專利名稱：數(shù)字式長度測量器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種釆用光學(xué)方法為特征的計量設(shè)備，進(jìn)一步涉 及一種數(shù)字式長度測量器。
背景技術(shù)：
隨著社會的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)在人們生活中的作用越發(fā)重要。 我們知道，科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)是物理信號的有效、及時和高精度的測量。 一切科學(xué)活動和科學(xué)研究都建立在此基礎(chǔ)之上，長度是我們平時涉及 到最頻繁的物理量之一，所以如何能夠快速準(zhǔn)確的測量出長度變得非 常重要。隨著科技的發(fā)展，我們已經(jīng)有了許多高精度，徼距離，大量 程測量的高科技測量儀器，比如納米測量儀，激光測量儀，光學(xué)測量 儀等。但是這些測量儀器成本很髙，大都用于很高精度的實(shí)驗(yàn)或研究 過程中，在一般的基礎(chǔ)測量過程中，不可能得到普遍的應(yīng)用。在我們 平時進(jìn)行一般測量時，以往的測量儀器雖然能滿足基本的要求，但是
存在以下不足(1)我們測量時遇到的距離跨度有時會很大，從幾厘 米到上百米，以往的測量儀器很難同時滿足高精度和大的測量范圍； (2)對于中長距離的測量，以往的測量儀器體積大，較重，測量人 員在使用時攜帶很不方便；(3)以往的測量儀器大多將刻度直接標(biāo)在 測量儀器上，隨著使用時間的增長，刻度會磨損，影響讀數(shù)。加上生 產(chǎn)時的誤差存在，會使得長距離測量儀器的精度降低；(4)以往的測 量儀器，如皮尺、直尺等，測量儀器的材料柔性都不是很好，體積較 大，所以只適合測量直線距離，再多折線，曲線，和不規(guī)則周長測量 時都很不方便，且精度大大降低。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種成本低，攜帶方便，精度較髙， 可量范圍較大，易于讀數(shù)，可以測量折線，曲線，和不規(guī)則周長的測 量儀器。
本實(shí)用新型涉及的測量器包括外殼l,設(shè)在外殼頂部的顯示裝 置2,設(shè)在外殼1內(nèi)部的電源電源模塊13，設(shè)在外殼1內(nèi)部的線軸 5,與線軸端部相連并可隨線軸一起轉(zhuǎn)動的把手3,纏繞在線軸上的 測量線12,信號采集裝置6，接收脈沖信號的信號處理單元16，信 號處理單元16的輸入端與信號釆集裝置6的輸出端相連，信號處理
單元16的輸出端與顯示裝置2的輸入端相連。
上述信號釆集裝置6包括與測量線摩擦接觸的滑輪11，在滑 輪11帶動下旋轉(zhuǎn)的齒形盤，在齒形盤轉(zhuǎn)動時發(fā)出脈沖信號的光柵傳 感器IO。
上述信號處理單元16包括脈沖整形電路7,將光柵傳感器輸 出的脈沖整形為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號；脈沖識別電路8,判斷信號是放線 還是收線產(chǎn)生的脈沖；微處理器9，對脈沖信號的計數(shù)，計算出測量 的距離值。
上述脈沖整形電路7由施密特觸發(fā)器構(gòu)成；上述脈沖識別電路8 由兩個D觸發(fā)器構(gòu)成；上述微處理器9為單片機(jī)。
上述顯示裝置2可以是LED或LCD。
為了攜帶和搡作方便，進(jìn)一步還可以包括位于測量線末端的拉 環(huán)4，位于外殼上的數(shù)據(jù)存儲/讀取裝置按鍵14和電源開關(guān)按鍵15。
為了防止測量線脫離滑輪11，還可以包括一個位于在測量線12 與滑輪ll之間的橡膠墊，對測量線12進(jìn)行預(yù)夾緊，使測量線12不 會脫離滑輪11。
測量時，通過放線收線的動作，帶動齒盤轉(zhuǎn)動，光柵傳感器發(fā)出 脈沖信號，輸出至信號處理單元，經(jīng)脈沖整形電路變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的方波信 號，通過脈沖識別電路判斷出是放線還是收線產(chǎn)生的脈沖，將脈沖信 號輸入微處理器，微處理器通過對脈沖信號的計數(shù)，計算出測量的距 離值，顯示單元的輸入端與信號處理電路相連，用以顯示測量得到距 離值。
本實(shí)用新型所涉及的數(shù)字式長度測量器具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 能夠自動，實(shí)時的顯示所測的距離值，并采用光柵傳感器 測量齒盤的轉(zhuǎn)動，然后換算出相應(yīng)的距離值，有很高的精度。
