可攜式測試儀的製作方法

2023-04-25 16:37:26 2

專利名稱：可攜式測試儀的製作方法
可攜式測試儀技術領域
本發明屬於一種檢測裝置，具體涉及一種用於檢測旋轉機械轉速和功耗參數的可攜式測試儀。
背景技術：
現有技術的設備運行參數的檢測裝置存在精度低、體積大、能耗高、殼體不具有抗幹擾功能以及信號接入端子易脫落等問題。發明內容
本發明是為了克服現有技術中存在的缺點而提出的，其目的是提供一種用於檢測旋轉機械轉速和功耗參數的可攜式測試儀。
本發明的技術方案為:一種可攜式測試儀，包括殼體，在殼體的下部設置有薄膜鍵盤，在殼體的上部設置有液晶屏顯示窗、在殼體的內部設置有電路板組件、液晶屏和電池，在殼體的底部設置有電池充電孔和信號接入端子共用的USB接口。
所述的電路板組件由信號輸入整理電路、數位訊號處理電路、數據顯示電路和電源穩壓監測電路組成，其中，信號輸入整理電路、數位訊號處理電路、數據顯示電路依次連接，電源穩壓監測電路分別為信號輸入整理電路、數位訊號處理電路和數據顯示電路供電。
所述的信號輸入整理電路包括濾波電路和放大整形電路。
所述的數位訊號處理電路包括單片機和複雜可編程邏輯元件。
所述數據顯示電路包括單片機和液晶屏。
所述的電源穩壓監測電路包括穩壓電路和電源監測電路。
本發明所提供的一種可攜式測量儀，測量精度高，在專用設備低轉速(5s—1)情況下依然可以準確測量，轉速測量精度可達±0.1Hz，功耗測量精度可達±0.1ff ;抗幹擾能力強，金屬殼體和軟體濾波的共同作用可以有效的抑制幹擾，使得在幹擾嚴重的現場環境下也可準確測量參數；體積小，本發明僅有一部手機大小；能耗低，可連續不間斷運行達12小時以上。


圖1為本發明可攜式測試儀的外觀主視圖； 圖2為本發明的電路板組件框圖； 圖3為本發明的信號輸入整理電路圖； 圖4為本發明的數位訊號處理電路圖； 圖5為本發明的數據顯示電路圖； 圖6為本發明的電源穩壓監測電路圖。
其中: I殼體2鍵盤3液晶屏顯示窗4 USB接口5信號輸入整理電路6數位訊號處理電路7數據顯示電路8電源穩壓監測電路 9濾波電路10放大整形電路11放大信號晶片12波形整形晶片 13單片機14複雜可編程邏輯元件 15穩壓電路16電源監測電路 17穩壓晶片18液晶屏。
具體實施方式
下面，結合附圖和實施例對本發明可攜式測試儀進行詳細說明: 如圖1所示，一種可攜式測試儀，包括殼體1，在殼體I的下部設置有薄膜鍵盤2，在殼體I的上部設置有液晶屏顯不窗3、在殼體I的內部設置有電路板組件、液晶屏18和電池，在殼體I的底部設置有電池充電孔和信號接入端子共用的小型的USB接口 4，其中殼體I為金屬殼體。
如圖2所示，電路板組件由信號輸入整理電路5、數位訊號處理電路6、數據顯示電路7和電源穩壓監測電路8組成，其中，信號輸入整理電路5、數位訊號處理電路6、數據顯示電路7依次連接，電源穩壓監測電路8分別為信號輸入整理電路5、數位訊號處理電路6和數據顯示電路7供電。
如圖3所示，信號輸入整理電路5包括濾波電路9和放大整形電路10，其中，濾波電路9包括電阻R87、電容C33，放大整形電路10包括放大信號晶片11和波形整形晶片12以及電阻 R13、R15、R18、R75、R76、R77、R85、R86 和電容 C7。
