一種雙顯示千分儀表及其指針顯示的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙顯示千分儀表及其指針顯示的控制方法，所述雙顯示千分儀表包括：傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊、微處理器控制模塊、液晶顯示模塊以及指針顯示模塊；所述指針顯示模塊包括指針驅(qū)動模塊、角度傳感器模塊以及指針模塊。該雙顯示千分儀表能夠?qū)鞲衅鬏敵龅?-20mA電信號，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)化為指針顯示和液晶顯示；同時，角度傳感器與微處理控制模塊以及指針驅(qū)動模塊形成閉環(huán)設(shè)計，通過角度傳感器向微處理器實時反饋指針位置，并通過指針驅(qū)動模塊調(diào)整指針正確指示位置，防止出現(xiàn)指針丟步或是指針超出量程等情況。本發(fā)明的有益效果在于數(shù)字顯示確保了精確測量且操作靈活，模擬顯示確保了在臨界狀態(tài)下的準確顯示且簡單易讀。
【專利說明】一種雙顯示千分儀表及其指針顯示的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儀器儀表領(lǐng)域，特別是涉及一種改進型雙顯示千分儀表及其指針顯示的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)控制中，操作人員獲取的顯示信息絕大多數(shù)依靠視覺，顯示儀表一般指將所測取的信號變換成便于人們能夠觀察的顯示信息的裝置。顯示儀表直接接收檢測元件及變送器或傳感器的輸出信號，連續(xù)地顯示，記錄生產(chǎn)過程中各個被測參數(shù)的變化情況。按照顯示方式的不同，顯示儀表一般是把溫度、壓力、流量、物位和機械量等傳感器送來的檢測量用指針或者數(shù)字指示出來。儀表的顯示形式主要由兩種，一種為指針式，另一種為數(shù)字式，它們各有優(yōu)缺點。指針式表頭對被指示參數(shù)的變化趨勢一目了然，但是它的抗震能力較差，機械慣性大，對參數(shù)的較快變化無力反應(yīng)，讀數(shù)不精確；數(shù)字式表頭雖然讀數(shù)直觀、精確，但是它卻不能顯示參數(shù)的變化趨勢，特別是在工業(yè)現(xiàn)場多參數(shù)，多表頭顯示時，更難辨明哪些參數(shù)在增加，哪些參數(shù)在減小?；诙吒髯缘膬?yōu)缺點，技術(shù)人員也嘗試過將兩種顯示方式合二為一，但是由于驅(qū)動指針的電機和液晶顯示的A/D轉(zhuǎn)換芯片會相互干擾，所以很難做到雙顯示。而且，即使能夠?qū)崿F(xiàn)雙顯示功能，對于指針的位置也無法做到實時掌控，只是通過單片機發(fā)送脈沖信號驅(qū)動指針，一個脈沖信號走一步，通過計步器來確定指針的位置。但是這種方法實際只是記錄了單片機發(fā)出了多少脈沖，一旦運行時出現(xiàn)意外，就容易出現(xiàn)指針丟步或者超出量程之外的情況，指針所指的刻度就不對或者指針無法回到零點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種雙顯示千分儀表及其指針顯示的控制方法，能夠解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的無法實現(xiàn)雙顯示和指針丟步或超出量程等缺陷。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]—種雙顯不千分儀表，包括:傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊、微處理器控制模塊、液晶顯示模塊和指針顯示模塊；所述傳感器模塊與A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊與微處理器控制模塊連接；所述液晶顯示模塊以及所述指針顯示模塊分別與所述微處理控制模塊連接；且所述指針顯示模塊包括指針驅(qū)動模塊、角度傳感器模塊和指針模塊，所述指針模塊與所述指針驅(qū)動模塊連接，所述指針驅(qū)動模塊與所述微處理器控制模塊連接，且所述角度傳感器模塊與所述指針驅(qū)動模塊連接在一起。
[0006]進一步的，還包括LED燈帶模塊，所述LED燈帶模塊包括LED燈與開關(guān)按鍵，且LED燈與開關(guān)按鍵都連接在微處理器控制模塊上。
[0007]進一步的，所述液晶顯示模塊包括液晶屏模塊和功能按鍵模塊；所述液晶屏模塊與微處理器控制模塊連接；所述功能按鍵模塊與微處理器控制模塊連接。
