Cw型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路的製作方法

2023-10-06 06:08:04 2

專利名稱：Cw型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種針對cw型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路。
技術背景目前，電渦流測功機主機的作用是利用電流產生電渦流進而形成電磁力， 給旋轉機械施力的一種特殊裝置，它需要使用應變片式結構的拉壓力傳感器來測量扭矩，因拉壓力傳感器靈敏度低，輸出信號幅度小，大多數針對cw型電渦流測功機拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路是採用直流放大，再由電壓 表以電壓的方式顯示出扭矩值，這種扭矩測量顯示電路的測量誤差較大，不適應目前的測顯精度需求；另外一種扭矩測量顯示電路是採用變送器處理拉 壓力傳感器輸出的模擬信號，然後由A/D轉換器進行A/D轉換，再將轉換後 的數字量送入數據處理單片機中轉化成顯示信號輸出至顯示裝置顯示，這種 扭矩測顯電路多用於矽壓力傳感器的數字處理，其存在的缺點一是經變送器 傳送、A/D轉換器轉換和單片機處理後，在顯示裝置上顯示的扭矩值相對輸入 信號有延時，不能滿足CW系列測功機實時控制的要求，二是測顯精度低，一 般都是八位。 實用新型內容本實用新型的目的是提供一種針對cw型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，以提高測量顯示精度、並實現實時測顯和控制。一種cw型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，包括信號放大及調零/滿量程標定模塊、信號轉換模塊、顯示模塊，其中，信號放大及 調零/滿量程標定模塊的信號輸入端連接拉壓力傳感器的信號輸出端，其信號5輸出端連接信號轉換模塊的信號輸入端，信號轉換模塊的信號輸出端連接顯 示模塊的信號輸入端，其中所述信號轉換模塊包括一雙積分晶片和一單片 機，其中，雙積分晶片的積分信號輸入端連接信號放大及調零/滿量程標定模 塊的信號輸出端，雙積分晶片的積分狀態輸出端輸出信號輸送至單片機的信 號輸入端，單片機的時鐘脈衝輸出端輸出信號分兩路分別輸送至該單片機和 雙積分晶片的時鐘信號輸入端；單片機計算所述積分狀態信號周期內的脈衝 個數並轉化成扭矩顯示信號，傳送至顯示模塊的信號輸入端。所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其中雙積分晶片的積分狀態輸出端與單片機的信號輸入端之間連接有一反相器， 反相器的第一反相輸入端連接雙積分晶片的積分狀態輸出端，反相器的第一 反相輸出端分兩路分別連接第二、第三反相輸入端，第二、第三反相輸出端 合成一路連接至單片機的信號輸入端。所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其中 單片機的時鐘脈衝輸出端連接至該反相器的第四、第五、第六反相輸入端， 反相器的第四反相輸出端連接至該單片機的時鐘信號輸入端，第五、第六反 相輸出端合成一路連接至雙積分晶片的時鐘信號輸入端。所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其中所述顯示模塊包括LED數碼管組；該LED數碼管組是5個8段共陰數碼管，每個數碼管相同段的陽極連接在一起，分別通過一限流保護電阻與單片機的 各段碼信號輸出端一一對應連接，單片機的各片選信號輸出端通過一用於放 大片選信號以驅動數碼管的集成陣列塊相應連接在對應數碼管的共陰極。