各元件的連接關係是:信號輸入端子通過電阻R87與放大信號晶片11的5引腳連接，放大信號晶片11的4引腳接地，放大信號晶片11的6引腳通過電阻R86接地，通過電阻R85接7引腳，放大信號晶片11的7引腳接放大信號晶片11的3引腳，放大信號晶片11的2引腳通過電阻R76接地，還通過電阻R77接放大信號晶片11的I引腳，放大信號晶片11的I引腳通過電阻R18接波形整形晶片12的3引腳，波形整形晶片12的2引腳通過電阻R15接地，還通過電阻R75接波形整形晶片12的I引腳，波形整形晶片12的4引腳接地，波形整形晶片12的8引腳通過電容C7接地，同時接電源，還通過電阻R13接其I引腳，I引腳接PLUS埠。
其中，放大信號晶片11選用AD822型晶片，波形整形晶片12選用LM393型晶片。
如圖4所示，數位訊號處理電路6包括單片機13和複雜可編程邏輯元件14 (簡稱CPLD14、市售)，其中，單片機13的37引腳接電源，38引腳接地，56引腳與CPLD14的20引腳連接，57引腳與CPLD14的19引腳連接，54引腳與CPLD14的10引腳連接，59引腳與CPLD14的8引腳連接，CPLD14的4引腳接地，9引腳接電源，2引腳接FRE，3引腳接POWER。
其中，單片機13 選用C8051f040型。
如圖5所示，數據顯示電路7包括單片機13和液晶屏18，其中，單片機13的81 87引腳分別與液晶屏18的4 11引腳連接。單片機13的98、97、94、95、96引腳分別與液晶屏18的12、13、15、16、17引腳連接。液晶屏18的19引腳和I引腳接電源，液晶屏18的20引腳和2引腳接地。液晶屏18的18引腳通過電阻和3引腳接。
其中，液晶屏18選用LCM12864M型。
如圖6所示，電源穩壓監測電路8包括穩壓電路15和電源監測電路16。穩壓電路15包括穩壓晶片17和電容C18、C19、C21。電源監測電路16包括電池和單片機13及電容C17、C20。具體的連接如下，單片機13的16引腳通過電容C17接地、通過電容C20接電池的負極、電容C20還接地，單片機13的23引腳接電池負極，單片機13的24引腳接電池正極，單片機13的25引腳接電池負極，穩壓晶片17的I引腳接電池正極，穩壓晶片17的2引腳通過電容C19接穩壓晶片17的4引腳，穩壓晶片17的5引腳通過並聯的電容C18和電容C21接地，同時接穩壓晶片17的2引腳。
電池的正負極分出一路進入單片機13的16、23、24、25引腳，構建電源監測電路，進行模擬/數字(A/D)轉換，其結果將以「電池」圖形的方式在液晶屏上顯示，達到實時監測電源的目的；一路進入穩壓晶片17的I引腳，5引腳輸出3.3V電壓為整個系統供電。
信號通過信號輸入端子進入放大信號晶片11的5引腳，信號放大後從放大信號晶片11的I引腳輸出至波形整形晶片12的2引腳，後從I引腳PLUS埠輸入至單片機13的59引腳，完成旋轉機械的轉速參數的測量，單片機13和CPLD14共同完成旋轉機械的功耗參數測量。
「FRE」和「POWER」是鍵盤2的按鍵信號，CPLD14可根據按鍵信號判斷是測量「轉速」命令還是測量「功耗」命令。「DINPUT」是D觸發器的輸入，「T2EXDQ」和「DQ」是D觸發器的輸出。
其中，穩壓晶片17選用TPS73633型。
本發明的工作過程是: 放大電路將被測正弦信號放大，其放大倍數為電阻R86/R85的比值；整形電路將正弦波信號轉換成同頻率的方波信號。
