專(zhuān)利名稱(chēng)：一種數(shù)顯傾角儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種角度測(cè)量?jī)x表，具體涉及一種數(shù)顯傾角儀。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)體系的發(fā)展，對(duì)角度測(cè)量技術(shù)的要求也越來(lái)越高，從開(kāi)始的離線、抽檢測(cè) 量到現(xiàn)在的在線連續(xù)測(cè)量；從人工測(cè)量到目前的自動(dòng)或半自動(dòng)測(cè)量；從指針式按鈕式的機(jī) 械儀表到位后來(lái)的數(shù)字式儀表；從純粹的硬件電路測(cè)量系統(tǒng)到虛擬系統(tǒng)?，F(xiàn)階段由于運(yùn)用了各種先進(jìn)的測(cè)量手段和儀器使測(cè)量準(zhǔn)確度及精度達(dá)到了很高 的水平。近年來(lái)工業(yè)上常用的方法按照測(cè)量原理大致可以分為三大類(lèi)機(jī)械測(cè)量技術(shù)，電 磁式測(cè)角技術(shù)和光學(xué)測(cè)角技術(shù)。機(jī)械式和電磁式傾角技術(shù)由于研究較早，技術(shù)已經(jīng)非常成 熟。其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單成本低，但其設(shè)備體積大，測(cè)量延時(shí)長(zhǎng)、精度低，多數(shù)情況下不能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) 測(cè)量，而且不能實(shí)施非接觸式測(cè)量，另一方面測(cè)量值因人而易、功能單一、測(cè)量范圍小等，所 以不適合高精度的角度測(cè)量。光學(xué)測(cè)角技術(shù)是隨著新型光電材料和器件的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái) 的，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高和非接觸測(cè)量的特點(diǎn)。光學(xué)測(cè)角方法比一般的機(jī)械和電磁方法有更 高的準(zhǔn)確度，而且更容易實(shí)現(xiàn)細(xì)分和測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化，但是在很多場(chǎng)合，現(xiàn)有的基于光學(xué) 測(cè)角技術(shù)的測(cè)角儀還是不能滿(mǎn)足測(cè)量要求，有些被測(cè)量已經(jīng)拓展到傳統(tǒng)儀器難以達(dá)到的微 小測(cè)量作業(yè)區(qū)域和不易攜帶的野外，某些需要大密度測(cè)量的場(chǎng)合，此類(lèi)傾角測(cè)量?jī)x器更是 無(wú)能為力。因此，具有電子檢測(cè)、即時(shí)數(shù)值顯示、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍大、使用及攜帶方便等 特點(diǎn)的電子數(shù)顯傾角測(cè)量產(chǎn)品勢(shì)在必出。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)目前數(shù)顯傾角儀表體積大、功耗高、測(cè)量范圍小的不足，提供一種 數(shù)顯傾角儀。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種數(shù)顯傾角儀，包括殼體和設(shè)置在殼體 內(nèi)部的電子電路板；所述殼體的一側(cè)固定有液晶顯示屏和按鍵，殼體的另一側(cè)設(shè)有電池倉(cāng)， 電池倉(cāng)內(nèi)裝有電池；液晶顯示屏、按鍵和電池均與電子電路板電連接；所述電子電路板主 要由單片機(jī)、電源穩(wěn)壓電路、晶體振蕩電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、角度校正電路、加速度傳感器電 路、以及液晶顯示電路所構(gòu)成；電池經(jīng)電源穩(wěn)壓電路與單片機(jī)相連；晶體振蕩電路、數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)電路、角度校正電路和加速度傳感器電路連接在單片機(jī)上；液晶顯示屏通過(guò)液晶顯示電 路與單片機(jī)相連。上述方案中，所述加速度傳感器電路最好包括加速度傳感器、外圍調(diào)節(jié)電路和外 圍濾波電路，上述單片機(jī)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)電路與加速度傳感器相連，加速度傳感器通過(guò)外圍調(diào)節(jié) 電路連接至單片機(jī)。上述方案所述加速度傳感器最好采用基于微電機(jī)系統(tǒng)的MXD2020E加速度傳感 器，該型號(hào)的加速度傳感器具有體積小，重量輕、耗能低、慣性小、諧振效率高、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。上述方案中，所述單片機(jī)上最好還連接有復(fù)位電路。上述方案中，所述單片機(jī)上最好還連接有報(bào)警電路。為了能夠讓本實(shí)用新型能夠吸附在待測(cè)量機(jī)體的表面，所述殼體的其中至少一側(cè) 上設(shè)有磁鐵。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用基于微機(jī)電系統(tǒng)的加速度傳感器作為角度傳感 器，因而具有體積小，重量輕、耗能低、慣性小、諧振效率高、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)；這既符合對(duì) 大角度范圍測(cè)量要求的發(fā)展趨勢(shì)，也簡(jiǎn)化了測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、縮小儀器體積；其次，在 殼體的1個(gè)或1個(gè)以上的側(cè)面設(shè)置磁鐵，這樣既無(wú)需配置其他固定夾件即可吸附在鐵質(zhì)材 質(zhì)測(cè)量體附件上、方便攜帶和測(cè)量；又能夠有效拓寬角度測(cè)量的范圍，使本實(shí)用新型的測(cè)量 范圍變?yōu)?X90°。