(2) 本實(shí)用新型所使用的測量線可以隨意彎曲，使得該測量器 不僅可以測量直線長度，還可用于非直線，不規(guī)則周長等的測量。


下面參照附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說明。 其中
圖i是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖2是本實(shí)用新型的原理框圖3是本實(shí)用新型的傳感器信號采集電路原理圖;
圖4是本實(shí)用新型的脈沖整形電路原理圖5是本實(shí)用新型的信號識別電路原理具體實(shí)施方式
對照圖1，數(shù)字式長度測量器包括外殼1，設(shè)在外殼頂部的顯 示裝置2，設(shè)在外殼l內(nèi)部的電源15,設(shè)在外殼1內(nèi)部的線軸5，與
線軸端部相連并可隨線軸一起轉(zhuǎn)動的把手3，纏繞在線軸上的測i線 12，信號采集裝置6，接收脈沖信號的信號處理單元16，信號處理單 元16的輸入端與信號采集裝置6的輸出端相連，信號處理單元16的 輸出端與顯示裝置2的輸入端相連；位于測i線末端的拉環(huán)4，位于 外殼1頂端的數(shù)據(jù)存儲/讀取裝置按鍵14和電源開關(guān)按鍵15，位于 測量線12與滑輪11之間的橡膠墊，對測量線12進(jìn)行預(yù)夾緊，使測 量線不會脫離滑輪。
對照圖2，信號釆集電路主要由光柵傳感器組成，光柵傳感器采 集到的距離信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號后傳遞給施密特觸發(fā)器。施密特 觸發(fā)器將數(shù)字脈沖信號進(jìn)行整形，整形以后的脈沖信號變成標(biāo)準(zhǔn)的方 波信號傳送到D觸發(fā)器上。D觸發(fā)器根據(jù)方波信號判斷是收線還是放
線，當(dāng)放線時，D觸發(fā)器的收線脈沖信號將被屏蔽，放線信號打開 (CDl-0， CD2-1)，當(dāng)收線時，觸發(fā)器上的放線信號將屏蔽，收線信 號打開(CD1-1， CD2-0)。 D觸發(fā)器通過兩個外部終端將信號傳送給 單片機(jī)。單片機(jī)分別記錄收線和放線脈沖實(shí)現(xiàn)對脈沖個數(shù)的加減記 數(shù)，將脈沖個數(shù)換算成實(shí)際長度存儲到存儲器中并經(jīng)過LED七段顯示 器將實(shí)際距離顯示出來。上述的光柵傳感器，施密特觸發(fā)器，D觸發(fā) 器，單片機(jī)，數(shù)碼顯示器等均可在巿場上購買相應(yīng)的芯片或模塊，在 此不做詳細(xì)描述。
對照圖3,傳感器信號采集電路實(shí)現(xiàn)將距離信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖 信號，以供CPU運(yùn)算處理，傳感器采用光柵傳感器，在拉線和收線過 程中，碼盤會分別向兩個方向旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)的光柵傳感器會發(fā)出兩個方 向的數(shù)字脈沖信號。輸出脈沖個數(shù)為碼盤旋轉(zhuǎn)過的齒數(shù)，將一個齒旋
轉(zhuǎn)所走的距離與傳感器采集到的齒數(shù)相乘即為實(shí)際測量的距離。每輸
出一個脈沖，發(fā)光二極管觸發(fā)反接著的兩個JFET,產(chǎn)生兩路相反的 脈沖信號傳遞給施密特觸發(fā)器。當(dāng)正轉(zhuǎn)時，0UT1輸出正信號，0UT2 輸出反信號；當(dāng)反轉(zhuǎn)時，0UT1輸出反信號，0UT2輸出正信號。
對照圖4，兩個施密特觸發(fā)器，其接線方式相同。施密特觸發(fā)器 屬于電平觸發(fā)，對于緩慢變化的信號仍然適用。當(dāng)輸入信號達(dá)到某一 電壓值時，輸出電壓會發(fā)生突變。所以該觸發(fā)器的作用是將信號采集 裝置輸出的脈沖信號進(jìn)行整形，把脈沖信號變成標(biāo)準(zhǔn)的方波，同時濾 除干擾信號。
對照圖5，本實(shí)用新型的信號識別電路原理如下施密特觸發(fā)器 將經(jīng)過整形的方波信號傳送給D觸發(fā)器。當(dāng)收線時，IN1有效時，使 得U3A輸入時鐘脈沖信號有效，U3A開始工作，0UT1輸出有效信號， 從而單片機(jī)產(chǎn)生INTO中斷，IN1有效時同時給U3B的CD端置位，使 得U3B清零，不能工作；當(dāng)收線時，IN2有效時，使得U3B輸入時鐘 脈沖信號有效，U3B開始工作，0UT2輸出有效信號，從而單片機(jī)產(chǎn) 生INT1中斷，IN2有效時同時給U3A的CD端置位，使得U3B清零， 不能工作。