所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其中-單片機的鍵盤接口還連接有矩陣式鍵盤電路，其包括SET、 ▲、 T、 END四個 按鍵，SET鍵通過數據線連接在單片機的第二行線接口與第一列線接口之間， A鍵通過數據線連接在單片機的第一行線接口與第一列線接口之間、V鍵通過數據線連接在單片機的第二行線接口與第二列線接口之間、END鍵通過數據 線連接在單片機的第一行線接口與第一列線接口之間；單片機的第一、第二 列線分別通過一上拉電阻連接到相應電源上。所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其中 單片機的通訊接口連接有一用於與PC機通訊的通訊轉換晶片。所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其中信號放大及調零/滿量程標定模塊中包括順次連接的拉/壓轉換器、直流放大 器和調零/滿量程標定部分，其中，拉/壓轉換器輸入端連接拉壓力傳感器的 信號輸出端，調零/滿量程標定部分輸出端連接所述信號轉換模塊中雙積分晶片的積分信號輸入端；所述調零/滿量程標定部分包括一運算放大器，其同相 輸入端連接調零電路，其反相輸入端與輸出端之間連接一滿量程標定電路調零電路包括一調零電位器，其可調端子連接所述運算放大器的同相輸入端，其兩端分別接入電源與地之間並分別接設有穩壓電路；滿量程標定電路中串 接有量程粗調電位器和量程細調電位器。所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其中信號放大及調零/滿量程標定模塊中還包括一精密基準電壓源，連接在拉壓力 傳感器的電源輸入端。所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其中該扭矩測量顯示電路還包括對供電電源的輸出電壓濾波的濾波電路，該濾波 電路由四個電容構成，其中，兩個電容首尾串接構成的串接線路並聯在電源 的正負極之間，另兩個電容首尾串接構成的串接線路並聯在電源的正負極之 間，相串接的兩電容的中間接點均接地。本實用新型採用上述技術方案將達到如下的技術效果本實用新型的cw型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路先由信號放大及調零/滿量程標定電路對電路調零、標定待測的量程，拉壓力傳感器感測到的扭矩信號先經其進行精密放大後送入信號轉換模塊中；信號轉 換模塊的雙積分晶片對輸入的扭矩模擬信號進行A/D轉換和積分、反積分， 將積分狀態信號輸送到單片機的輸入端，單片機根據設定的時鐘脈衝對積分 狀態信號周期進行計數，將計得的數值轉換成對應的扭矩顯示信號輸送至顯 示模塊實時顯示；本實用新型採用對扭矩模擬信號進行積分再對積分周期以 固定脈衝計數的方法，誤差小，測量結果更為精確，另外，單片機與雙積分 晶片處理速度快、延時很小且其時鐘信號同步，可實現實時測顯和控制。信號放大及調零/滿量程標定模塊中的拉/壓轉換器起拉壓轉換的作用， 當扭矩信號電壓為負時，壓下該轉換器，相當於改變了輸出電壓的極性，顯示 的扭矩值就恆為正，不需更改電路焊線，使用方便；另外，信號放大及調零/滿量程標定模塊中的精密基準電壓源，對拉壓力 傳感器提供穩定的電壓，避免電源中的幹擾信號影響拉壓力傳感器的輸出， 從源頭上保證測顯信號的精確性。濾波電路可將供電電源的輸出電壓中存在 的幹擾雜波濾除，避免其影響測顯信號，提高測顯精確性。

圖1為一種CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路。
具體實施方式
