本發(fā)明涉及一種高斯計(jì)，特別涉及一種體積小且精度高的一體化高斯計(jì)，屬于測(cè)量器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

霍爾效應(yīng)是指，當(dāng)電流通過一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體的時(shí)候，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向上的作用力，從而在垂直于導(dǎo)體與磁感線的兩個(gè)方向上產(chǎn)生電勢(shì)差?；魻栐t是根據(jù)該原理設(shè)計(jì)研制的電子器件，其設(shè)有4個(gè)引腳，其中一對(duì)為電源輸入，另外一對(duì)為電壓輸出。使用時(shí)要求電源輸入的一組為恒流源或者恒壓源，確?；鶞?zhǔn)電壓穩(wěn)定。在非飽和階段，霍爾電勢(shì)差會(huì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)弱而高低變化，也就是說當(dāng)霍爾元件中電源輸入端電壓或電路恒定時(shí)，輸出電壓會(huì)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而變化，并呈現(xiàn)出線性變化狀態(tài)。高斯計(jì)正是利用霍爾元件在非飽和階段的隨著磁場(chǎng)變化而線性變化的特點(diǎn)，所制成的磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)試儀器。

目前，市售高斯計(jì)均采用探頭和主機(jī)分離的方式，探頭部分的與主機(jī)通過電纜相連接。使用時(shí)，將主機(jī)放置在方便觀察的位置，然后手持探頭進(jìn)行測(cè)量。為了方便使用，探頭電纜長(zhǎng)度會(huì)設(shè)計(jì)得很長(zhǎng)，每次使用前后對(duì)電纜的整理會(huì)對(duì)其造成損傷，長(zhǎng)此以往，線路中阻抗變化必然會(huì)影響到測(cè)量精度。

另外，由于探頭和主機(jī)分離，因此在探頭制作工藝上相對(duì)謹(jǐn)慎，把霍爾元件包裹得十分嚴(yán)密，霍爾元件的位置無法觀察到，也就增加了使用者的操作難度，造成測(cè)量誤差的概率增大。

最后，市售高斯計(jì)專門設(shè)計(jì)獨(dú)立的恒流源或恒壓源為霍爾元件供電，然后再用單片機(jī)對(duì)霍爾元件的輸出電壓進(jìn)行采集運(yùn)算后顯示，由于存在較多組件，制造成本上存在一定壓力，導(dǎo)致市場(chǎng)售價(jià)較高。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201410608241.4的發(fā)明專利公開了一種利用單片機(jī)組成的高斯計(jì)，包括供電系統(tǒng)、單片機(jī)、電壓顯示裝置和依次電連接的磁感應(yīng)裝置、電壓基準(zhǔn)集成電路和電壓調(diào)節(jié)器，其中的電壓顯示裝置分別與磁感應(yīng)裝置和電壓基準(zhǔn)集成電路電連接，磁感應(yīng)裝置還電連接有供電系統(tǒng)。該高斯計(jì)存在以下明顯缺陷：1、僅能模擬電壓值，不能真實(shí)反映出磁感應(yīng)強(qiáng)度，而真實(shí)反映出磁感應(yīng)強(qiáng)度是在實(shí)際使用中所必須的；2、用電壓表進(jìn)行顯示，其測(cè)量了結(jié)果具有很大偏差；3、從本領(lǐng)域?qū)I(yè)角度來看，該專利申請(qǐng)的技術(shù)方案完全是對(duì)一些功能模塊的簡(jiǎn)單堆砌，這樣的堆砌沒有任何的實(shí)用價(jià)值，這些功能模塊本身達(dá)不到磁感應(yīng)測(cè)量的基本要求，堆砌出來的技術(shù)方案也無法稱之為高斯計(jì)；4、功能模塊多，不能在機(jī)構(gòu)上縮減成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中高斯計(jì)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種一體化高斯計(jì)系統(tǒng)及一體化高斯計(jì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種一體化高斯計(jì)系統(tǒng)，包括顯示模塊、按鍵模塊、電池模塊、霍爾元件，還包括兼具模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊DA和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊AD的單片機(jī)，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊AD與霍爾元件相連，用于為霍爾元件提供基礎(chǔ)電壓，起到恒流源或者恒壓源的作用，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊DA與霍爾元件相連，用于采集霍爾元件在磁場(chǎng)中的數(shù)據(jù)，所述電池模塊與單片機(jī)相連，用于為單片機(jī)供電，所述顯示模塊與單片機(jī)相連，用于對(duì)外顯示數(shù)據(jù)，所述按鍵模塊與單片機(jī)相連，用于向單片機(jī)發(fā)出控制指令。

