測量設備的製作方法
2023-12-10 20:02:47
專利名稱：測量設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及以下的測量設備該測量設備用於通過使用電信號處理諸如被測對象的位移等的測量結果來獲得測量值，並且將該測量值輸出至外部裝置。
背景技術：
傳統上，已經使用諸如數字遊標卡尺、數字測微計和數字指示器等的小型位移測量設備來測量被測對象的諸如長度和寬度的位移等的位移。由於這些測量設備以數字表示作為被測對象的位移測量結果的測量值，因此可以快速地讀取該測量值。此外，在將測量結果輸出至外部裝置的情況下，可以在該外部裝置中對測量結果進行運算處理。在將這種測量設備內部的測量數據輸出到外部的情況下，該測量設備主要經由專用接口連接至外部裝置。在一些情況下，這種測量設備配備有太陽能電池，以使得在使用該設備時無需進行電池更換(參見日本實開平01-81507)。這種傳統的太陽能電池型測量設備已被設計成在所安裝的太陽能電池板的電力範圍內工作。然而，當使用專用接口來執行數據傳送時，該數據傳送所消耗的電力不小於針對被測對象的測量操作所消耗的電力。在進行測量的場所處無法獲得充足照度的情況下，太陽能電池的電力變得不足並且測量設備可能發生系統失靈。
發明內容
考慮到這些問題，本發明的目的在於提供一種即使在數據傳送時也能夠進行穩定操作的測量設備。為了實現上述目的，根據本發明的方面，提供了一種測量設備，包括測量電路，用於執行預定處理以獲得對被測對象的測量結果；通信控制電路，用於根據所述測量電路的處理結果來生成要輸出到外部的輸出數據；電源電路，其具有用於向所述測量電路和所述通信控制電路提供電力的充電元件；輸出電路，其具有用於將在所述通信控制電路中生成的輸出數據輸出到外部的開漏型(open-drain)輸出端子；以及充電控制電路，用於在不將所述輸出數據輸出到外部時對所述充電元件充電，其中，所述輸出電路的開漏型輸出端子用作為所述充電控制電路的輸入端子。所述充電控制電路可以包括電壓檢測部，用於判斷所述充電元件的充電電壓是否高於預定基準電壓；以及充電開關部，用於基於所述電壓檢測部的判斷結果來結束對所述充電元件的充電操作。所述輸出電路可以包括NMOS (N型金屬氧化物半導體)電晶體，其中，所述NMOS電晶體的源極接地，並且所述NMOS電晶體的漏極用作為與外部裝置連接的連接端子。此外， 所述NMOS電晶體的漏極可以因所述外部裝置的電源電壓而被上拉；所述NMOS電晶體的柵極可以由從所述通信控制電路輸出的輸出數據所驅動，以將所述輸出數據輸出至所述外部裝置；以及所述充電控制電路可以使用提供至所述NMOS電晶體的漏極的所述外部裝置的電源電壓來對所述充電元件充電。
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所述電源電路還可以包括太陽能電池，所述太陽能電池用於對所述充電元件充 H1^ ο利用本發明，測量設備可以經由用於傳送測量數據的專用接口獲得電力，由此可以對安裝在該測量設備上的充電元件充電。因而，可以始終向測量設備提供穩定電力，由此即使當照度低時也可以確保測量數據傳送操作的可靠性。
通過以下給出的詳細說明以及附圖將更加充分地理解本發明，其中附圖僅是為了例示而給出的，因而並不限制本發明，並且其中圖1是示出根據本發明實施例的測量設備的整體結構的圖；圖2是示出根據實施例的測量設備的結構的整體框圖；以及圖3是示出根據實施例的用於執行測量設備的操作的過程的波形圖。
具體實施例方式以下將參考附圖來說明本發明的優選實施例。圖1是示出根據本發明實施例的測量設備的整體結構的正視圖。圖1示出以下 測量設備100，其配備有用於對被測對象進行測量的功能；和外部裝置200，將測量設備100 的測量結果輸入至外部裝置200，並且在外部裝置200中執行所需的數據處理。作為測量設備100的例子，示出了測微計。然而，測量設備100應當僅是測量結果被數位化並且被輸出到外部的設備，並且可應用於諸如遊標卡尺和指示器等的各種小型位移測量設備。圖1所示的測量設備100被配置成如下所述。測量設備100配備有近似U形的機架11 ；固定到機架11的砧12 ；主軸13，其被配置成與砧12相對；以及套管14，用於使主軸13朝向砧12移動。可以通過將被測對象保持在砧12和主軸13之間來測量該被測對象的厚度。此外，測量設備100設置有太陽能電池板15。當測量被測對象的位移時使用由太陽能電池板15所產生的電力。將對被測對象的測量結果以數字形式表示在顯示部16上並且經由連接部17輸出至外部裝置200。外部裝置200設置有圖1沒有示出的、後面所述的N溝道開漏型連接端子和電源。 外部裝置200例如對所輸入的被測對象的測量結果執行各種運算處理。