電子數字顯示式力度計量器的製作方法
2023-05-12 14:10:01
專利名稱：電子數字顯示式力度計量器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子數字顯示式力度計量器械，諸如電子數字顯示式拳擊機、握力器和臂力器。
電子數字顯示式力度計量器械，克服了過去單純機械式力度計量器械的缺陷，具有直觀、準確等優點。已有的電子數字顯示式力度計量器械，例如本申請人88年9月15日申請的電子數字顯示式計力器，申請號88214118.X，一般由受力體(比如拳擊機座)、傳感器(一種電阻應變片)和電子數字顯示裝置組成，由於機械變形，傳感元件的蠕變，電子元器件的溫漂、時漂等因素的影響，使得這類計力器存在零點漂移等問題，使用時，須經常調整電子電路部分。這不但增加器械維護上的麻煩，而且影響測量精度。現有的電子數字顯示式計力器還存在不能更新、保持力度最高記錄、不能記錄單位時間內的施力次數以及不能累計力度數值等缺陷。
本實用新型旨在克服現有電子數字顯示式力度計量器械的上述缺陷，對電子數字顯示裝置加以改進，採用微電腦技術，提供一種功能全、穩定性好的微機控制的電子數字顯示式力度計量器。
本實用新型是將作用於受力體(諸如拳擊機構、握力機構、臂力機構等)的力，經傳感器(一種電阻應變片)，轉化為電信號，通過電子線路送微機系統，按事先設計的程序，經各種運算後，送顯示器，顯示各種數據，如力度、施力次數、力度最高值、累計值等。
本實用新型的技術內容由實施例及其附圖給出。
圖1為實施例電子數字顯示裝置的整機工作原理框圖。
圖2為圖1框圖中應變片橋路及放大電路原理圖。
圖3為圖1框圖中多路轉換和A／D轉換電路原理圖。
圖4為圖1框圖中微機系統電路原理圖。
圖5為圖1框圖中顯示電路原理圖。
圖6為圖1框圖中電源部分電路圖。
本實施例為一個包含拳擊、握力、臂力三種力度計量功能的電子數字顯示式計力器，由受力體(分別為拳擊機座、握力以及臂力作用體)、傳感元件(電阻應變片)和微機控制的電子數字顯示裝置。受力體與傳感元件接觸，當力作用於受力體時，傳感元件(電阻應變片)在受力體作用下，產生形變，阻值發生變化，受力越大，則阻值變化越厲害，這種變化的信號經應變片橋路輸送給微機控制的電子數字顯示電路裝置，經處理，在數碼管上顯示相應力度值或其它功能(例如施力次數、最高值等)。受力體一般由力作用面和彈性材料件組成，力作用面具體結構視功能不同而設計(可參見本申請人申請的專利「電子數字顯示式計力器」，申請號88214118.X，和電子數字顯示式拳擊機的拳擊機構，申請號89206327.0)，這裡不再作詳細敘述，以下簡要描述該計力器中微機控制的電子數字顯示裝置部分。該電子數字顯示裝置由電阻應變片橋路(傳感器部分)、放大電路、多路和A／D轉換電路、微機系統、顯示電路和電源組成(見圖1)。應變片橋路由兩片電阻應變片(ML)和電阻R1、R2組成，電阻應變片貼於受力體的彈性材料兩面，橋路兩端最好加上穩定電壓，當受力體的彈性材料受力變形，貼於彈性材料上的兩片電阻應變片也隨之變形，電阻值產生變化，橋路將產生一個電壓信號，該信號經放大電路放大後，送多路轉換電路、A／D轉換電路，微機系統控制多路轉換、A／D轉換電路，輪流對三路信號進行採樣，和A／D轉換，然後讀出轉換後的數位訊號，進行各種運算。整機未工作之前(例如投幣前)，微機若三次連續對某一路信號測得同一值，則把這個緩慢變化的信號作為這一路信號的基準，送內存保存。當整機開始工作(即投幣後)，將該一路測得的信號減去基準，就可以得到輸入作用力的信號，這樣就可以有效地消除由於機械變形、傳感器蠕變、電子元器件溫漂、時漂等因素引起的零點漂移對測量精度的影響。投幣後(本實施例的投入硬幣，作為啟動整機的方式)，微機系統對每一路(應變片橋路及放大電路)信號高速輪流採樣，當測得某一路(例如拳擊機)信號大於它的基準時，一次測量開始，並繼續測量，若測得信號大於前一值，則替換前一值，若小於前一值則丟失，當測得信號等於基準時，則這一次測量結束，保存下來的將是該項測量的最高值，把它作為該次的測量值，通過運算，送顯示器顯示。微機系統的內存還開闢一個最高紀錄區，它可以將每次測量值同最高紀錄比較，若大於或等於最高紀錄，則作為新紀錄，用新記錄取代舊記錄，然後將新記錄送顯示器顯示，這就達到更新，數次施力而保持最高記錄的功能。微機系統還可以啟動內部定時電路，在一定時間內測量施力次數，經運算，送顯示器顯示，以達到測量單位時間內施力次數，微機系統還可以將在定時時間內測得的各次測量值累加，得到施力的總力度。