實施例一種CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，包括信號 放大及調零/滿量程標定模塊、信號轉換模塊、顯示模塊，其中，信號放大及 調零/滿量程標定模塊的信號輸入端連接拉壓力傳感器的信號輸出端，其信號 輸出端連接信號轉換模塊的信號輸入端，信號轉換模塊的信號輸出端連接顯 示模塊的信號輸入端；所述信號轉換模塊包括一雙積分晶片和一單片機，其 中，雙積分晶片的積分信號輸入端連接信號放大及調零/滿量程標定模塊的信 號輸出端，雙積分晶片的積分狀態輸出端輸出信號輸送至單片機的信號輸入端，單片機的時鐘脈衝輸出端輸出信號分兩路分別輸送至該單片機和雙積分 晶片的時鐘信號輸入端；單片機計算所述積分狀態信號周期內的脈衝個數並 轉化成扭矩顯示信號，傳送至顯示模塊的信號輸入端。 具體電路如圖l所示信號放大及調零/滿量程標定模塊由精密基準電壓源1N1、直流放大器 1N2、運算放大器1N3等組成，精密基準電壓源1N1為REF02精密電壓基準， 輸出電壓為5V士0.001V，溫度穩定性《8.5X10—7°C，為應變片式拉壓力傳感 器提供一個溫度係數非常好，電壓值精度高的橋壓，避免對應變片式拉壓力 傳感器的輸出信號產生幹擾；直流放大器1N2是直流儀表用放大器INA114， 它不需要外接失調電路就可獲得很高的精度，需外接元件少，增益可在 1-10000之間可調，具有很高的共模抑制比和很低的失調電壓及漂移電壓，其 正負輸入端7腳、4腳具有士40V的內部保護電路，能在士2.25V電源下工作， 最適應進行橋式放大，應變片拉壓力傳感器的輸出信號經拉壓轉換器由直流 放大器1N2的正極輸入接腳3腳、負極輸入接腳2腳進入，經放大後再經由 分壓電阻1R8送入運算放大器1N3的反相輸入端2腳；直流放大器1N2的1 腳和8腳間串接的1R1用於設定其放大倍數。直流放大器1N2的正極輸入接 腳3腳、負極輸入接腳2腳與地之間分別串接的電容1C1和1C2用於濾波， 其能對由應變片式拉壓力傳感器傳送過來的電氣幹擾起到抑制作用，從而提 高電路的抗幹擾能力。拉/壓轉換器S8是一個雙刀雙置開關，起拉壓轉換的作用，當扭矩信號 電壓為負時，壓下該轉換器S8，相當於接在IN2放大器同相端3腳上的傳感器 輸出信號的負極性端接到了接在IN2放大器反相端2腳上，接在IN1放大器 同相端3腳上就改變為傳感器輸出信號的正極性端，經過放大就可改變輸出 電壓的極性。顯示的扭矩值就會恆為正，再不用去更改電路的焊線了，極大 的方便了用戶使用。運算放大器1N3及外圍電路用於調零、滿量程標定和對直流放大器1N2 輸出的信號再次放大。運算放大器1N3採用高精度放大器OP07EP，其同相輸 入端3腳連接調零電路，其反相輸入端2腳與輸出端6腳之間的反饋電路用 於標定滿量程；調零電路包括一調零電位器1R6，其可調端子通過分壓電阻 1R7連接所述運算放大器1N3的同相輸入端3腳，其一端通過分壓電阻1R5和 1R3連接+15V電源，另一端通過分壓電阻1R4、 1R2接地，其中，分壓電阻1R5 和1R3的中間接點連接一穩壓管Zl的負極，穩壓管Zl正極接地，用於為調 零電位器1R6的正電壓進行穩壓，分壓電阻1R4和1R2的中間接點連接一穩 壓管Z2的正極，穩壓管Z2的負極接地，用於為調零電位器1R6的負電壓進 行穩壓，當調零需要正電壓時電位器1R6向穩壓管Z1方向移動；調零需要負 電壓時電位器1R6向穩壓管Z2方向移動。穩壓器Z1、 Z2採用型號為2DW232， 具有很高的溫度穩定性，保證運算放大器1N3同相輸入端電位不受溫度等相 關因數的影響而保持零位的穩定。滿量程標定電路也即該運算放大器1N3的反饋電路，其實由反饋電阻1R10 與量程粗調電位器1R9和量程細調電位器1R12串接而成，調節電位器1R9和 1R12從而調整反饋量，實現量程的標定。當應變片式拉壓力傳感器滿載時， 可調節電位器1R9和1R12改變運算放大器1N3的放大倍數使其6腳輸出電壓 為5. OOO士O. 003V，這樣就實現了本實施例中要求的量程標定。