产品）及跨接器JP3组成，可以从16路单端信号或8路双端信号中任选一路，送入差分放大器。(2)差分放大器电路： 差分放大器由1个运算放大器AD620以及相关的电阻组成一个标准的仪用差分放大器，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理。(3)模数转换电路：12位逐次逼近式AD转换器ADS774片内自带精密基准源，并经激光修调，具有较高的转换速率和转换精度，其转换时间仅为 8.5S。AD转换器由程序启动，其转换状态的结束可由程序查询读出或产生结束中断申请。AD转换器的模拟输入信号幅度由跨接器JP1 选择， AD 转换后的输出代码形式由跨接
6、器JP2选择，可分别输出二进制原码或双极性偏移二进制码。电位器W1 用于单极性零点调节，W2 用于满量程增益调节,W3 用于双极性偏移调节。(4)开关量输入输出电路：本模块还提供了各8路的开关量输入输出信号通道。使用中需注意对这些信号的要求应严格符合TTL 电平规范。(5) 接口电路：接口电路用来将USB总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号。2 .机械部分设计试验机机械部分的设计包括电机的选择，丝杠、齿轮、同步带传动的设计计算。2.1 电机的选择2.1.1 选择电机应考虑的问题（1）根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、正反转、调速等要求，选择电动机类型。（2）负载转矩、速度
7、变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩，选择电机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量，负荷率一般取0.80.9。过大的备用功率会使电机效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验的强度和生产的机械造价提高。（3）根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构型式。（4）根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级和类型。（5）根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。 除此之
8、外，选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素。 试验机设计要求选用直流调速电机。正确选择电机相当重要，的选择主要是电机容量的选择。如果容量小了，一方面不能充分发挥机械设备的能力，使生产效率降低；另一方面电机经常在过载下运行，则会使其过早损坏，同时还可能出现启动困难，经受不起冲击，若电动机容量选大了，则不仅使设备投资费用增大，而且由于电动机经常在过载下运行，运行效率和功率因数则下降。选择容量的基本原则：1、发热 电动机早运行时，必须保证电动机的实际最高Qma
9、x等于或略小于电动机绝缘的允许最高工作温度Qa;2、过载能力 电动机在运行时，必须保证有一定的过载能力，特别是在短期工作时，由于电动机的惯性很大，电动机在短期内承受的高于额定功率若干倍的负载功率时仍可保证QmaxQa，故此时，决定电动机容量的主要因素，不是发热能力而是电动机的过载能力，既所需的电动机的最大转矩Tmax或最大允许电流Imax必须大于运行过程中可能出现的最大负载转矩Tmax和最大负载电流Imax； 3、启动能力 除了正确选择容量外，还需根据生产机械的要求，技术经济指标以及工作环境等条件来正确选择电动机种类、电压、转速、电动机的结构形式。2.1.2 定传动路线 电机2.1.3 各传动
10、部分效率1同步带传动的效率，取0.96；2直齿锥齿轮传动的效率，取0.95；3丝杠传动的效率，取0.6；4轴承（滚动轴承）的效率，取0.98；2.1.4 选用最小功率的电机 W2.1.5 确定传动比 横梁的最大移动速度是200mm/min,丝杠的导程=8mm,采用直流调速电机，计算传动比为： 传动比较大，所以采用两级降速： 所以，同步带轮，=18，;锥齿轮，=18，=48。2.2 丝杠的设计 初步确定实验仪器最大拉力为300KN最大传动速度为200mm/ min，初选丝杠的最大直径d=60mm，最小直径d1=54mm，螺距P=8mm.。由于该实验仪采用双丝杠传动，所以每根丝杠所承受的最大载荷为
11、150KN,由于最大传动速度为200mm/min，是低速传动，所以选定丝杠螺母副材料为中碳钢，牙型为等腰梯形，牙型角=30。内外螺纹以锥面贴紧不易松动。与矩形螺纹相比，传动效率略低，但工艺性好，牙根强度高，对中性好。梯形螺纹是最常用的传动螺纹。查表5-12滑动螺旋副材料的许用压力p及摩擦系数f得，许用压力为7.5-13MPa取p=13MPa摩擦系数f为0.11-0.17取f=0.11。滚珠丝杠选用之后, 不能盲目的进行安装使用,否则会出现一些意想不到的事故和现象。因此, 为保证机床安装调试后能正常运转和工作, 必须对滚珠丝杠进行一系列的校核和验算2.2.1 自锁性校核 满足了自锁性的要求2.2