本實施例的微機控制電子數字顯示裝置的各部組成結合附圖給予說明。應變片橋路具體結構前已說明，這裡從略，放大電路由運放A1、電阻R3、R4組成(見圖2)，其作用是將應變片橋路輸入信號放大後，送多路轉換電路。由圖1可知，本實施例有三組應變片橋路和放大電路，圖2隻畫出一組，其它二組相同，從略，三組分別與三種受力體連接，用於拳擊力、臂力和握力的信號輸入，這三路輸出信號分別由微機控制送多路轉換電路(4051)的I1、I2、I3輸入端。多路轉換電路和A／D轉換電路如圖3所示，由模擬開關(4051)、可編程定時器計數器(8253)、D觸發器(74)、運算放大器A4、比較器A5以及門電路G1、穩壓管D和若干阻容元件組成，模擬開關(4051)作為多路轉換器，其它電路組成一個雙積分A／D轉換電路，其中A4、C1和R5(或R6、R7、R8由4051狀態決定)組成積分器，穩壓管D和電阻R9，組成穩壓電源，作為雙積分的基準電源。該A／D轉換電路優點是精度高(最高達16位精度)，速度高(本實施例選用10位精度，A／D轉換速度可達每秒1000次，這樣速度使得測量拳擊速度成為可能)，價格低(一般高速A／D轉換器，精度在10位以上的，價格就要數百元，而該電路元器件只需20多元)。微機系統(見圖4)，由單片機(8031)、程序存儲器(2764)、地址鎖存器(373)以及晶振、阻容元件組成，這是8031單片機的最小系統。單片機8031根據存在程序存儲器(2764)內的程序(事先編制)進行預定的工作，其主要功能是(1)通過中斷口INTO，檢測投幣信號；(2)通過WR、RD、P27、AC、A1和P0口，對可編程定時器計數器(8253)進行讀／寫操作；(3)通過P17、P16、P13控制多路轉換A／D轉換電路工作；(4)將A／D轉換後的信號進行運算，以求得各種數據，並將這些數據保存，包括運算拳擊力、握力、臂力、拳擊最高記錄、拳擊速度、累計拳擊力、求出拳擊力、握力、臂力的基準，並可將顯示內容譯成顯示碼；(5)將顯示碼通過串行器RXD、TXD送顯示器顯示，顯示電路(見圖5)，由移位寄存器(164)、LED數碼管和發光二極體、電阻等組成，移位寄存器接成串聯形成，數量視功能而定，微機串行口來的信號，通過移位，可送到每個164中，並由164經電阻直接驅動LED數碼管和發光二極體，發光二極體是作提示或顯示單位(如千克、次／秒等)用。電源(見圖6)，由變壓器、三端穩壓源(7805、7105、7812)和橋式整流電路等組成，圖中，三組＋12V電源分別供三組應變片橋路使用，＋5V電源供其它各電路使用。
綜上所述，電子數字顯示式計力器，由於採用上述結構的微機控制的電子數字顯示裝置，解決了零點漂移、溫漂等缺陷，提高器械的穩定性，使得測量準確，減少調節維護的工作量，並降低了整機對機械部分和傳感器的要求。該機還具有功能多、顯示內容豐富、成本低等優點，可作為一般力度訓練器械，尤適宜作娛樂器具。
權利要求1.一種電子數字顯示式力度計量器，由受力體、電阻應變片和電子數字顯示裝置組成，其特徵是電子數字顯示裝置是一個微機控制的電子數字顯示裝置，該裝置由電阻應變片橋路、放大電路、多路和A/D轉換電路、微機系統、顯示電路和電源組成，應變片橋路由兩片電阻應變片(ML)和電阻R1、R2組成，電阻應變片貼於受力體的彈性材料兩面，放大電路由運放A1、電阻R3、R4組成，多路轉換電路為一模擬開關，A/D轉換電路為一個雙積分A/D轉換電路，包括可編程定時器計數器、D觸發器、運算放大器A4、比較器A，以及門電路G1、穩壓管D和若干阻容元件，微機系統由單片機、程序存儲器、地址鎖存器及晶振、阻容元件組成，顯示電路由移位寄存器、LED數碼管、發光二極體、電阻組成。
2.根據權利要求1所述的電子數字顯示式力度計量器，其特徵有三組應變片橋路和放大電路，三種受力體，三組應變片橋路分別與三種受力體連接，其三路輸出分別由微機控制送多路轉換電路的I1、I2、I3輸入端。
專利摘要本實用新型涉及微機控制的電子數字顯示式力度計量器，由受力體、電阻應變片和微機控制的電子數字顯示裝置組成，顯示裝置由電阻應變片橋路、放大電路、多路和A/D轉換電路、微機系統、顯示電路和電源組成。本器械克服已有同類計力器(例如拳擊機、握力器、臂力器等)零點漂移、功能少等缺陷。適用作力度訓練和娛樂器具。
文檔編號G01L1/20GK2066135SQ89207378
公開日1990年11月21日 申請日期1989年5月15日 優先權日1989年5月15日
發明者葉向榮 申請人:溫州市華潤電子測力器廠