測量設備100和外部裝置200的內部被配置為如圖2所示。測量設備100配備有 太陽能電池21，其用作為執行測量操作時的電源；和電容器22(充電元件)，其由太陽能電池21進行充電以在測量設備100工作時提供電力。太陽能電池21例如使用光電動勢產生電力，並且對電容器22充電。另外，測量設備100配備有測量電路20，用於執行對被測對象進行測量的處理；通信控制器23，用於控制被測對象的測量結果的輸出操作；和調節器 M，用於將存儲在電容器22中的電荷轉換成測量電路20內部要使用的電壓以驅動通信控制器23。通信控制器23用於根據測量電路20的處理結果來控制要輸出到外部的輸出數據的生成，並且還用於控制後面所述的電容器22的充電操作。通信控制器23將測量結果經由N溝道開漏型輸出電路27輸出至外部裝置200。 輸出電路27由各自具有N溝道開漏型輸出端子的兩個NMOS電晶體25和沈構成。將來自通信控制器23的使能信號Em和EN2分別輸入至NMOS電晶體25和沈的柵極，並且NMOS電晶體25和沈的源極接地。NMOS電晶體25和沈的漏極用作要連接至外部裝置200的輸出端子。NMOS電晶體25和沈的漏極分別經由信號線Ll和L2連接至外部裝置200。將連接至NMOS電晶體25的漏極的信號線L 1的電壓作為時鐘信號CK而輸出，並且將連接至 NMOS電晶體沈的漏極的信號線L2的電壓作為數據信號DATA而輸出。電源31(例如，5V)經由電阻32 (例如，2 Ω )連接至外部裝置200的N溝道開漏型輸入端子。對從這些輸入端子輸入的測量結果的信號執行各種處理。以下將參考圖2和3來說明使用N溝道開漏型連接端子的數據傳送操作。圖3是示出根據本實施例的用於執行測量設備100的操作的過程的波形圖。在數據傳送操作開始之前(在時刻tl之前)，信號線Ll和L2藉助於電源31始終處於充電狀態。因而，與信號線Ll和L2的電壓相對應的時鐘信號CK和數據信號DATA為高(HIGH)。在時刻tl處，輸出使能信號0UTPUT_EN從低(LOW)上升為高。圖2沒有示出的該輸出使能信號0UTPUT_EN是通信控制器23內部所使用的信號，並且在將測量數據輸出至外部裝置200時變為高。在數據輸出開始之後，將與要傳送的數據相對應的使能信號Em和EN2從通信控制器23輸出至NMOS電晶體25和沈的柵極。當使能信號Em和EN2變為高時，NMOS電晶體25和沈導通，並且信號線Ll和L2變為低。將該低電平作為脈衝信號輸入至外部裝置 200。當輸出使能信號0UTPUT_EN在時刻t2處變為低時，數據傳送操作結束。在對象的位移測量時，在一些情況下，測量設備100所使用的電壓不同於外部裝置200所使用的電壓。例如，存在以下情況外部裝置200以5V的電壓工作，但測量設備 100以比外部裝置200的電源31的電壓低的電壓(例如，1. 5V)工作。在這種情況下，即使將1. 5V的信號直接輸出至外部裝置200，也存在無法正確讀取該信號的危險。然而，通過使用上述的N溝道開漏型輸出端子連接至外部裝置200，即使使能信號Em和EN2的電壓為 1. 5V，要經由信號線Ll和L2發送至外部裝置200的數據也變為5V的信號。結果，即使測量設備100所使用的電壓不同於外部裝置200所使用的電壓，也可以正常傳送數據。然而，即使測量設備100使用諸如N溝道開漏型輸出端子等的專用接口來執行數據傳送，由於通過所請求輸入端子的上拉電阻從測量設備100的充電元件提供了電流，該數據傳送所消耗的電力大於針對被測對象的測量操作所消耗的電力。在進行測量的場所處無法獲得充足照度的情況下，太陽能電池21的電力變得不足並且測量設備可能發生系統失靈。為了解決該問題，根據本實施例的測量設備100具有以下所述的結構。測量設備 100具有充電控制電路40，其中充電控制電路40用於經由N溝道開漏型輸出端子引入外部裝置200的電力，並且用於控制對電容器22充電的操作。充電控制電路40設置有電壓檢測部，用於通過將電容器22的電壓與基準電壓源41的電壓進行比較，來判斷電容器22是否處於充足充電狀態以使得可以執行測量操作；和充電開關，用於基於電壓檢測部的輸出信號來結束對電容器22的充電操作。充電開關由PMOS電晶體43構成，並且在電壓檢測部的輸出信號為低、即電容器22充電不充足時導通。此外，充電開關在電壓檢測部的輸出信號為高、即電容器22充電充足時不導通。當充電開關導通時，電容器22經由二極體44和該充電開關連接至外部裝置200的電源31。當充電開關導通時，利用電源31對電容器22 充電。例如，作為二極體44，可以使用正向電壓低的肖特基(Schottky)勢壘二極體。
