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基于力学加载的柔性电子弯曲疲劳试验机的研制

作　者: 曹虎文
导　师: 杨平
学　校: 电子科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 柔性电子疲劳步进电机丝杆机构虚拟仪器
分类号: TN406
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

柔性印刷电路板在移动电子设备的小型化、超薄化、折叠化等流行趋势中发挥着越来越重要的作用。柔性印刷电路板发生疲劳破坏时,电子设备也将随之发生损坏,给人们带来较高的经济损失。本课题依据UESTC-NOKIA国际合作研究课题,主要研究目的是研发用于测试其柔性电路板弯曲疲劳寿命的测试仪器。在分析了IPC和三点弯验方法和对比平板弯曲疲劳试验机结构的基础上,确定了试验机的总体技术要求和技术方案。将设计任务划分为机械设计、电路设计和软件设计三个方面。设计了基于步进电机驱动丝杆滑块机构作为驱动器的试验机机械结构,避免了传统机械传动机构加载模式、加载行程固定的缺点,可以精确的控制加载速度、加载行程和加载模式。同时在加载结构和支撑结构上预留了接口以实现试验机的复用。设计出了以ATmega16为主控制器的测控系统,并对AVR主处理器模块、步进电机驱动模块、光电计数模块、试样电阻检测模块、人机交互模块、串口通信模块进行了电路设计。分析了步进电机的工作原理,设计了其驱动算法,完成了驱动软件,并在MAtlab中对其进行了仿真分析。在PC机上利用Labview建立了上位机控制界面,利用串口通信功能,在上位机上设置试验机的工作参数,并实时反馈工作状态。使用曲线直观显示电阻与加载次数的关系。在电阻变化超过阈值时,向单片机发送停止信号实现无人值守自动停机功能。通过调试工作,确定机械结构功能尺寸符合要求,电机运行平稳,各部分功能工作正常,上位机与下位机通信顺利。此柔性电子弯曲疲劳试验机符合设计要求,能顺利完成预期目标。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章引言  10-16
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 FPCB 疲劳试验的作用  11
  1.3 FPCB 疲劳试验发展现状  11-14
  1.4 课题研究内容和研究意义  14-15
    1.4.1 研究内容  14
    1.4.2 研究意义  14-15
  1.5 本章小结  15-16
第二章弯曲疲劳试验原理以及试验方法  16-20
  2.1 疲劳分析方法  16-17
  2.2 IPC 实验方法  17-18
  2.3 三点弯试验标准  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章总体方案设计  20-34
  3.1 总体技术要求  20-30
    3.1.1 试样制备  20-21
    3.1.2 加载方式  21-22
    3.1.3 弯曲半径与弯曲角度  22
    3.1.4 交联导体的形变分析  22-24
    3.1.5 加载载荷分析  24-27
    3.1.6 最小转矩计算  27-30
  3.2 系统整体方案说明  30-33
    3.2.1 机构载荷传动系统  30-31
    3.2.2 控制与检测系统  31-33
  3.3 系统总体性能  33
  3.4 本章小结  33-34
第四章 FPCB 疲劳试验机的机械设计  34-49
  4.1 机械结构及工作原理  34-37
  4.2 机械结构系统的设计  37-47
    4.2.1 加载机构的设计  37-45
    4.2.2 机架与支撑结构的设计  45-47
  4.3 虚拟加工仿真  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章柔性电子弯曲疲劳试验机的测控系统设计  49-74
  5.1 整体测控方案  49-50
  5.2 测控系统外围电路的设计  50-57
    5.2.1 电源电路  50-51
    5.2.2 单片机最小系统  51-52
    5.2.3 JTAG 接口  52-53
    5.2.4 串口通信接口  53-54
    5.2.5 键盘与显示电路  54-55
    5.2.6 光电计数器电路  55-56
    5.2.7 试样电阻检测电路  56-57
  5.3 步进电机驱动模块  57-69
    5.3.1 步进电机结构及工作原理  57-59
    5.3.2 步进电机驱动算法  59-64
    5.3.3 步进电机驱动电路  64-65
    5.3.4 步进电机驱动软件设计  65-66
    5.3.5 步进电机MTALAB 仿真  66-69
  5.4 基于LABVIEW 的上位机软件系统设计  69-73
    5.4.1 基于Labview 的控制界面设计  69-70
    5.4.2 程序框图设计  70-73
  5.5 本章小结  73-74
第六章整机系统调试  74-76
  6.1 结构检测  74-75
  6.2 测控系统调试  75-76
第七章总结与展望  76-78
  7.1 总结  76-77
  7.2 展望  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-81
攻硕期间所取得的研究成果  81-82

基于力学加载的柔性电子弯曲疲劳试验机的研制

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