本實(shí)用新型的徵處理器運(yùn)行的主程序流程如下上電復(fù)位后，首 先初始化微處理器，中斷，輸入接口，輸出接口和LED顯示。然后判 斷是否有中斷信號輸入，如果沒有信號輸入，則等待。如果有中斷的 信號輸入，則判斷是正向脈沖還是反向脈沖。(正向脈沖對應(yīng)拉線過 程，反向脈沖對應(yīng)收線過程)然后對脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，每收到一個 正向脈沖計數(shù)值加l，每收到一個反向脈沖計數(shù)值減1。然后根據(jù)得 到計數(shù)值，換算成實(shí)際的距離測量值，并判斷是否超出測量范圍，最 后將測得的距離值用LED顯示出來。
權(quán)利要求1、一種數(shù)字式長度測量器，其特征在于，包括外殼(1)，設(shè)在外殼頂部的顯示裝置(2)，設(shè)在外殼(1)內(nèi)部的電源模塊(13)，設(shè)在外殼(1)內(nèi)部的線軸(5)，與線軸端部相連并可隨線軸一起轉(zhuǎn)動的把手(3)，纏繞在線軸上的測量線(12)，信號采集裝置(6)，接收脈沖信號的信號處理單元(16)，信號處理單元的輸入端與信號采集裝置的輸出端相連，信號處理單元的輸出端與顯示裝置的輸入端相連。
2、 如權(quán)利要求1所述一種數(shù)字式長度測量器，其特征在于，所 述信號采集裝置包括與測量線摩擦接觸的滑輪(11)，在滑輪(ll) 帶動下旋轉(zhuǎn)的齒形盤，在齒形盤轉(zhuǎn)動時發(fā)出脈沖信號的光柵傳感器(10)。
3、 如權(quán)利要求1所述一種數(shù)字式長度測量器，其特征在于，所 述信號處理單元(16)包括脈沖整形電路(7 )，將光柵傳感器輸出的脈沖整形為標(biāo)準(zhǔn)的方波 信號；脈沖識別電路(8),判斷信號是放線還是收線產(chǎn)生的脈沖； 微處理器(9)，對脈沖信號的計數(shù)，計算出測量的距離值。
4、 如權(quán)利要求2所述一種數(shù)字式長度測量器，其特征在于，所 述脈沖整形電路(7)由施密特觸發(fā)器構(gòu)成。
5、 如權(quán)利要求2所述一種數(shù)字式長度測量器，其特征在于，所 述脈沖識別電路(8)由兩個D觸發(fā)器構(gòu)成。
6、 如權(quán)利要求2所述一種數(shù)字式長度測量器，其特征在于，所述微處理器(9)為單片機(jī)。
7、 如權(quán)利要求1所述一種數(shù)字式長度測量器，其特征在于，所述顯示裝置(2 )可以是LED或LCD。
8、 如權(quán)利要求1至6任何一項所述一種數(shù)字式長度測量器，其 特征在于，還包括位于測量線末端的拉環(huán)(4)。
9、 如權(quán)利要求1至6任何一項所述一種數(shù)字式長度測量器，其 特征在于，還包括數(shù)據(jù)存儲/讀取裝置按鍵(14)和電源開關(guān)按鍵(15);
10、 如權(quán)利要求1至6任何一項所述一種數(shù)字式長度測量器，其 特征在于，還包括一個位于在測量線與滑輪(11)之間的橡膠墊，對 測量線進(jìn)行預(yù)夾緊，使測量線不會脫離滑輪。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字式長度測量器，包括外殼(1)，設(shè)在外殼頂部的顯示裝置(2)，設(shè)在外殼(1)內(nèi)部的電源模塊(13)，設(shè)在外殼(1)內(nèi)部的線軸(5)，與線軸端部相連并可隨線軸一起轉(zhuǎn)動的把手(3)，纏繞在線軸上的測量線(12)，信號采集裝置(6)，接收脈沖信號的信號處理單元(16)，信號處理單元的輸入端與信號采集裝置的輸出端相連，信號處理單元的輸出端與顯示裝置的輸入端相連。本實(shí)用新型具有成本低，攜帶方便，精度較高，可量范圍較大，易于讀數(shù)，可以測量折線，曲線，和不規(guī)則周長等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01B5/02GK201059947SQ20072009620
公開日2008年5月14日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者周宇浩 申請人:周宇浩