另外，該運算放大器1N3的反相輸入端2腳與輸出端6腳之間串接有一 濾波電容1C3，用於濾出反饋電路上的雜波；運算放大器1N3的輸出端6腳上 還連接有由電阻1R11和電容1C4構成RC匹配電路，用於防止輸出信號在輸 出給後級電路時出現幹擾；四個電容1C5、 IC6、 IC7、 1C8構成的濾波電路連 接在士15V電源的輸出端與後級電路之間，用於對土15V電源進行濾波，其中 電容1C5、 1C7首尾串接，電容1C6、 1C8首尾串接，兩串接線路分別並聯在 士15V電源正負極之間，且兩個相串接的電容的中間接點均接地，該濾波電路可將土15V電源中的幹擾雜波濾除，避免其幹擾信號調零及滿量程標定模塊中 各器件的輸出。運算放大器1N3的輸出端6腳輸出的0-2v的模擬信號經過C7、 C9兩個 電容濾波後，輸送到雙積分晶片N4的被測信號正輸入端(IN+) 10腳、負輸 入端(IN-) 9腳。雙積分晶片N4採用ICL7135雙斜積分式4位半單片A/D轉 換器，其基準電壓端2腳通過穩壓管N3保證穩定的基準電壓，其中，該穩壓 管N3是三腳穩壓管TL431，它可以保持兩端電壓的穩定，其輸出端接地，輸 入端通過電阻R14和濾波電容C5連接+5V電源，地端連接在相串聯的電位器 R16和電阻R19的中間接點；電位器R16的另一端連接雙積分晶片N4的基準 電壓端2腳，其可調端子連接在穩壓管N3的輸入端，電阻R19的另一端接地， 通過調節電位器R16的可調端子，使穩壓管N3的輸入端U0點電壓為穩定的 +5V，為雙積分晶片N4提供基準電壓。另外，穩壓管N3上輸入端、地端之間 並聯一電容器C6，主要是為了保證UO點電壓的穩定性。雙積分晶片N4的6腳緩衝輸出端連接積分電阻R2、積分器/比較器反相 輸入端連接自零電容Cll， 4腳積分輸入端連接積分電容C12與積分電阻Rl、 二極體V1串聯電路的並聯接點，積分電阻R1自由端接地，積分電阻R2、自 零電容Cll與積分電容C12的自由端連接。積分電容C12和積分電阻Rl與雙 積分晶片N4量程有關，選用時必須滿足以下要求 Rl二滿度電壓/20mA C12=1000 X T/積分器輸出擺幅 T二l/fclkfclk就是ICL7135晶片的時鐘頻率， 一般可以選擇250kHz， 166kHz， 125kHz和100kHz，優選值為125kHz，此時ICL7135晶片的轉換速率為3次/ 秒。雙積分晶片N4 (ICL7135)是採用CMOS工藝製作的單片A/D轉換器，每個轉換周期分為3個階段自動調零階段，被測電壓積分階段，對基準電壓進 行反積分階段；其被測信號正、負輸入端10腳、9腳接到輸入被測模擬電壓信號後，晶片ICL7135先進行自動調零，然後對被測電壓進行積分和對基準 電壓進行反積分，在進行積分時，晶片ICL7135的21腳BUSY忙狀態輸出端 輸出正電平，該正電平信號經六反相器N5(本實施例採用型號為CC4069)的一 個反相輸入端13腳進入，反相後經對應的輸出端12腳輸出，該輸出信號分 兩路分別送入另外兩反相輸入端9、 11腳，經對應的輸出端8、 10腳輸出後 合成一路送入單片機N1 (採用PIC16F877)的信號輸入端33腳，由該單片機 將該信號的周期轉換成扭矩值信號輸送到後級顯示板上；單片機對該信號周 期的轉換是先用固定周期的脈衝對該信號周期進行計數，再將計得的數值轉 換成輸送到顯示板上驅動相應的數碼管發光的信號；為保證雙積分晶片N4與 單片機N1的時鐘信號同步，單片機N1由其脈衝輸出端16腳輸出頻率為250kHz 的脈衝信號，經六反相器的另三個反相輸入端1、 3、 5腳輸入，相應的輸出 端2腳與單片機N1自身的一定時器輸入端15腳連接，另兩個輸出端2、 4腳 輸出的信號合成一路加強信號送入雙積分晶片N4的時鐘輸入端22腳，當單 片機N1的33腳接收到該積分狀態正電平信號後，其16腳輸出時鐘脈衝，使其自身定時計數器開始對該正電平信號周期內的脈衝計數，定時計數器在AD 轉換周期的BUZY上升沿(即積分階段INT開始時)開始計數，在BUZY下降 沿(即反積分階段DE結束時)結束，之前通過對單片機輸出脈衝周期的設定， INT的階段的脈衝個數是10001。