12、.2 丝杠螺纹的强度校核 查材料手册得，滑动螺母副材料的许用应力=225Mpa。 丝杠的强度校核公式为： 式中： 丝杠的抗扭截面系数；，单位是； 丝杠的小径，单位是； 丝杠的危险截面 面积 ；，单位是 F丝杠所受的轴向压力（或拉力），单位为N； T丝杠所受的最大扭矩， 单位是Nmm。 满足强度要求2.2.3 丝杠耐磨性校核 校核公式： 式中F丝杠的轴向力（单位为N）; A丝杠工作面积（单位为）；H丝杠螺母副高度（单位为mm），H=49mmP丝杠螺纹螺距（单位为mm），P=8mm；d2丝杠螺纹中径（单位为mm）；h丝杠螺纹工作高度（单位为mm），h=3.5mm；满足耐磨性。2.2.4 丝杠螺母副
13、纹牙的强度校核 纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度，螺纹牙的危险截面在牙根部。 螺纹牙的弯曲强度校核公式为： 螺纹牙的剪切强度校核公式为： 式中：b丝杠螺母副螺纹牙根部的厚度，单位为mm，b=0.65P=4.55mm;l弯曲离臂，单位为mm，l=(D-D2)/2; 滑动丝杠螺母副的许用弯曲应力，单位为Mpa，查表5-13得，b=225Mpa。滑动丝杠螺母副的许用剪切应力,单位为Mpa,查表5-13得，=0.6=135Mpa；弯曲强度校核:满足要求。 剪切强度校核： 满足要求。2.2.5 键的选择选择圆头平键，即：键 6 x 36 GB 109679.
14、平键联接强度校核计算计算公式为：式中：T传递的扭矩(T=F x y=F x d/2),单位为Nmm；k键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度，单位为mm；l键的工作长度，单位为mm，圆头平键l=L-b=36-6=30mm，这里L为键的公称长度，单位为mm,b为键的宽度，单位为mm；d轴的直径，单位为mm；p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力，单位为Mpa.查表6-2得，p=120Mpa。满足键连接强度要求。2.2.6 丝杠螺母副的选择 整体螺母结构简单，但由磨损而产生的轴向间隙不能补偿，只适合在精度要求较低的螺旋中使用。对于经常双向传动的传导螺旋，为了消除轴向间隙和补偿旋合螺
15、纹的的磨损，避免反向传导时的空行程，常采用组合螺母或剖分螺母，本试验系统要求精度比较高，且需要双向传导，所以丝杠螺母副采用剖分螺母。2.2.7 轴承选择 采用推力球轴承 51206 GB/T 301-95 和深沟球轴承6006 GB/T 276-94配合使用。 2.3 齿轮设计2.3.1 齿轮选型 1）本次试验机选用直齿锥齿轮2）由于转速不高，故选用7级精度(GB 1009588)。3）材料选择。由表401选得大、小齿轮的材料均为40Cr，并经调质及表面淬火，齿面硬度为4855HRC。4）选小齿轮齿数z1=18,大齿轮齿数为z2=uz1=8/3 x 18=48.2.3.2 按齿面接触疲劳强度设
16、计 1）确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数Kt=1（2）计算小齿轮传递的转矩T2=T3/i=92825.112 x 3/7=39782.191Nmm（3）选取齿宽系数R=1/3（4）由表106查得材料的弹性影响系数ZE=189.8（5）由图1021d按齿面硬度查得大、小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1=Hlim2=1100Mpa（6）由式1013计算应力循环次数 （7）由图1019查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.98;KHN2=1.04（8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数S=1，由式（1012）得2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径d1t,代入H中较小的值 （2）计算圆周速度
17、v（3）计算齿宽 b=Rd1t=1/3 x 38.450=12.817mm （4）计算齿宽与齿高之比b/h 模数mt=d1t/z1=38.450/18=2.136mm齿高h=2.2mt=2.2 x 2.136=4.699mm b/h=12.817/4.699=2.728 （5）计算载荷系数根据v=0.134m/s,7级精度，由图108查得动载系数Kv=1.04；由表103得KH=KF=1.1；查表102得KA=1.0；从表104中的硬齿面齿轮查得齿轮相对支承悬臂、6级精度。KH=1.34时， 所以， 考虑齿轮为7级精度，取KH=1.11，由b/h=2.728, KH=1.11，查图1013得K