圖1為本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施例的電路原理圖。附圖標(biāo)記1、面貼；2、殼體；3、磁鐵；4、液晶固定框；5、液晶顯示屏；6、導(dǎo)電膠條； 7、按鍵；8、電子電路板；9、殼體密封圈；10、電池倉(cāng)；11、電池密封圈；12、電池蓋。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型一種數(shù)顯傾角儀如圖1所示，其主要?dú)んw2、電子電路板8、液晶顯示屏 5、按鍵7和電池倉(cāng)10所構(gòu)成。液晶顯示屏5固定在一液晶固定框4內(nèi)，并與按鍵7安裝在 殼體2的其中一個(gè)側(cè)面上，且這一側(cè)面的前表面覆貼有面貼1。電池倉(cāng)10位于在殼體2的 另一側(cè)，電池設(shè)置在電池倉(cāng)10內(nèi)。上述電池倉(cāng)10的表面還附有電池蓋12，電池蓋12經(jīng)一 電池密封圈11與電池倉(cāng)10相連。電子電路板8設(shè)置在殼體2的內(nèi)部，并介于液晶顯示屏5 與電池倉(cāng)10之間。液晶顯示屏5通過(guò)導(dǎo)電膠條6與電子電路板8電連接。按鍵7則直接 焊接在電子電路板8的指定位置上。電子電路板8經(jīng)過(guò)電池倉(cāng)10上的導(dǎo)電金屬與電池電 相連。為了加強(qiáng)殼體2的的殼體2的密封性能，防止外界環(huán)境對(duì)儀表內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，所述 外殼上還設(shè)有殼體2密封圈進(jìn)行密封。此外，殼體2的其中至少一側(cè)上設(shè)有磁鐵3，該磁鐵 3可吸附在鐵質(zhì)材質(zhì)測(cè)量體附件上，這樣機(jī)體的四個(gè)面都可以用作測(cè)量面，這不僅方便攜帶 和測(cè)量；同時(shí)也使得角度的測(cè)量范圍加大。上述電子電路板8如圖2所示，主要由單片機(jī)、電源穩(wěn)壓電路、晶體振蕩電路、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)電路、角度校正電路、加速度傳感器電路、以及液晶顯示電路所構(gòu)成。參見(jiàn)圖2。電池經(jīng) 電源穩(wěn)壓電路與單片機(jī)相連，為儀表中各電路提供穩(wěn)定的工作電壓。晶體振蕩電路、數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)電路、角度校正電路和加速度傳感器電路連接在單片機(jī)上；其中晶體振蕩電路為系統(tǒng)提 供所需的工作頻率；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路為系統(tǒng)存儲(chǔ)校準(zhǔn)值；角度校正電路為系統(tǒng)提供基準(zhǔn)角度 值。液晶顯示屏5通過(guò)液晶顯示電路與單片機(jī)相連。加速度傳感器電路由加速度傳感器， 外圍濾波和調(diào)節(jié)電路構(gòu)成。單片機(jī)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)電路與加速度傳感器相連，加速度傳感器通過(guò) 外圍調(diào)節(jié)電路連接至單片機(jī)。通過(guò)加速度傳感器電路進(jìn)行頻率和帶寬的選擇，利用單片機(jī) 系統(tǒng)來(lái)處理加速器部分產(chǎn)生的占空比調(diào)制信號(hào)，并計(jì)算出傾斜角度，之后通過(guò)液晶顯示電路用液晶顯示屏5對(duì)傾角進(jìn)行顯示。在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，所述加速度傳感器選用 基于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)的MXD2020E加速度傳感器作為角度傳感器，利用低功耗的單片機(jī)來(lái) 處理加速度傳感器電路產(chǎn)生的占空比調(diào)制信號(hào)，并計(jì)算出傾斜角度和誤差補(bǔ)償；之后用液 晶顯示屏5對(duì)加速度和傾角進(jìn)行顯示。此外，電子電路板8還包括有復(fù)位電路和/或報(bào)警 電路。上述報(bào)警電路包括低電壓報(bào)警電路和特殊角度報(bào)警電路。低電壓報(bào)警電路在電池電 壓低于閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警，同時(shí)液晶顯示屏5上有低電壓報(bào)警符號(hào)顯示。特殊角度報(bào)警電路 在測(cè)量進(jìn)入特殊角度狀態(tài)時(shí)，如測(cè)量值為0°或90°時(shí)，小警報(bào)器發(fā)出“B—一”長(zhǎng)聲；而當(dāng) 測(cè)量為10°、20°、30°、40°、50°，60°、70°、或80°時(shí)，小警報(bào)器發(fā)出“B”短聲，同時(shí)液 晶顯示屏5上有聲音報(bào)警符號(hào)顯示。 