本實用新型涉及一種壓力體積控制器，尤其涉及一種能精確自動控制壓力和測量體積變化，并實時顯示加載數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)。

背景技術：

通常在多種試驗研究中，往往需要對土體、瀝青、巖石、土壤等介質施加穩(wěn)定、持久的壓力來模擬實際工況中介質的應力狀態(tài)和應力歷史，故能提供精確、高效、穩(wěn)定的壓力源，對于科學研究以及土木工程設計具有重要意義。

目前試驗中廣泛采用的壓力源多為電液伺服加載裝置、水壓控制器等設備，這些設備在工作介質、自動化程度、穩(wěn)定性、運營成本等方面或多或少均存在著一些弊端，例如現(xiàn)在多采用的電液伺服加載裝置因其能夠提供的壓力源較大而得到廣泛的應用，但是其體積大，采用油作為工作介質，較為單一，對加載裝置和工作環(huán)境的要求較高，如要求無塵工作，消耗功率大，且為防止漏油需經(jīng)常更換過濾器及涂抹抗磨油，精度較低，無法滿足科學需要，等等，這些都將增大對儀器的維護成本以及試驗的運營成本。

查閱相關專利，現(xiàn)有技術在控制器的功能、穩(wěn)定性方面進行了進一步地改善，如：側向變形控制器(中國專利申請?zhí)枮?00910056261.4)，對常規(guī)控制器進行改進，使其能夠進行側向變形量及側向壓力的控制，但是其自動化程度較低、體積較大，同時，其采用指針式壓力表進行壓力輸出控制，進而壓力在一定范圍內實現(xiàn)波動控制，基于此，壓力等信息不能進行及時的伺服反饋，且波動控制將影響壓力輸出的準確性，不具備自動穩(wěn)壓功能，故控制精度差，且使用價值較為局限，試驗的可靠性較低。

技術實現(xiàn)要素：

實用新型目的；本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術存在的可供應壓力值偏小，工作介質單一，效率低，測量精度不夠高，結構復雜，維護成本和運營成本高等缺陷，提供一種結構設計合理，操作方便，尤其是自動化程度高，工作效率高，能夠精確、穩(wěn)定控制壓力并測量體積變化的用于多種試驗的壓力體積控制器。

技術方案：為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種壓力體積控制器，它包括箱體、進出水口、拉桿、封閉壓力缸、壓力缸推進系統(tǒng)和控制面板，所述的拉桿、封閉壓力缸、壓力缸推進系統(tǒng)和控制面板安裝在箱體上，封閉壓力缸的一端與壓力缸推進系統(tǒng)相連，封閉壓力缸另一端設置有進出水口；

所述的箱體內安裝有電機驅動器和電源，箱體的底板上安裝有地腳；

所述的封閉壓力缸包括缸底、缸體和缸蓋，所述的缸底和缸蓋固定在缸體的兩端，缸底和缸蓋之間通過拉桿連接，所述缸體中安裝有活塞；

所述的壓力缸推進系統(tǒng)包括與活塞相連的滾珠絲杠、連接在滾珠絲杠上的聯(lián)軸器、固定在聯(lián)軸器上的減速器、與減速器相連接的電機(當壓力量程≤6MPa時可采用步進電機，當壓力量程＞6MPa時可采用伺服電機)，所述的電機安裝在導軌上，可沿著導軌移動；導軌固定在箱體內的安裝板上；

所述的壓力缸推進系統(tǒng)上面罩有罩殼，罩殼通過罩殼連接件固定在箱體的安裝板上；

所述的導軌左右兩端均安裝有限位開關殼，左右二個限位開關殼內分別安裝有限位片和超微開關；

所述的控制面板下方設置有LCD顯示屏，LCD顯示屏固定在箱體的安裝板上。

作為優(yōu)選方案，以上所述所述的壓力體積控制器，所述的封閉壓力缸內安裝有壓力傳感器。

作為優(yōu)選方案，以上所述的壓力體積控制器，所述的壓力體積控制器通過超微開關和限位片對超過預設體積進行自動保護。

作為優(yōu)選方案，以上所述的壓力體積控制器，所述的壓力體積控制器內部安裝有嵌入式微機控制系統(tǒng)，根據(jù)壓力傳感器反饋得到的壓力值，嵌入式微機控制系統(tǒng)內部的MUC系統(tǒng)(即嵌入式系統(tǒng))將對壓力傳感器提供超預設壓力保護功能。