[0008]同時，本發(fā)明雙顯示數(shù)字千分儀表的外部供電電壓為24V;且所述控制芯片的供電電壓為5V。
[0009]進一步的，所述角度傳感器模塊與指針驅(qū)動模塊同軸安裝；且角度傳感器是360度全監(jiān)測，從O度到360度對應(yīng)的電壓信號為0.5V到4.5V。
[0010]一種雙顯示千分儀表指針顯示的控制方法，包括以下步驟:
[0011]角度傳感器實時反饋指針位置，并將位置信息發(fā)送給微處理器控制模塊；
[0012]微處理器控制模塊將所述位置信息與該時刻的實測信息比較，得到補償值，并將補償值發(fā)送到指針驅(qū)動模塊；
[0013]指針驅(qū)動模塊根據(jù)補償值驅(qū)動指針運動到指定位置。
[0014]本發(fā)明雙顯示千分儀表能夠?qū)鞲衅鬏敵龅?-20mA電信號，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)化為指針顯示和液晶顯示；同時，角度傳感器與微處理控制模塊以及指針驅(qū)動模塊形成閉環(huán)設(shè)計，通過角度傳感器向微處理器實時反饋指針位置，并通過指針驅(qū)動模塊調(diào)整指針正確指示位置，防止出現(xiàn)指針丟步或是指針超出量程等情況。本發(fā)明的有益效果在于數(shù)字顯示確保了精確測量且操作靈活，模擬顯示確保了在臨界狀態(tài)下的準確顯示且簡單易讀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明；
[0016]圖1為本發(fā)明實施例中雙顯示千分儀表的控制原理圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實施例中提供的雙顯示數(shù)字千分儀表的機械剖面圖；
[0018]圖3為本發(fā)明實施例中提供的雙顯示數(shù)字千分儀表的總裝圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0020]目前，市場上現(xiàn)有的儀表大都是只有指針顯示或者只有液晶顯示，主要是由于指針顯示中驅(qū)動指針的電機和液晶顯示中的A/D轉(zhuǎn)換芯片會相互干擾，很難做到雙顯示。市場上也出現(xiàn)過一些指針和數(shù)字雙顯示的顯示儀表，但是無法對指針的位置實時掌控，而且在實用過程中有指針控制不住的問題，還有指針超出量程或者回不到零點的情況存在。
[0021]本發(fā)明為一種雙顯示千分儀表，能夠?qū)⑤斎氲?_20mA電信號轉(zhuǎn)化為指針刻度顯示和液晶顯示屏數(shù)字顯示，針對實際的測量值，指針和液晶屏的顯示值一致且同步變化。如圖1所示，為本發(fā)明實施例中雙顯示千分儀表101的控制原理圖，包括:傳感器模塊102、A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊103、微處理器控制模塊104、液晶顯示模塊105以及指針顯示模塊106 ;所述傳感器模塊102與A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊103連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊103與微處理器控制模塊104連接；液晶顯示模塊105以及指針顯示模塊106都與微處理控制模塊104連接；且所述指針顯不t旲塊106包括指針驅(qū)動_旲塊109、角度傳感器_旲塊110以及指針t旲塊111，所述指針模塊111與指針驅(qū)動模塊109連接，指針驅(qū)動模塊109與微處理器控制模塊104連接，且所述角度傳感器模塊110與指針驅(qū)動模塊109連接在一起；所述液晶顯示模塊105包括液晶屏模塊107和功能按鍵模塊108 ;所述液晶屏模塊107與微處理器控制模塊104連接；所述功能按鍵模塊108與微處理器控制模塊104連接。