18、F=1.106K = KAKvKHKH=1.0 x 1.04 x 1.1 x 1.11=1.230（6）载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得（7）计算模数mm=d1/z1=41.197/18=2.289 mm2.3.2 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为： 1）确定公式内的各计算公式（1）由图1020d查得齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=FE2=620Mpa；（2）由图1018查得弯曲疲劳寿命系数KFN1=1.0 ，KFN2=1.03；（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式1012得 （4）计算载荷系数KK= K AKv KFKF=1.0 x 1.04
19、x 1.1 x 1.106=1.265（5）查取齿形系数齿轮的当量齿数为：由表105查得 YFa1=2.80, YFa2=2.17（6）查取应力校正系数由表105查得 YSa1=1.55, YSa2=1.80（7）计算大、小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值大。 2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m小于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，所以，取齿根弯曲疲劳强度计算的模数m=2.18,圆整为标准值m=3mm。 2.3.4 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径d1=z1m=18 x 3=54 mm d2=z2m=48 x 3=144 mm（2）计算齿轮宽b=Rd1=1/3 x 54=18
20、mm圆整后取b=20 mm以上所查表及图均查自机械设计课本。2.4 同步带传动设计计算为防止发生皮带打滑现象，本试验仪器的带传动采用同步带传动。带轮转速：n2=200/7 x 7/3=66.667r/min,减速比i=2/5；小带轮转速：n= n2 /i=66.667 x 5/2=166.667r/min,电机转矩为：Tn=T x 3/7 x 2/5=92825.112 x 3/7 x 2/5=15912.876Nmm传递功率：P=Tn/9550=15912.876 x 166.667 / 9550=277.712W。2.4.1 功率设计 Pc=KgP Kg工作情况系数，查机械设计手册第二版上
21、册表10-26可得KA=1.0 所以 Pc=1.0277.712=277.712(W)2.4.2 模数m 查机械设计手册第二版上册图10-10，确定同步带轮的模数为m=2.5。2.4.3 同步带轮齿数 之前的传动比计算时已经确定，Z1 =18, Z2 =542.4.4 带轮园直径 d1=m Z1 =2.5 x 18=45mm，d2 =mZ2 =2.5 x 54=135mm2.4.5 带速 2.4.6 初定中心距 要满足0.7(d1+d2) 2(d1+d2)0.7(d1+d2)=0.7(45+135)=126mm2(d1+d2)=2(45+135)=360mm初定=350（mm）2.4.7 初定
22、带的节线长度及齿数 = = 988.529mm2.4.8 实际中心距a 2.4.9 小带轮啮合齿数 2.4.10 单位带宽的离心拉力 ,查机械设计手册第二版第上册表1029得，q=3.0kg/mm,所以，2.4.11 带宽 b 式中KZ小带轮啮合齿数系数，取KZ =1.00Ki传动比系数，查机械设计手册第二版第上册表1028得，Ki=0.90；Fp单位宽度的许用拉力，查机械设计手册第二版第上册表1029得，Fp=20 x 10N/m。 取b= 40mm2.4.12 作用在轴上的力QQ=Pc/v=277.712/0.392=708.449N3 电路部分设计3.1 传感器的选择 传感器技术是实现测
23、试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。 具体地说传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现，即使最现代化的电子计算机，没有准确的信息（或转换可靠的数据），不失真的输入，也将无法充分发挥其应有的作用。、 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达
24、到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。 在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到 nm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现
25、，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。 传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。本次试验机选用负荷传感器，负荷传感器是传感器的一种，在力的测量，传递，校准和称重技术中有着广泛的应