作為優(yōu)選方案，以上所述的壓力體積控制器，所述的壓力體積控制器通過電機驅動器接收到的脈沖信號測量體積變化。

作為優(yōu)選方案，以上所述的壓力體積控制器，所述的壓力體積控制器，通過電機和減速機驅動滾珠絲杠，從而使?jié)L珠絲杠推動活塞輸出壓力，并通過微控制單元MCU系統(tǒng)(嵌入式系統(tǒng))和壓力傳感器進行壓力的伺服反饋和控制。

作為優(yōu)選方案，以上所述的壓力體積控制器，所述的壓力體積控制器通過控制面板設置線性加載/卸載、線性蠕變和循環(huán)壓力。

作為優(yōu)選方案，以上所述的壓力體積控制器，所述的壓力體積控制器通過通訊協(xié)議(如RS232、TCP/IP、USB、CAN等)與計算機相連，實現(xiàn)壓力體積全自動控制和壓力體積變化的自動采集。

作為優(yōu)選方案，以上所述的壓力體積控制器，所述的缸體采用高精度磨床打磨，缸體直徑一致、誤差小，從而提高了壓力體積控制的精度。

以上所述的壓力體積控制器，所述的壓力體積控制器通過數(shù)據(jù)線與計算機相連，壓力體積控制器的壓力輸出可根據(jù)需要配置不同的內置壓力傳感器，實現(xiàn)不同壓力的量程，如0.1MPa、2MPa、3MPa、6MPa、20MPa、100MPa等，壓力精度為≤±0.1％·F.S(F.S為全量程)，分辨率為1kPa；體積容量可根據(jù)需要的不同定制，如100ml、250ml、3000ml等，體積精度為≤±0.1％·F.S，體積分辨率為0.001ml。

與現(xiàn)有技術對比，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型可采用無氣水、油和氣體等流體作為工作介質。

2、本實用新型可作為多種介質試驗的壓力源，壓力輸出可根據(jù)不同需要進行定制，分辨率為1kPa。

3、本實用新型在進行壓力輸出的同時，還可以測量體積變化。

4、本實用新型能夠形成獨立的閉環(huán)回路控制，數(shù)據(jù)采集精度和控制精度更高。

5、本實用新型可獨立使用，也可與電腦直接相連，進行全自動控制和壓力體積變化的自動采集，自動化程度高。

6、本實用新型結構簡單、體積小、重量輕、適用范圍廣、使用壽命長可靠性高、穩(wěn)定性好。

附圖說明

圖1是壓力體積控制器的結構示意圖。

圖2是壓力體積控制器的俯視圖。

圖3是圖2壓力體積控制器沿A-A方向的剖面圖。

圖4是壓力體積控制器的工作原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

參見圖1至圖3，一種壓力體積控制器，它包括箱體1、進出水口2、拉桿3、封閉壓力缸4、壓力缸推進系統(tǒng)5和控制面板6，所述的拉桿3、封閉壓力缸4、壓力缸推進系統(tǒng)5和控制面板6安裝在箱體1上，封閉壓力缸4的一端與壓力缸推進系統(tǒng)5相連，封閉壓力缸4另一端設置有進出水口2；

所述的箱體1內安裝有電機驅動器23和電源24，箱體1的底板上安裝有地腳25；

所述的封閉壓力缸4包括缸底7、缸體8和缸蓋9，所述的缸底7和缸蓋9固定在缸體8的兩端，缸底7和缸蓋9之間通過拉桿3連接，所述缸體8中安裝有活塞10；

所述的壓力缸推進系統(tǒng)5包括與活塞10相連的滾珠絲杠11、連接在滾珠絲杠11上的聯(lián)軸器16、固定在聯(lián)軸器16上的減速器17、與減速器17相連接的電機18，所述的電機18安裝在導軌12上，導軌12固定在箱體1內的安裝板上；