這樣，將總計數值減去10001就得到了 DE 階段的脈衝個數，再對DE階段的脈衝個數進行計算，得到反積分時間從而得 到了扭矩模擬信號的實際值。這裡對DE階段的脈衝個數進行計算是根據雙積 分晶片N4 (ICL7135)的特性，其工NT階段的時長固定，DE階段的時長與輸 入其的被測電壓模擬量大小成正比，設置單片機N1(PIC16F6877)，將總的積 分階段的時長設為40001個時鐘脈衝，INT階段的時長設為10001個時鐘脈衝，被測電壓模擬量為IV時，INT+DE階段脈衝個數為10001個，被測電壓模擬量 為5V時，INT+DE階段脈衝個數為40001個，用30000個脈衝個數對1 5V之間的被測電壓模擬量標定，測顯精確度大為提高；單片機對測得的脈衝個數 轉化成扭矩顯示信號，控制其段碼信號輸出端RD0 RD7和片選信號輸出端RC5、 RA1、 RAO、 RB7、 RB6 (片選信號還通過集成塊N5放大)驅動顯示板上的5個 8段共陰數碼管顯示相應的扭矩值。雙積分晶片N4 (ICL7135)的23腳(POL負極性信號輸出端)與單片機 Nl (PIC16F877)的6腳(1/0口)連接，主要用於提供扭矩信號的極性(目前 暫時未用)。單片機PC16F877具有兩個CCP (輸入捕捉/輸出比較/脈寬調製)模塊， 每一個模塊中都包含有一個16位可讀/寫的寄存器，這個寄存器既作為16位 輸入捕捉寄存器，又作為16位輸出比較寄存器，還作為脈寬調製P麗輸出信 號的佔空比設置主、從寄存器。CCP模塊共有3種工作方式，這裡就利用CCP2模塊的脈衝寬度調製工作 方式為雙積分晶片ICL7135和單片機自身提供工作時鐘，同時再通過對脈衝 進行計數從而計算出被測模擬量(扭矩值)。具體方法如下(1)通過把CCP2控制寄存器CCP2C0N的CCP2M3 CCP2M0賦值為llxx， 使CCP2工作在脈寬調製模式下；啟用片內定時計數器TMR2，把預分頻比設置 為l: 1;向TMR2周期寄存器PR2中寫入數值；向10位脈寬寄存器CCPR1L: CCP1C0N〈5: 4〉中寫入值，設頂脈寬。通過以上的的初始化設置，CCP2就可以 產生P麗信號了。P麗的周期公式為P麗周期^ (PR2+1) X4T艦X (TMR2預分頻值)其中T。sc為時鐘脈衝周期。P麗輸出信號的公式為P麗脈寬二 CCPR1L: CCP1C0N〈5: 4〉XT。SCX (TMR2的預分頻值) 10位脈寬寄存器由CCPR1L和CCP1C0N的4、 5位組成。 (2) CCP2模塊的脈衝輸出端為16腳，將其通過六反相器6 (CC4069) 分成兩路分別連接在雙積分晶片N4 (ICL7135)的時鐘輸入端CLK (22腳)和 單片機N1(PC16F877)定時計數器一的震蕩輸入端(1腳)；把雙積分晶片N4 (ICL7135) 21腳輸出的積分狀態BUZY信號通過六反相器6 (CC4069)接入 PC16F877外部中斷輸入端INT (33腳)；雙積分晶片N4 (ICL7135)的電壓正 負極性信號輸出端POL (23腳)接至PC16F877輸入端RA4 (6腳)。把單片機N1(PC16F877)的定時計數器一TMR1設置為計數器方式。如圖2 所示，在INT+DE階段BUSY信號為正值，定時計數器一 TMR1在BUZY信號上 升沿開始計數，BUZY信號下降沿結束。通過之前對脈衝周期的設定，INT階 段的脈衝個數是10001。這樣，將總個數減去10001就得到了 DE階段的脈衝個數，再對脈衝個數進行計算，得到反積分時間從而得到模擬信號的實際值。 