[0022]本發(fā)明所解決的技術(shù)難題主要通過以下以技術(shù)方案實現(xiàn):首先，用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的A/D轉(zhuǎn)換芯片103的精度直接決定數(shù)字顯示的穩(wěn)定性，在本實施例中，選取ADS1232作為接收傳感器信號，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給微處理器控制模塊104 ;而且模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度又取決于電源的干凈程度，因此供電電源后端的濾波電路非常重要，要能抗電磁干擾，盡量的過濾掉電源輸入的紋波。其次當(dāng)指針驅(qū)動模塊109驅(qū)動指針111轉(zhuǎn)動時，指針驅(qū)動模塊109會對模數(shù)轉(zhuǎn)換精度造成影響，導(dǎo)致液晶顯示的數(shù)字跳變，因此要對電機驅(qū)動的命令做一個延時，即先在液晶屏模塊107上顯示實時測量的數(shù)值，然后驅(qū)動指針走到相應(yīng)的刻度(由于液晶屏的數(shù)值變化可以很快，所以這個延時肉眼感覺不出來，但是能解決電機干擾的問題)。該系統(tǒng)的工作過程如下:
[0023]儀表的輸入的信號是4-20mA的電流信號，我們在A/D轉(zhuǎn)換芯片103的引腳上并接一個高精度采樣電阻，這樣電流變化能轉(zhuǎn)化成電壓變化，并由A/D轉(zhuǎn)換芯片103采集轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳遞給單片機。然后我們在程序里做了一個循環(huán)，單片機取10個采樣數(shù)值取平均然后經(jīng)過換算后顯示在液晶屏模塊107上，液晶屏顯示數(shù)值穩(wěn)定之后再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為指針所需偏轉(zhuǎn)的角度來驅(qū)動電機運行，等待指針走到位之后(表針是否走到位有角度傳感器110監(jiān)測)，微處理器控制模塊104再進行采樣，再進行如上的流程。這樣液晶屏模塊107和指針驅(qū)動模塊109運行是分開工作的，微處理器控制模塊104從采樣到液晶顯示是瞬間完成的，而指針驅(qū)動模塊109運轉(zhuǎn)到完成一般所花費的時間也是毫秒級的，因此不影響正常使用，也能保證液晶顯示數(shù)值的穩(wěn)定性。
[0024]現(xiàn)有技術(shù)中的指針顯示模塊106的設(shè)計，在儀表使用過程中有指針控制不住的問題，就是使用過一段時間后，指針的指向與實際值比會有一定程度上的偏移，甚至還有超出量程回不到零點的情況。這是由于指針顯示模塊的設(shè)計是開環(huán)設(shè)計，也就是只能給驅(qū)動表針的電機發(fā)脈沖，默認發(fā)20個脈沖就是電機轉(zhuǎn)動20步，但是實際電機走了多少步?jīng)]有一個實時反饋，所以表針的運行狀態(tài)是不可控的。
[0025]對于雙顯示千分儀表中的指針顯示模塊，本發(fā)明引入了角度傳感器110，并且角度傳感器110與微處理控制模塊104以及指針驅(qū)動模塊109形成閉環(huán)設(shè)計，角度傳感器110與指針驅(qū)動模塊109是同軸的，這樣表針走了多少度，我們的角度傳感器110能實時感知并將信號反饋給微處理器控制模塊104 ;通過角度傳感器110向微處理器控制模塊104實時反饋指針111位置，并通過指針驅(qū)動模塊109調(diào)整指針111正確指示位置，防止出現(xiàn)指針丟步或者指針超出量程等情況。
[0026]關(guān)于指針顯示模塊的具體工作過程如下所述:
[0027]首先，角度傳感器110實時反饋指針111位置，并將位置信息發(fā)送給微處理器控制模塊104 ；
[0028]其次，微處理器控制模塊104將所述位置信息與該時刻的實測信息比較，得到補償值，并將補償值發(fā)送到指針驅(qū)動模塊109。這里所說的實測信息，可以通過本發(fā)明雙顯示千分儀表中液晶屏模塊107中讀出；因此，這就要求液晶屏顯示精度和穩(wěn)定性要有保證。因此，上述電源濾波電路以及對指針驅(qū)動模塊所做的延時對指針顯示也有重要作用。
[0029]最后，指針驅(qū)動模塊109根據(jù)補償值驅(qū)動指針運動到指定位置。
[0030]通過上述閉環(huán)控制，可以實現(xiàn)對指針位置的實時掌控，能夠更加準確的實時顯示當(dāng)前儀表數(shù)值。需要說明的是:
