數字式條式測角儀的製作方法
2024-01-29 12:34:15 1
專利名稱：數字式條式測角儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量儀器領域，具體涉及一種傾角測量儀器技術的數字式測角儀。
背景技術：
目前，對傾角的測量的技術都比較落後，仍採用傳統的水泡式角度測量顯示裝置，即看水泡來量角度的方式，這種傳統技術不僅準確性差，讀數很不方便，而且功能單一，難以適應檢測技術現代化發展的需求。
發明內容
本實用新型的目的是根據現有傳統測量技術的缺陷，而提供一種電子現代化檢測工具的數字式條式測角儀。它可簡便、高效、準確地對角度、斜度、絕對角度、相對角度測量，並直接數字顯示。
本實用新型是這樣實現的，它採用模擬信號輸出的數字式傾角傳感器電路模/數轉換電路，信號微處理器電路，顯示電路，並依次連接組成，該裝量呈條式狀態，其條式液晶顯示面朝上，與測量面平行，其模/數轉換電路輸入端與傳感器的輸出端連接，將模擬信號轉化為數位訊號，輸出端與微處理器連接，微處理器用來接收處理模擬數據轉換電路的輸入信息，轉換成用戶所需要的信息，其輸出端與顯示電路相連；鍵盤電路，用來接收用戶信息，輸出端與微處理器相連接，顯示電路，輸入端與微處理器相連接，接收和顯示微處理器的信息；電源監控的電路，輸入端與電源相連接，監控電源的電量，並將電量信號傳給微處理器，其輸出端與微處理器相連接。傳感器及所有單元電路均封裝於帶基準面的金屬條型箱體內，測量值直接數字顯示，能準確進行角度測量。
圖1為本實用新型結構組合方框圖；圖2為本實用新型主程序流程圖；圖3為本實用新型條狀式盒外形結構圖；圖4為本實用新型電路原理圖；圖5為本實用新型鍵盤處理流程圖；圖6為本實用新型數據處理流程圖；附圖標號1電源、2電源監測電路、3傾角傳感器電路、4模數轉換電路、5存儲器電路、6鍵盤、7顯示電路、8機外殼、9電源開關、10絕對/相對鍵、11角度/斜度鍵、12鎖定/解鎖鍵、13夜光/校準鍵。
具體實施方式
本實用新型是由傾角傳感器、模數轉換電路、信號微處理器、存儲電路、鍵盤、顯示電路依次連接組成，其電路工能塊說明如下1.電源此功能塊輸出兩路電壓，一路是3V，供給整個系統的數字電路部分，此部分對電壓要求精度不高，一般是3V穩壓晶片就可以達到要求，此部分選用晶片為TPS77060，另一路是5V，供給整個系統的模似部分，包括傳感器、A/D的模似輸入電壓和參考輸入電壓，此部分電壓的穩定性關係到傳感器輸出電壓的穩定和A/D的轉換精度，所以此部分對電壓要求很高，此部分選用的晶片為MAX6065。
2.電源監測此功能塊監測供電電壓，由於電源5V電源要求精度很高，當5V穩壓晶片的輸入電壓小於一定的限值時，輸出電壓就會不穩，這將會嚴重影響到傳感器工作的穩定性和A/D的轉換精度，所以，必須監測輸入電壓，此部分晶片為MCP3201，此晶片的特點是適合電壓檢測，能過串行接口與微處理器相連，將檢測信息傳給微處理器。
3.傳感器此部分將檢測的角度值轉換成電壓值，輸出到A/D轉換器，為了提高輸出電壓的穩定性，在輸出端加了一級RC濾波。
4.A/D模數轉換電路，此部分將傳感器輸出的電壓值轉換成數字值，輸出到微處理器，便於微處理的處理器的處理。此部分的轉換精度直接影響到整個儀器的性能，由於電壓漂移的影響不可避免，所以，在這部分，A/D的模似電壓與參考電壓共用一個電壓，有效的克服了電壓漂移的影響引起的轉換誤差，還有，由於A/D轉換器本身參數的微小變化，也會影響到A/D轉換的精度，為了克服這一點，我們選用了帶有自校正功能的A/D轉換器，通過A/D轉換器的自校正來提高轉換的精度，這部分選用的晶片為ADS1244，通過串行接口與微處理相連，將檢測信息傳給微處理器。