並聯在單片機N1的13、 14腳(時鐘信號輸入正、負接腳)間的晶振XTAL， 為單片機N1工作提供標準時鐘，其正負兩端分別對應連接一電容器C18、 C17 的一個接腳，電容器C17、 C18的另一接腳接地，電容器C17、 C18是XTAL的 起振電容，保證晶振XTAL正常工作。為了與計算機進行數據交換，在單片機的10腳(CS片選控制或模擬輸入 端)、26腳(RX/DT異步發送或SPI同步時鐘端)、25腳(TX/CK異步接受或 SPI同步數據端)分別連接通信轉換晶片N2 (MAX485)的2腳(RE數據輸出 R0的使能端)和3腳(DE數據輸入DI的使能端)、1腳(數據輸出R0端)、4 腳(數據輸入端DI)相連，組成從動異步通信方式，RE腳(2腳)為R0 (1 腳)的使能端，低電平時選通R0，輸出有效；DI腳(4腳)為數據輸入端， 它將TTL電平的數據轉換為差模信號VAB，並由A、 B兩腳輸送出去，DE是DI，數據輸出有效。A腳(MAX485模塊的6腳)、B腳(MAX485 模塊的7腳)兩腳既是信號輸入端，同時也是信號輸出端，關鍵是由使能端 RE、 DE的電平來決定。為了控制方便，將RE、 DE兩端連在一起，由單片機的 1/0埠RE2 (10腳)進行控制，單片機RE2埠輸出高電平時MAX485模塊 的DI腳輸出的數據有效，低電平時RO腳數據輸出有效。從而實現了與PC機 的半雙工的RS-485通信。上拉電阻R18、 R17—端分別接入+5V電源，另一端分別對應接入單片機 Nl的lt (晶片間串行同步傳輸總線)通信接口 23腳(SDA/SDI-I2C數椐I/0 線或SPI通信數據輸入端)、18腳(SCL/SCK-it或SPI方式同步串行時鐘輸 入/輸出)，用於晶片間串行同步全雙工數據傳輸，以方便地構成多機系統和 外圍器件擴展系統。顯示板上具有5個8段共陰數碼管LED1-LED5， 8段共陰數碼管就是8個 陰極連接在一起的發光二極體。單片機N1的埠組24腳RC5、 3腳RA1、 2 腳RAO、 40腳RB7、 39腳RB6的輸出信號通過達林頓集成陣列塊N5 (本實施例 採用MC1413)放大後分別接入8段共陰數碼管的共陰極，作為驅動8段共陰數 碼管的片選信號。單片機N1的另一輸出埠組RD0 RD7 (分別對應30腳、29 腳、28腳、27腳、22腳、21腳、20腳、19腳)分別通過限流保護電阻R6、 R7、 R8、 R9、 RIO、 Rll、 R12、 R13與8段共陰數碼管的同段陽極連接，用於 在相應數碼管被對應片選信號選通時，向其輸出段碼信號驅動其發光，從而 顯示相應的扭矩值。顯示板上設置有四個按鍵，分別為SET (圖2中的SW0鍵)、▲(圖2中 的SW1鍵)、T (圖2中的SW2鍵)、END (圖2中的SW4鍵)，通過鍵盤電路 與單片機的鍵盤接口連接SET鍵通過數據線連接在PIC16F877單片機的第二 行線接口 RB2與第一列線接口 RB4之間，A鍵通過數據線連接在PIC16F877 單片機的第一行線接口 RB1與第一列線接口 RB4接口之間、V鍵通過數據線連接在PIC16F877單片機的第二行線接口 RB2與第二列線接口 RB5接口之間、 END鍵通過數據線連接在PIC16F877單片機的第一行線接口 RB1與第二行線接 口RB5接口之間；利用單片機的鍵盤接口 RB1、 RB2、和RB4、 RB5直接擴展為 矩陣式鍵盤，其中，接口 RB4 (PIC16F877的37腳引出線)、RB5 (PIC16F877 的38腳引出線)分別為第一、第二列線，接口RB1 (PIC16F877的34腳引出 線)、RB2 (PIC16F877的35腳引出線)分別為第一、第二行線。RB1行線上 連有END、 A兩按鍵，RB2行線上連有SET、 T兩按鍵。