[0031]角度傳感器是360°全監(jiān)測的，0°到360°的角度變化對應(yīng)0.5V到4.5V的電壓信號輸出，指針是安裝在驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動軸上，轉(zhuǎn)動軸的底部嵌入了一個磁鐵，通過這個磁鐵與角度傳感器相互作用(霍爾效應(yīng))來確定軸轉(zhuǎn)了多少度，對應(yīng)的，也就得到了指針轉(zhuǎn)動多少度。所以指針指向不同的位置時，角度傳感器110反饋給微處理器控制模塊104的反饋電壓不一樣，而儀表根據(jù)外部4-20mA的信號轉(zhuǎn)換計算后得出一個指針所應(yīng)該走到的位置(在微處理器的程序里就是一個數(shù)值)，然后將該數(shù)值與微處理器獲得的反饋電壓換算后的數(shù)值進行比較，如果比反饋電壓換算的數(shù)值小則繼續(xù)向右偏轉(zhuǎn)，如果比反饋電壓換算的數(shù)值大則繼續(xù)向左偏轉(zhuǎn)，當(dāng)兩者一樣時說明表針走到位了。
[0032]此外，考慮到夜間使用，本發(fā)明雙顯示千分儀表內(nèi)側(cè)還包括LED燈帶模塊112，所述LED燈帶模塊112包括一排LED燈113與開關(guān)按鍵114，且LED燈113與開關(guān)按鍵114都連接在微處理器控制模塊上104，按下開關(guān)按鍵，LED燈113就會亮起，方便用戶夜間使用。
[0033]圖2為本發(fā)明實施例中提供的雙顯示數(shù)字千分儀表的機械剖面圖；包括:上蓋1，表體2，表蓋3，表盤4，主板5，支撐盤6，指針驅(qū)動模塊7，角度傳感器8，磁鐵安裝柱9，軟條燈帶10，內(nèi)六角盤頭螺釘11，不銹鋼螺柱12、13、14，內(nèi)六角盤頭螺釘15、16，連接器17、18、19，磁鐵20，底板21，絕緣板22。
[0034]圖3為本發(fā)明實施例中提供的雙顯示數(shù)字千分儀表的總裝圖；包括:指針23，液晶屏模塊24，功能按鍵模塊25，內(nèi)六角盤頭螺釘26、27、28。
[0035]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明作了詳細說明，但是本發(fā)明并不僅限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種雙顯不千分儀表，其特征在于，包括:傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊、微處理器控制模塊、液晶顯示模塊和指針顯示模塊；所述傳感器模塊與A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊連接，A/D轉(zhuǎn)換芯片模塊與微處理器控制模塊連接；所述液晶顯示模塊以及所述指針顯示模塊分別與所述微處理控制模塊連接；且所述指針顯示模塊包括指針驅(qū)動模塊、角度傳感器模塊和指針模塊，所述指針模塊與所述指針驅(qū)動模塊連接，所述指針驅(qū)動模塊與所述微處理器控制模塊連接，且所述角度傳感器模塊與所述指針驅(qū)動模塊連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙顯示千分儀表，其特征在于，還包括LED燈帶模塊，所述LED燈帶模塊包括LED燈與開關(guān)按鍵，且LED燈與開關(guān)按鍵都連接在微處理器控制模塊上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙顯示千分儀表，其特征在于，所述液晶顯示模塊包括液晶屏模塊和功能按鍵模塊；所述液晶屏模塊與微處理器控制模塊連接；所述功能按鍵模塊與微處理器控制模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙顯;^千分儀表，其特征在于，千分儀表的外部供電電壓為24V ;且所述控制芯片的供電電壓為5V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙顯示千分儀表，其特征在于，所述角度傳感器模塊與指針驅(qū)動模塊同軸安裝； 角度傳感器是360度全監(jiān)測，從O度到360度對應(yīng)的電壓信號為0.5V到4.5V。
6.一種雙顯示千分儀表指針顯示的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 角度傳感器實時反饋指針位置，并將位置信息發(fā)送給微處理器控制模塊； 微處理器控制模塊將所述位置信息與該時刻的實測信息比較，得到補償值，并將補償值發(fā)送到指針驅(qū)動模塊； 指針驅(qū)動模塊根據(jù)補償值驅(qū)動指針運動到指定位置。
【文檔編號】G01D7/00GK104457810SQ201410715302
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】何銳, 于東偉, 雷小波 申請人:北京航天易聯(lián)科技發(fā)展有限公司