5.微處理器此部分對鍵盤輸出、電源監測輸出與A/D輸出的值做出處理，需要做大量的數據運算，選用的晶片為16位低功耗單片機MSP430F413，從A/D輸出的值，不可避免的存在波動與非線性，這會影響到輸出結果的穩定和精度，在這裡，為了抑制波動，我們做了軟體濾波，由於非線必一影響了精度，通過插值法進行了非線性校正，為了進一步提高穩定性，做了跟蹤濾波處理，運算結果輸出到顯示器。
6.存儲器此部分用於存儲一些參數和數據，如非線必校正的參數，此部分選用的晶片為24LC64。
7.鍵盤接收用戶命令，轉換成相應的鍵值，輸出到微處理器。
8.顯示接收微處理器的輸出的數據，將其顯示，為了降低功耗，此部分用LCD。
9.電源開關打開或關斷主電路板供電電源，此部分用晶片4013，二極體和三級管來實現。
功能說明1.對角度測量測量被測面與水平面之間的角度。
2.角度測量測量兩個被測量之間的角度。
3.斜度測量測量被測面與水平面之間的斜度，公式為H＝L*tan(α)，H＝1000(mm)，-5°≤α≤5°。
4.鎖定可以鎖定某一角度，使顯示值不再變化。
5.自校正此功能可以提高測量的精度，校正測角儀長期使用而出現的誤差。
6.夜光此功能便於夜間測量，便於觀看測量值。
按鍵說明1.[電源開關]鍵2.[絕對/相對]鍵絕對角與相對角切換，在自校準狀態下為自校準功能。
3.[角度/斜度]鍵角度與斜度切換，在自校準狀態下為自校準功能。
4.[鎖定/解鎖]鍵鎖定於解鎖切換。
5.[夜光/校準]鍵夜光開關，長時間接下進入自校準狀態。
本實用新型為條狀式液晶顯示儀，顯示面朝上，它與測量面平行，它外殼的面板上內沒有液晶顯示器8、電源開關10、絕對/相對鍵11、角度/斜度鍵12、鎖定/解鎖鍵13、夜光/校準鍵14。
權利要求1.一種數字式條式測角儀，包括模擬信號輸出的數字式傾角傳感器後續電路，其特徵是後續電路由以下單元電路相連接組成模/數轉換電路(4)，其輸入端與傳感器(3)的輸出端相連接，將模擬信號轉化為數位訊號，輸出端與微處理器(5)連接；微處理器(5)，用來接收處理模擬數據轉換電路的信息機鍵盤輸入信息，轉換成用戶所需要的信息，其輸出端與顯示電路相連；鍵盤輸入電路(7)，用來接收用戶信息，輸出端與微處理器相連接，存儲電路(6)，用來存儲微處理器必要的信息以及用戶信息，其輸入輸出端與微處理器相連；顯示電路(8)，輸入端與微處理器相連接，接收和顯示微處理器的信息；電源監控電路(2)，輸入端與電源(1)相連接，監控電源的電量，並將電量信號傳給微處理器，其輸出端與微處理器相連接。
2.權利要求所述數字式條式測角儀，其特徵是該機外殼為條狀，液晶顯示面朝上與測量面平行，顯示器(8)安裝在外殼(9)面板上，並沒有電源開關(10)與控制鍵(11)、(12)、(13)、(14))。
3.如權利要求1所述的數字式條式測角儀，其特徵是所述的傾角傳感器，能將角度值轉換成電壓值。
4.如權利要求1所述的數字式條式測角儀，其特徵是在A/D轉換器輸入端加了一級RC濾波，A/D的模擬電壓與參考電壓共用一個電壓，並設低電報警電路。
5.如權利要求1所述的數字式條式測角儀，其特徵是顯示器為液晶顯示，所有單元電路均為低功耗電路設計，並設有測量角度、斜角、絕對角度、相對角度功能和自校功能。
專利摘要本實用新型涉及一種數字式條式測角儀，包括模擬信號輸出的數字式傾角傳感器以及以下單元電路模/數轉換電路，其輸入端與傳感器的輸出端相連接，將模擬信號轉化為數位訊號，輸出端與微處理器連接；微處理器，用來接收處理模擬數據轉換電路的信息機鍵盤輸入信息，轉換成用戶所需要的信息，其輸出端與顯示電路相連；鍵盤輸電路用來接收用戶信息，輸出端與微處理器相連接，存儲電路用來存儲微處理器必要的信息以及用戶信息，其輸入輸出端與微處理器相連，顯示電路，輸入端與微處理器相連接，接收和顯示微處理器的信息，電源監控的電路並將電量信號傳給微處理器，其輸出端與微處理器相連接。
文檔編號G01D5/12GK2760509SQ200420069290
公開日2006年2月22日 申請日期2004年11月29日 優先權日2004年11月29日
發明者周業華 申請人:周業華