所述的壓力缸推進系統(tǒng)5上面罩有罩殼19，罩殼19通過罩殼連接件20固定在箱體1的安裝板上；

所述的導軌12左右兩端均安裝有限位開關殼13，左右二個限位開關殼13內分別安裝有限位片15和超微開關14；

所述的控制面板6下方設置有LCD顯示屏21，LCD顯示屏21固定在箱體1的安裝板上。

以上所述的壓力體積控制器，通過數(shù)據(jù)線與電腦相連，控制壓力體積控制器的壓力輸出，其中壓力輸出可根據(jù)需要配置不同的內置壓力傳感器26，實現(xiàn)不同壓力的量程，如0.1MPa、2MPa、3MPa、6MPa、20MPa、100MPa等，壓力精度為≤±0.1％·F.S(F.S為全量程)，分辨率為1kPa；體積容量可根據(jù)需要的不同定制，如100ml、250ml、3000ml等，體積精度為≤±0.1％·F.S，體積分辨率為0.001ml。

以上所述的壓力體積控制器，通過電機18和減速器17驅動滾珠絲杠11，從而推動活塞10輸出壓力，并通過微控制單元MCU系統(tǒng)(嵌入式系統(tǒng))和壓力傳感器26進行壓力的伺服反饋和控制。

以上所述的超微開關14和限位片15分別對應于導軌12的兩端，在封閉壓力缸4注滿水后，電機18會觸動限位片15，此時壓力體積控制器將會自動停止注水工作；如果封閉壓力缸4內的水完全排空時，電機18將觸動超微開關14，此時壓力體積控制器也將自動停止排水工作。

以上所述的壓力體積控制器，控制面板6內部安裝有微控制單元22(嵌入式MUC系統(tǒng))，根據(jù)壓力傳感器26反饋得到的壓力值，微控制單元22(嵌入式MUC系統(tǒng))將對壓力傳感器26提供超預設壓力保護功能。

以上所述的壓力體積控制器通過電機驅動器23接收到的脈沖信號測量體積變化。

以上所述的壓力體積控制器通過控制面板6可設置線性加載/卸載、線性蠕變和循環(huán)壓力。

以上所述的壓力體積控制器可通過不同的通訊協(xié)議(如RS232、TCP/IP、USB、CAN等)與計算機相連，實現(xiàn)壓力體積全自動控制和液體體積變化的自動采集。

以上所述的壓力體積控制器的缸體8采用高精度磨床打磨，缸體直徑一致、誤差小，從而可提高壓力體積控制的精度。

本實用新型所述的壓力體積控制器，如圖4所示，工作運行指令(注水、排水、加壓)通過計算機或者控制面板6輸入MCU系統(tǒng)(嵌入式系統(tǒng))，MCU系統(tǒng)控制電機18的速度及轉向，并啟動電機內部的A/D轉換器(模數(shù)轉換器)，A/D轉換器將采集到的壓力模擬信號轉換成數(shù)字信號發(fā)送給MCU系統(tǒng)，同時將采集到的壓力與設置的目標壓力值進行不斷比較，不斷反饋逐漸向目標值逼近，并將采集到的傳感器值用LCD顯示屏顯示；同時利用脈沖信號測量體積變化。

本實用新型的工作過程如下：壓力體積控制器根據(jù)用戶在電腦或控制面板6中設定的目標壓力或者體積目標值，MCU系統(tǒng)(嵌入式系統(tǒng))接到指令后，通過啟動電機18和減速器17，帶動聯(lián)軸器16使得滾珠絲杠11能夠精確地旋轉一定的圈數(shù)或角度，推動壓力缸4中的活塞10產(chǎn)生相應的壓力，并通過電機驅動器23接收到的脈沖信號測量體積變化。

以上所述，僅為本實用新型最佳具體實施方法，但本實用新型的構造特征并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員，在本實用新型領域內，可輕易思及的變化或修飾，皆可涵蓋在權力要求范圍內。