被測信號經過濾波電路和放大整形電路後，正弦波被測信號轉換成同頻率的方波信號形成數位訊號進入單片機的59引腳，單片機的定時器O記錄信號的脈衝個數N，定時器I計算N個脈衝所用時間t，代入公式完成轉速參數的測量；CPLD實現D觸發器，告知單片機的定時器2何時啟停工作，單片機記錄第一次轉速數據f 1，定時器2計算並保存此時的tl，一段時間後，單片機記錄第二次轉速數據f2，定時器2計算並保存此時的t2，代入公式完成功耗參數的測量。
單片機的81 87、94 98引腳和液晶屏組成液晶屏驅動顯示電路。在液晶屏上顯示「轉速」字樣及其參數數據、「功耗」字樣及其參數數據和「電池圖形」。
由於電池供電電壓範圍為O 4.2V，而整個系統的供電電壓為3.3V,因此需要使用穩壓電路將電池供電電壓固定為3.3V，電池的正負極一路進入穩壓晶片的1、2引腳形成穩壓電路，5引腳輸出3.3V電壓為整個系統供電；一路進入單片機的中形成電源監測電路，進行模擬/數字(A/D)轉換，其電壓轉換值將以「電池」圖形的方式在液晶屏上顯示，達到實時監測電源的目的。
本發明所提供的可攜式測量儀，測量精度高，在專用設備低轉速(5s—1)情況下依然可以準確測量，轉速測量精度可達±0.1Hz，功耗測量精度可達±0.1W ;抗幹擾能力強，金屬殼體和軟體濾波的共同作用可以有效的抑制幹擾，使得在幹擾嚴重的現場環境下也可準確測量參數；體積小，本發明僅有一部手機大小；能耗低，可連續不間斷運行達12小時。
權利要求
1.一種可攜式測試儀，包括殼體(1)，在殼體(I)的下部設置有薄膜鍵盤(2)，在殼體(I)的上部設置有液晶屏顯不窗(3)、在殼體(I)的內部設置有電路板組件、液晶屏(18)和電池，在殼體(I)的底部設置有電池充電孔和信號接入端子共用的USB接口(4)，其特徵在於:所述的電路板組件由信號輸入整理電路(5)、數位訊號處理電路(6)、數據顯示電路(7)和電源穩壓監測電路(8)組成，其中，信號輸入整理電路(5)、數位訊號處理電路(6)、數據顯示電路(7)依次連接，電源穩壓監測電路(8)分別為信號輸入整理電路(5)、數位訊號處理電路(6)和數據顯示電路(7)供電。
2.根據權利要求1所述的可攜式測試儀，其特徵在於:所述的信號輸入整理電路(5)包括濾波電路(9 )和放大整形電路(10 )。
3.根據權利要求1所述的可攜式測試儀，其特徵在於:所述的數位訊號處理電路(6)包括單片機(13)和複雜可編程邏輯元件(14)。
4.根據權利要求1所述的可攜式測試儀，其特徵在於:所述數據顯示電路(7)包括單片機(13)和液晶屏(18)。
5.根據權利要求1所述的可攜式測試儀，其特徵在於:所述的電源穩壓監測電路(8)包括穩壓電路(15 )和電源監測電路(16 )。
全文摘要
本發明公開了一種可攜式測試儀，包括殼體，在殼體的下部設置有薄膜鍵盤，在殼體的上部設置有液晶屏顯示窗、在殼體的內部設置有電路板組件、液晶屏和電池，在殼體的底部設置有小型的USB接口。電路板組件由信號輸入整理電路、數位訊號處理電路、數據顯示電路和電源穩壓監測電路組成。信號輸入整理電路、數位訊號處理電路、數據顯示電路依次連接，電源穩壓監測電路分別為信號輸入整理電路、數位訊號處理電路和數據顯示電路供電。本發明測量精度高，抗幹擾能力強，體積小、能耗低，便於攜帶，運行時間長。
文檔編號G01D11/00GK103148885SQ20131008730
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者陳立剛, 蘭鵬, 戴思丹, 劉鴻燁, 張威 申請人:核工業理化工程研究院