列線通過上拉電阻R22、 R23連接到+5V電源上，因此當無鍵按下時，列線RB4，RB5均為高電平；當行 線RB1、 RB2分別輸出低電平時，有鍵按下，相應的列線RB4或RB5上會出現 低電平，根據此原理，單片機N1(PIC16F877)對整個鍵盤進行掃描，不斷輪流 對行線置低電平，然後檢查列線輸入狀態，確定按鍵情況。如圖2，在確定有 鍵按下後，先把行線RB1置為低電平，行線RB2置為高電平，再讀入列線RB4、 RB5的值:若RB5為"1"， RB4為"0"，則END鍵按下;若RB5為"0"， RB4 為"1"，則SET鍵按下;若RB4、 RB5皆為"1"，則證明按下的鍵不在該行， 應進行下一行的掃描；進行下一行掃描時，置RB1為高電平，RB2為低電平， 判斷方法同上；舉例如下當需要設定扭矩上限值時，按壓下"SET"鍵，直 至最高位顯示"H"，再壓下"▲"(加)或"T"(減)鍵輸入應標定的扭矩 值，然後按"END"鍵確認，扭矩值的工程量滿量程就標定好了；當按下"SET" 鍵時，如果最高位顯示"L"表示扭矩下限值，"F"表示電壓上限值，"r" 表示電壓零位，"P"表示小數點位數，"S"表示循環次數。各個參數具體標 定方法跟扭矩上限值設定方法相同。為了保證電源的純淨，整個電路工作在穩定的環境中，在士5V電源和± 15V電源的輸出端與後級電路之間均設置有濾波電路，±5V電源輸出端的濾 波電路由電容C1、 C2、 C3、 C4構成，其中電容C2與C3首尾串接，電容Cl 與C4首尾串接，上述串接線路分別並聯在土5V電源正負極之間，兩相串接電容的中間接點均接地，該濾波電路可將士5V電源中的幹擾雜波濾除，避免其 幹擾信號轉換模塊中各晶片的輸出信號；另外，信號轉換模塊中，雙積分芯 片N4的正負電源接腳11腳、1腳與地之間還分別連接有一去耦電容C8、 C13， 六反相器的正電源接腳14腳與地之間連接有一去耦電容C14，單片機N1的電 源正極接腳32腳與地之間還連接有由去耦電容C15、 C16並聯構成的去耦電 路，達林頓集成陣列塊N5 (MC1413)的電源正極接腳9腳與地之間連接有一去 耦電容C19。
權利要求1、一種CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，包括信號放大及調零/滿量程標定模塊、信號轉換模塊、顯示模塊，其中，信號放大及調零/滿量程標定模塊的信號輸入端連接拉壓力傳感器的信號輸出端，其信號輸出端連接信號轉換模塊的信號輸入端，信號轉換模塊的信號輸出端連接顯示模塊的信號輸入端，其特徵在於所述信號轉換模塊包括一雙積分晶片和一單片機，其中，雙積分晶片的積分信號輸入端連接信號放大及調零/滿量程標定模塊的信號輸出端，雙積分晶片的積分狀態輸出端輸出信號輸送至單片機的信號輸入端，單片機的時鐘脈衝輸出端輸出信號分兩路分別輸送至該單片機和雙積分晶片的時鐘信號輸入端；單片機計算所述積分狀態信號周期內的脈衝個數並轉化成扭矩顯示信號，傳送至顯示模塊的信號輸入端。
2、 如權利要求1所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯 示電路，其特徵在於雙積分晶片的積分狀態輸出端與單片機的信號輸入端之 間連接有一反相器，反相器的第一反相輸入端連接雙積分晶片的積分狀態輸出 端，反相器的第一反相輸出端分兩路分別連接第二、第三反相輸入端，第二、 第三反相輸出端合成一路連接至單片機的信號輸入端。
3、 如權利要求2所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯 示電路，其特徵在於單片機的時鐘脈衝輸出端連接至該反相器的第四、第五、 第六反相輸入端，反相器的第四反相輸出端連接至該單片機的時鐘信號輸入端， 第五、第六反相輸出端合成一路連接至雙積分晶片的時鐘信號輸入端。