26、用。例如，在国内外的各种力标准机的力值对比中用负荷传感器可以使比对精度由提高到量级。因此，稳定性高，糯变小的负荷传感器已成为力值传递不可缺少的手段。同样，在各种称量技术中也大量的使用负荷传感器。例如：导弹，卫星，火箭的称重，飞机，火车，汽车的称重，钢铁，矿石，煤炭的称重，各种工业原料，材料，成品的称重，各种农副产品，粮食，石油，蔬菜，水果等物体的称重，所有这些称重正在与日俱增的采用负荷传感器，以便提高精度，实现自动测量，显示与控制，因此可以说，在整个测力与称量技术中，负荷传感器几乎涉及到它的每一个部门。一 应变式负荷传感器利用应变的变化进行负荷测量的传感器。目前这种传感器占负荷传感器95%以上
27、，因此是我们校准的重点，应变式传感器和其他类型的传感器相比有以下特点：（1） 测量范围广 目前测力范围已达0.05NN; （2） 测量精度高 单项指标已达量级； （3） 性能稳定 工作可靠； （4） 适应性好 能在各种环境条件下工作。这类传感器可在大加速度和振动条件下工作，只要进行适当的结构设计及选用合适的材料，应变式负荷传感器能在高低温，强腐蚀及辐射等条件下可靠的工作。 二 压电式负荷传感器 压电效应某些电介质物质，在沿一定方向受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态。这种将机械能转变成电能的现象，称为“顺压电效应”。相反，在电
28、介质的极化方向上施加电场，他会产生机械变形。这种将电能转换成机械能的现象称为“逆压电小型”。具有压电效应的电介质称为压电材料。在自然界中，石英等几十种晶体的压电效应比较强，可使用与实际测量中。压电式传感器的测量见图： 压电式传感器的信号较小，内阻抗相当高，因此，要求用低噪声的电缆线传输信号，电荷放大器的输入阻抗要足够高。测量仪器一般用峰值电压表或峰值指示器。压电式传感器的特点：固有频率高（3060KHZ），上升时间短（720us）;频率特性好，能测量从准静态力到疲劳力，冲击力等高速动态力。此外，这种传感器还具有结构坚持，体积小，质量轻，使用寿命长等优点。3.2 引伸计 引伸计（extensom
29、eter) 是测量构件及其他物体两点之间线变形的一种仪器，通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。传感器直接和被测构件接触。构件上被测的两点之间的距离kg2kg2为标距,标距的变化kg1kg2(伸长或缩短)为线变形。构件变形，传感器随着变形，并把这种变形转换为机械、光、电、声等信息，放大器将传感器输出的微小信号放大。记录器（或读数器）将放大后的信号直接显示或自动记录下来。 引伸计是感受试件变形的传感器，应变计式的引伸计由于原理简单、安装方便，目前是广泛使用的一种类型。引伸计按测量对象，可分为轴向引伸计、横向引伸计、夹式引伸计。径向引伸计：用于检测标准试件径向收缩变形，它与轴向引伸计配合用来测定
30、泊松比，它将径向变形(或横向某一方向的变形)变换成电量，再通过二次仪表测量、记录或控制另一设备。夹式引伸计： 用于检测裂纹张开位移。夹式引伸计是断裂力学实验中最常用的仪器之一，它较多用在测定材料断裂韧性实验中。精度高，安装方便、操作简单。试件断裂时引伸计能自动脱离试件，适合静、动变形测量。 一、引伸计结构及工作原理 ：应变片、变形传递杆、弹性元件、限位标距杆、刀刃和夹紧弹簧等。测量变形时, 将引伸计装卡于试件上, 刀刃与试件接触而感受两刀刃间距内的伸长,通过变形杆使弹性元件产生应变, 应变片将其转换为电阻变化量, 再用适当的测量放大电路转换为电压信号。二、引伸计规格：距两刀口初始间距量程最大伸
31、长量WDW-100引伸计：标距50mm,量程10mm(20%)CSS-2210 引伸计：标距50mm,量程5mm(10%) 三、引伸计使用方法1、对于WDW100配引伸计，首先将标距卡插入到限位杆和变形传递杆之间；对于CSS2210配引伸计，首先将定位销插入定位孔内；2、用两个手指夹住引伸计上下端部，将上下刀口中点接触试件（试件测量部位），用弹簧卡或皮筋分别将引伸计的上下刀口固定在试件上；3、对于WDW100配引伸计：取下标距卡；对于CSS2210配引伸计：取下定位销；（切记：实验前必须检查，以免造成引伸计损坏）4、在试验机控制软件实验条件选择界面，对于WDW100选择变形测量方式：引伸计；对
32、于CSS2210选择曲线跟踪方式是载荷变形曲线；5、引伸计信号显示调零；6、根据测量变形的大小选择放大器衰减档。 CSS2210引伸计安装前后3.3 USB7310 USB7310 模入接口模块适用于提供了USB 接口的PC系列微机，具有真正的热插拔、即插即用（PnP）功能。其操作系统可选用目前流行的 Windows 系列、高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW 等软件环境。在硬件的安装上非常简单，使用时只需将USB7310的USB接口插入计算机内任何一个USB接口插座中，信号电缆从模块提供的接口直接接入。USB7310 模入接口模块允许采用16路单端输入方式或