本實(shí)用新型的工作原理是放在加速度傳感器硅芯片中間的熱源在空腔中產(chǎn)生一 個(gè)懸浮的熱氣團(tuán)，同時(shí)以同樣間隔同樣距離并且對(duì)稱(chēng)地將熱電偶由鋁和多晶硅組成放在熱 源的四個(gè)方向上。它以封裝在內(nèi)部的熱對(duì)流小氣團(tuán)作為重力塊，當(dāng)未受到加速度或水平放 置時(shí)溫度的下降陡度是以熱源為中心完全對(duì)稱(chēng)的，四個(gè)熱電耦組因感應(yīng)溫度而產(chǎn)生的電壓 是相同的。但由于自由對(duì)流熱場(chǎng)的傳遞性，當(dāng)在任何方向產(chǎn)生加速度時(shí)，熱場(chǎng)的輪廓都會(huì)受 到干擾，破壞其原有的對(duì)稱(chēng)性，使熱電耦組的輸出電壓產(chǎn)生差異，而這種差異與所感應(yīng)的加 速度正好直接成比例。在加速器的內(nèi)部有兩條完全相同的加速度信號(hào)傳輸路徑一條是用 于測(cè)量X軸上所感應(yīng)的加速度；另一條是用于測(cè)量Y軸上所感應(yīng)的加速度，而X軸和Y軸在 同一個(gè)平面內(nèi)相互垂直。當(dāng)把熱流加速器用作傾斜角測(cè)量時(shí)，實(shí)質(zhì)就是在熱流加速器處于 靜止時(shí)測(cè)量重力加速度在加速器兩個(gè)軸上的分量大小，進(jìn)而根據(jù)加速器的各種初始位置確 定傾斜角度。加速度傳感器的輸出信號(hào)是脈寬調(diào)制信號(hào)，它共有兩路PWM占空比輸出，tl是 高電平持續(xù)的時(shí)間，t2是占空比整個(gè)周期，加速度的大小與占空比tl/t2成正比。Og時(shí)的輸 出被設(shè)定為50%的占空比，靈敏度比例因子設(shè)定為20%的占空比每g。在X軸方向上的重 力為mgx，在Y軸方向上的重力為mgy，則可得傾角A 即tgA = mgy/mgx, A = arc tg(mgy/ mgx) ο
權(quán)利要求1.一種數(shù)顯傾角儀，包括殼體( 和設(shè)置在殼體O)內(nèi)部的電子電路板(8)；所述殼體 (2)的一側(cè)固定有液晶顯示屏(5)和按鍵(7)，殼體O)的另一側(cè)設(shè)有電池倉(cāng)(10)，電池倉(cāng) (10)內(nèi)裝有電池；液晶顯示屏(5)、按鍵(7)和電池均與電子電路板⑶電連接；其特征在 于所述電子電路板(8)主要由單片機(jī)、電源穩(wěn)壓電路、晶體振蕩電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、角度 校正電路、加速度傳感器電路、以及液晶顯示電路所構(gòu)成；電池經(jīng)電源穩(wěn)壓電路與單片機(jī)相 連；晶體振蕩電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、角度校正電路和加速度傳感器電路連接在單片機(jī)上；液 晶顯示屏( 通過(guò)液晶顯示電路與單片機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯傾角儀，其特征在于所述加速度傳感器電路包括 加速度傳感器、外圍調(diào)節(jié)電路和外圍濾波電路，上述單片機(jī)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)電路與加速度傳感器 相連，加速度傳感器通過(guò)外圍調(diào)節(jié)電路連接至單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種數(shù)顯傾角儀，其特征在于所述加速度傳感器為 MXD2020E。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯傾角儀，其特征在于所述單片機(jī)上還連接有復(fù)位 電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯傾角儀，其特征在于所述單片機(jī)上還連接有報(bào)警 電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)顯傾角儀，其特征在于所述殼體O)的其中至少一 側(cè)上設(shè)有磁鐵(3)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種數(shù)顯傾角儀，包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)部的電子電路板；所述殼體的一側(cè)固定有液晶顯示屏和按鍵，殼體的另一側(cè)設(shè)有電池倉(cāng)，電池倉(cāng)內(nèi)裝有電池；液晶顯示屏、按鍵和電池均與電子電路板電連接；所述電子電路板主要由單片機(jī)、電源穩(wěn)壓電路、晶體振蕩電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、角度校正電路、加速度傳感器電路、以及液晶顯示電路所構(gòu)成；電池經(jīng)電源穩(wěn)壓電路與單片機(jī)相連；晶體振蕩電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、角度校正電路和加速度傳感器電路連接在單片機(jī)上；液晶顯示屏通過(guò)液晶顯示電路與單片機(jī)相連。本實(shí)用新型具有測(cè)量精度高、測(cè)量范圍大、使用及攜帶方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C9/02GK201828261SQ201020573979
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者李小莉 申請(qǐng)人:桂林迪吉特電子有限公司