4、 如權利要求1至3任一項所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的 扭矩測量顯示電路，其特徵在於所述顯示模塊包括LED數碼管組；該LED數 碼管組是5個8段共陰數碼管，每個數碼管相同段的陽極連接在一起，分別通 過一限流保護電阻與單片機的各段碼信號輸出端一一對應連接，單片機的各片 選信號輸出端通過一用於放大片選信號以驅動數碼管的集成陣列塊相應連接在對應數碼管的共陰極。
5、 如權利要求4所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯 示電路，其特徵在於單片機的鍵盤接口還連接有矩陣式鍵盤電路，其包括SET、 ▲ 、 T、 END四個按鍵，SET鍵通過數據線連接在單片機的第二行線接口與第一 列線接口之間，A鍵通過數據線連接在單片機的第一行線接口與第一列線接口 之間、V鍵通過數據線連接在單片機的第二行線接口與第二列線接口之間、END 鍵通過數據線連接在單片機的第一行線接口與第一列線接口之間；單片機的第 一、第二列線分別通過一上拉電阻連接到相應電源上。
6、 如權利要求4所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯 示電路，其特徵在於單片機的通訊接口連接有一用於與PC機通訊的通訊轉換 晶片。
7、 如權利要求4所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯 示電路，其特徵在於信號放大及調零/滿量程標定模塊中包括順次連接的拉/ 壓轉換器、直流放大器和調零/滿量程標定部分，其中，拉/壓轉換器輸入端連 接拉壓力傳感器的信號輸出端，調零/滿量程標定部分輸出端連接所述信號轉換 模塊中雙積分晶片的積分信號輸入端；所述調零/滿量程標定部分包括一運算放 大器，其同相輸入端連接調零電路，其反相輸入端與輸出端之間連接一滿量程 標定電路調零電路包括一調零電位器，其可調端子連接所述運算放大器的同 相輸入端，其兩端分別接入電源與地之間並分別接設有穩壓電路；滿量程標定 電路中串接有量程粗調電位器和量程細調電位器。
8、 如權利要求7所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯 示電路，其特徵在於信號放大及調零/滿量程標定模塊中還包括一精密基準電 壓源，連接在拉壓力傳感器的電源輸入端。
9、 如權利要求8所述的CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯 示電路，其特徵在於該扭矩測量顯示電路還包括對供電電源的輸出電壓濾波的濾波電路，該濾波電路由四個電容構成，其中，兩個電容首尾串接構成的串 接線路並聯在電源的正負極之間，另兩個電容首尾串接構成的串接線路並聯在 電源的正負極之間，相串接的兩電容的中間接點均接地。
專利摘要一種CW型電渦流測功機上拉壓力傳感器的扭矩測量顯示電路，其信號放大及調零/滿量程標定模塊的信號輸入端連接拉壓力傳感器的信號輸出端、信號輸出端連接信號轉換模塊的信號輸入端，信號轉換模塊的信號輸出端連接顯示模塊的信號輸入端，所述信號轉換模塊包括一雙積分晶片和一單片機，其中，雙積分晶片的積分信號輸入端連接信號放大及調零/滿量程標定模塊的信號輸出端，雙積分晶片的積分狀態輸出端輸出信號輸送至單片機的信號輸入端，單片機的時鐘脈衝輸出端輸出信號分兩路分別輸送至該單片機和雙積分晶片的時鐘信號輸入端；單片機計算所述積分狀態信號周期內的脈衝個數並轉化成扭矩顯示信號，實時傳送至顯示模塊的信號輸入端。
文檔編號G01L3/00GK201110790SQ20072017504
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月4日 優先權日2007年12月4日
發明者嚴世寶, 劉仁傑, 姚新周, 孫勇湘, 楊敬偉, 王鳳魁, 趙大為 申請人:凱邁(洛陽)機電有限公司