33、8路双端输入方式。用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。其输入的模拟信号由模块的25芯D型插头直接接入。3.3.1 工作原理 USB7310 模入接口模块主要由模拟多路开关选通电路、差分放大电路、模数转换电路、开关量输入输出电路和接口控制逻辑电路组成。1 模拟多路开关选通电路： 模拟通道开关由2片ADG508（或同类产品）及跨接器JP3组成，可以从16路单端信号或8路双端信号中任选一路，送入差分放大器。2差分放大器电路： 差分放大器由1个运算放大器AD620以及相关的电阻组成一个标准的仪用差分放大器，用以对通道开关选中的模拟信号进行变换处理。3模数转换电路：12位逐次逼近式AD转换器A
34、DS774片内自带精密基准源，并经激光修调，具有较高的转换速率和转换精度，其转换时间仅为 8.5S。AD转换器由程序启动，其转换状态的结束可由程序查询读出或产生结束中断申请。AD转换器的模拟输入信号幅度由跨接器JP1 选择， AD 转换后的输出代码形式由跨接器JP2选择，可分别输出二进制原码或双极性偏移二进制码。电位器W1 用于单极性零点调节，W2 用于满量程增益调节,W3 用于双极性偏移调节。4 开关量输入输出电路：本模块还提供了各8路的开关量输入输出信号通道。使用中需注意对这些信号的要求应严格符合TTL 电平规范。5 接口电路：接口电路用来将USB总线控制逻辑转换成与各种操作相关的控制信号
35、。3.3.2 主要技术指标 1 USB指标1.1 处理器芯片： AN2131QC1.2 通讯方式： USB接口1.3 通讯距离： 小于5米1.4 通讯协议： USB1.11.5通讯最大速率：1M Byte / 秒 ，即 8M bps的波特率2 模入部分(标*为出厂标准状态，下同)2.1 输入通道数：单端16路*；双端8路2.2 输入信号范围： 0V10V*；5V5V； -10V10V2.3 输入阻抗：10M2.4 AD转换分辨率：12位2.5 AD转换速率：8.5S2.6 AD启动方式：程序启动2.7 AD转换非线性误差：1LSB2.8 AD转换输出码制：单极性原码*双极性偏移码2.9 系统综
36、合误差：0.1 F.S3 开关量部分3.1 输入路数：8路TTL电平3.2 输出路数：8路TTL电平4 电源功耗：5V(10) 500mA5 环境要求：工作温度： 1040相对湿度： 4080存贮温度： -55853.3.3 安装及使用注意本模块的安装十分简便，无需将主机机壳打开，也无需关电，将本模块插入主机的任何一个空余USB接口插座即可。本模块采用的模拟开关是COMS 电路，容易因静电击穿或过流造成损坏，所以在打开模块盒或用手触摸本模块电路板时，应事先将人体所带静电荷对地放掉，同时应避免直接用手接触器件管脚，以免损坏器件。本模块USB接口允许从计算机上带电插拔。模块上有3个跨接选择器，使用
37、中应严格按照说明书进行设置操作。设置模块跨接套和安装接口带缆时均应在关电状态下进行。当模入通道不全部使用时，应将不使用的通道就近对地短接，不要使其悬空，以避免造成通道间串扰和损坏通道。为保证安全及采集精度，应确保系统地线（计算机及外接仪器机壳）接地良好。特别是使用双端输入方式时，为防止外界较大的共模干扰，应注意对信号线进行屏蔽处理。3.3.4 使用与操作 1 主要可调整元件位置见图1 2指示灯(LED)的用途：红灯亮 指示3.3V电源工作正常 黄灯亮 指示模块程序工作正常3 跨接器的使用：3.1 AD量程选择：本卡由这两个跳线JP1（下）、JP2（上）组合实现A/D量程及单双极性的变化，其使用
38、方法见图2。 3.2单端双端方式选择:JP3为单端双端方式选择插座，其使用方法见图3。3.3.5 调整与校准 1 零点校准： 将任一通道对模拟地短接(单端方式时)同时对该通道进行AD转换，调整W1电位器，使其转换结果为“0”或“1”(稍微偏正1个码为好)。2 满度校准：在任一通道接入一接近正满度的稳定正电压信号，运行程序对该通道采样。调整W2使AD转换读数值等于或接近外加信号电压。3 双极性校准：如果测量双极性信号时偏差较大，应在零点和满度已校准好的基础上分别加入正、负信号并反复调整W3 使其符合要求。3.3.6 软件 软件安装: USB7310模块在硬件安装完成后还需进行软件安装，其具体安装
39、步骤如下： 1. 将模块USB接口插入计算机USB插座。 2. 启动计算机，操作系统将自行检测新安装的硬件，并弹出”添加新硬件向导”对话框,在“添加新硬件向导”对话框出现时，点击“下一步”按钮。 3. 选中“显示指定位置的所有驱动程序的列表.”单选钮，点击“下一步”按钮。 4. 点击“下一步”。 5. 点击“从软盘安装”按钮，弹出“从磁盘安装”对话框。 6. 点击“浏览”按钮，选择“Usb7kC.inf”所在的目录（光盘USB7000Usb7kC），点击“确定”按钮。 7. 回到“添加新硬件向导”，点击“下一步”按钮。 8. 点击“完成”按钮，第一块模块安装完成。 9重启计算机，安装第二块USB7310模块。
