小到生活中不起眼的垫圈、扎线带，大到飞机上的金属、钢筋都有行业标准，产品应力测量、试验是不可或缺的一部分，未经过测试的产品有可能存在极大的安全隐患,今天小编就给大家讲讲应力测试的武器——万能试验机如何换上中国“芯”。

    万能试验机也称万能材料试验机或拉力机，可用于对金属、塑料、纺织品、纸制品及橡胶等材料试样，进行拉伸、压缩、弯曲、变形等试验，以获得材料的抗拉（压）强度、弹性模量、屈服强度等力学性能，在建材、纺织、纸张包装、电线电缆等行业有着广泛的应用。

    万能试验机由测量系统、驱动系统、控制系统及机架结构组成。

• 测量系统包括力测量和位移测量。力测量通过具有内部低噪声PGA放大器的24位ADC芯片采样力传感器输出电压信号转换后得到；位移测量根据材料特性及精度要求可采用脉冲数，单编码器，双编码器及引伸计进行测量。脉冲数通过捕获模块进行捕获，编码器解码器进行捕获计数，引伸计的信号采用同力信号采集相同的ADC芯片进行采样转换。

• 驱动系统，由控制器、驱动器、电机、齿轮、丝杠和导轨组成，电机通过齿轮和丝杠带动机架平台对材料施加拉力或压力。驱动系统具有恒位移速度、恒力速度及力保持三种控制方式。

• 控制系统，完成试验流程控制、数据采集、分析、输出显示、用户操作及参数和试验结果数据存储等功能。

    万能试验机的主控系统一般采用DSP或高性能MCU，但是其电路设计要求高，且对于程序开发也有一定门槛，这里推荐一种更为便捷的方案，即采用CMC芯片。

    设计万能试验机控制板只需要一颗CMC芯片，加上ADC芯片、电源电路及接口电路就能实现所有的测量系统、驱动系统及控制系统功能。加上芯片提供的运动控制、逻辑控制、传感检测、网络通信及控制运算功能，可大量节省产品开发、功能升级、可靠性检验的时间。

    应用CMC芯片设计万能试验机控制板的功能框图：

CMC芯片集成的MCP模块具有4轴3联动插补的运动控制功能，速度控制可实现直线加减速和S曲线加减速，结合提供的PID控制算法，可方便实现恒位移速度、恒力速度和力保持三种控制方式。PIPO模块具有捕获功能和正交编码器接口功能，可实现脉冲信号和编码器信号的计数，通过标定的位移参数，计算出实验时的位移量和变形量。传感检测功能提供读取ADC芯片的转换值的接口，结合力传感和引伸计的标定参数设计用户转换公式，就能输出力数值及位移数值。网络通信功能提供CANopen、ModBus总线通信功能，方便同触摸屏和上位机联系，也允许自定义通信协议通过串口同专用设备通信。

    万能试验机的软件流程如下：

• 高精度的传感器信号检测，这对于检测应力、位移的精度尤为重要；

• 多种测量模式的编写以及对应算法的导入，需要根据对应曲线变化实时得出材料特性数据；

• 稳定的上下位机通讯，设备测量时，会产生大量数据，高速、稳定的总线传输都是高精度设备的必备条件。

    CMC方案，在保证产品性能满足要求的前提下，提供了丰富的可用模块和自定义接口，降低了系统的开发难度，为万能试验机的开发提供了一套简易有效的新路子。