[实用新型]一种基于单片机的金属杨氏模量测量系统

说明书

本实用新型属于测控装备领域，为减小人为误差、提高测量精度，提出一种基于单片机的金属杨氏模量测量系统：包括单片机控制模块、压电陶瓷模块、蓝牙模块、DA电压输出模块、AD电压采集模块、显示模块、恒流模块、供电模块以及终端模块，单片机控制模块与蓝牙模块之间双向通信连接，显示模块、恒流模块与DA电压输出模块的输入端与单片机控制模块的输出端相连接，AD电压采集模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，终端模块与蓝牙模块之间双向通信连接，压电陶瓷模块的输入端与DA电压输出模块的输出端相连接，供电模块用于为各个模块供电。本实用新型的电路组成结构简单、成本低廉、易于实现、稳定性好。

技术领域

本实用新型属于测控装备领域，特别涉及一种杨氏模量测量系统。

背景技术

在工业生产和建筑领域，金属抵抗外界压力所产生的长度缩短量一直是工程师关注的重点，不同的材料，由于结构和属性的不同，在相同的压力作用下，往往产生不同的压缩量，物理上把这种金属在外力作用下发生改变的量称为“杨氏模量”。由于杨氏模量在工业生产生活中的广泛使用，在实验室中，杨氏模量的测定一直得到重视，在大学物理实验中，杨氏模量的测定作为重点难点实验，一直得到极高的重视。

现如今，比较精确的方法是采用基于牛顿环的杨氏模量的测定仪，通过用显微镜来观察牛顿环上条纹吞吐变化来计算出金属丝的伸长距离，最终求出杨氏模量，这种方法在人为去观察条纹吞吐变化时会很容易造成人为误差，且误差较大，因此有必要发明一种能够极大程度上减小人为误差因素的杨氏模量测量装置。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种结构简单、易于维护、测量精确度高、稳定性好的基于单片机的金属杨氏模量测量系统。

采取的技术方案如下：

一种基于单片机的金属杨氏模量测量系统包括单片机控制模块、压电陶瓷模块、蓝牙模块、DA电压输出模块、AD电压采集模块、显示模块、恒流模块、供电模块以及终端模块，单片机控制模块与蓝牙模块之间双向通信连接，显示模块、恒流模块与DA电压输出模块的输入端与单片机控制模块的输出端相连接，AD电压采集模块的输出端与单片机控制模块的输入端相连接，终端模块与蓝牙模块之间双向通信连接，压电陶瓷模块的输入端与DA电压输出模块的输出端相连接，供电模块用于为各个模块供电。

优选的，所述单片机控制模块包括控制芯片，所述控制芯片的型号为MSP430F5xx系列。

优选的，所述压电陶瓷模块为PZT压电陶瓷传感器，所述PZT压电陶瓷传感器的一端与 DA电压输出模块的V⁺_out端相连接，另一端与DA电压输出模块的V^-_out端相连，所述PZT压电陶瓷传感器的一端设有第一夹持器，第一夹持器与待测金属丝的一端、AD电压采集模块的V^-_IN端、恒流模块的负极均相连，在AD电压采集模块的V⁺_IN端设有第二夹持器，第二夹持器与待测金属丝的另一端、恒流模块的正极均相连。PZT压电陶瓷上的第一夹持器和第二夹持器用于将金属丝拉直，调整第一夹持器与第二夹持器使PZT压电陶瓷受压的移动方向和金属丝轴心线共线，改变电压即可通过PZT压电陶瓷为金属丝提供微量拉伸位移，通过恒流模块在金属丝中提供恒定的电流，金属丝长度改变后的其电阻发生变化，AD电压采集模块就可以采集获得电压的变化量。

优选的，所述蓝牙模块为蓝牙接收和发送装置，是单片机控制模块与终端模块之间交流信息的媒介，所述蓝牙模块的型号为HC-05，所述蓝牙模块的VCC引脚接电源正极，所述蓝牙模块的GND引脚接电源负极，所述蓝牙模块的RXD引脚接单片机控制模块的输出端，所述蓝牙模块的TXD引脚、EN引脚均与单片机控制模块相连接。

优选的，所述恒流模块为高精度恒流源，所述恒流源型号为HB-632，恒流源的输入控制端与单片机控制模块相连接，正极与第二夹持器相连，负极与第一夹持器相连。