在根據本實施例的測量設備100中，可以利用從太陽能電池21提供的電力對電容器22充電，並且還可以利用外部裝置200經由信號線L1、PM0S電晶體43和二極體44對電容器22充電。以下將參考圖2和3來說明測量設備100對電容器22充電的時刻。在圖3 所示的波形圖中，充電使能信號CH_EN是以與輸出使能信號0UTPUT_EN互補的方式變化的信號。當輸出使能信號0UTPUT_EN為高時，充電使能信號CH_EN變為低，並且當輸出使能信號0UTPUT_EN為低時，充電使能信號CH_EN變為高。在根據本實施例的測量設備100中，在圖3所示的時刻tl之前或時刻t2之後，輸出使能信號0UTPUT_EN為低，並且沒有數據信號DATA輸出到外部。然而，即使在這種狀態下，信號線Ll和L2的電平也保持為高。此外，在時刻tl之前或時刻t2之後，充電使能信號CH_EN為高。根據本實施例的測量設備100的充電控制電路40接收高的充電使能信號 CH_EN,並且對電容器22充電。當充電使能信號CH_EN為高時，電容器22經由二極體44和PMOS電晶體43連接至外部裝置200的電源31。由此利用電源31對電容器22充電。電壓檢測部通過將基準電壓源41的電壓與電容器22的充電電壓進行比較來判斷電容器22的充電狀態。在判斷為電容器22被充足充電為比基準電壓源41的電壓高以使得測量設備100可以工作的電壓的情況下，電壓檢測部的運算放大器42的輸出信號被反轉並且PMOS電晶體43變為非導通。 結果，可以將電容器22的電壓控制為不超過最大額定電壓。因而，在上述的根據本實施例的測量設備100中，當沒有數據從N溝道開漏型輸出端子輸出至外部裝置200時，可以利用設置在外部裝置200中的電源31經由信號線Ll對電容器22充電。由於該原因，可以向測量設備100提供始終穩定的電力，因而可以提供即使在照度低時也能夠確保測量操作的可靠性的測量設備100。儘管以上已經說明了本發明的實施例，但應當理解，本發明不限於上述實施例，而是可以在不背離本發明的主旨的範圍內進行各種修改、添加和組合等。例如，在上述實施例中，儘管已說明了經由充電開關連接至電容器22的信號線是用於輸出時鐘信號CK的信號線Li，但電容器22可以連接至用於輸出數據信號DATA的信號線L2。此外，儘管已說明了外部裝置200的電源31的電壓為5V，但根據外部裝置200的設計，該電壓可以變為各種電壓。當然，即使在測量設備100的驅動電壓與外部裝置200的驅動電壓相同的情況下，本發明自然也適用。在任意情況下，都可以利用設置在外部裝置200中的電源31經由信號線Ll 和L2對測量設備100的電容器22充電，由此可以始終向測量設備100提供穩定電力。
權利要求
1.一種測量設備，包括測量電路，用於執行預定處理以獲得對被測對象的測量結果； 通信控制電路，用於根據所述測量電路的處理結果來生成要輸出到外部的輸出數據； 電源電路，其具有用於向所述測量電路和所述通信控制電路提供電力的充電元件； 輸出電路，其具有用於將在所述通信控制電路中生成的輸出數據輸出到外部的開漏型輸出端子；以及充電控制電路，用於在不將所述輸出數據輸出到外部時對所述充電元件充電，其中，所述輸出電路的開漏型輸出端子用作為所述充電控制電路的輸入端子。
2.根據權利要求1所述的測量設備，其特徵在於， 所述充電控制電路包括電壓檢測部，用於判斷所述充電元件的充電電壓是否高於預定基準電壓；以及充電開關部，用於基於所述電壓檢測部的判斷結果來結束對所述充電元件的充電操作。
3.根據權利要求1所述的測量設備，其特徵在於，所述輸出電路包括NMOS電晶體，其中，所述NMOS電晶體的源極接地，並且所述NMOS電晶體的漏極用作為與外部裝置連接的連接端子；所述NMOS電晶體的漏極因所述外部裝置的電源電壓而被上拉； 所述NMOS電晶體的柵極由從所述通信控制電路輸出的輸出數據所驅動，以將所述輸出數據輸出至所述外部裝置；以及所述充電控制電路使用提供至所述匪OS電晶體的漏極的所述外部裝置的電源電壓來對所述充電元件充電。
4.根據權利要求1所述的測量設備，其特徵在於，所述電源電路還包括太陽能電池，所述太陽能電池用於對所述充電元件充電。
全文摘要
一種測量設備，包括測量電路，用於執行預定處理以獲得對被測對象的測量結果；通信控制電路，用於根據所述測量電路的處理結果來生成要輸出到外部的輸出數據；電源電路，其具有用於向所述測量電路和所述通信控制電路提供電力的充電元件；輸出電路，其具有用於將在所述通信控制電路中生成的輸出數據輸出到外部的開漏型輸出端子；以及充電控制電路，用於在不將所述輸出數據輸出到外部時對所述充電元件充電，其中，所述輸出電路的開漏型輸出端子用作為所述充電控制電路的輸入端子。
文檔編號G01B21/02GK102419164SQ20111024954
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月25日 優先權日2010年8月25日
發明者川床修, 長谷川年洋 申請人:株式會社三豐