本發(fā)明還提供一種基于上述一體化高斯計(jì)系統(tǒng)的一體化高斯計(jì)，包括線路板，所述線路板的一端為固定設(shè)置有霍爾元件的探頭，另一端為固定設(shè)置有包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊DA和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊AD的單片機(jī)的手柄，且設(shè)置有單片機(jī)的這一端套設(shè)于外殼內(nèi)，所述外殼上設(shè)置有包括顯示屏和按鍵的人機(jī)交互界面。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述霍爾元件的外部用透明灌封膠進(jìn)行保護(hù)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述按鍵包括HOLD鍵，所述HOLD鍵用于鎖定顯示結(jié)果。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，用于裝配霍爾元件的線路板部分與用于裝配單片機(jī)的線路板部分為一體成型的PCB板。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在裝配霍爾元件的線路板部分還設(shè)置有用于讀取長(zhǎng)度信息的刻度標(biāo)記。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明利用單片機(jī)自身的集成度和精度優(yōu)勢(shì)，在不降低產(chǎn)品性能的同時(shí)，大大的降低了電路復(fù)雜度和制造成本并增加了產(chǎn)品可靠性。

2、由于線路結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，體積也能夠減小很多，和傳統(tǒng)的高斯計(jì)相比，體積僅有原來的探頭手柄大小。探頭的敏感點(diǎn)位置就是霍爾元件的幾何中心，通過透明灌封膠可以清楚的看到霍爾元件中心，因此能夠避免測(cè)試位置不準(zhǔn)確出現(xiàn)的誤差。

3、本發(fā)明中高斯計(jì)按鍵的設(shè)置中，專門設(shè)有HOLD鍵，能夠鎖定顯示，保證測(cè)試點(diǎn)結(jié)果準(zhǔn)確的顯示。

4、霍爾元件裝配在與主板相同的PCB上，使得信號(hào)具有很好通過性，避免接插件阻抗、導(dǎo)線損傷造成的信號(hào)損失；FR-4.0印制線路板作為探頭，具有很好的強(qiáng)度與韌性，也增加了探頭的機(jī)械抗性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一體化高斯計(jì)系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明一體化高斯計(jì)的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一體化高斯計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、霍爾元件；2、透明灌封膠；3、線路板；4、單片機(jī)；5、按鍵；5.1、HOLD鍵；6、顯示屏；7、外殼。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一體化高斯計(jì)系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括顯示模塊、按鍵模塊、電池模塊、霍爾元件，還包括兼具模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊DA和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊AD的單片機(jī)。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊AD與霍爾元件相連，用于為霍爾元件提供基礎(chǔ)電壓，起到恒流源或者恒壓源的作用；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊DA與霍爾元件相連，用于采集霍爾元件在磁場(chǎng)中的數(shù)據(jù)；電池模塊與單片機(jī)相連，用于為單片機(jī)供電，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的所有電池類型都可設(shè)置為電池模塊，本發(fā)明中優(yōu)選為如圖1所示的內(nèi)置鋰電池；顯示模塊與單片機(jī)相連，用于對(duì)外顯示數(shù)據(jù)；按鍵模塊與單片機(jī)相連，用于向單片機(jī)發(fā)出控制指令，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的所有顯示裝置和按鍵裝置都可設(shè)置為顯示模塊和按鍵模塊，本發(fā)明中顯示模塊優(yōu)選為OLED顯示屏，本發(fā)明中按鍵模塊優(yōu)選為普通撳鈕式按鍵。

本發(fā)明一種基于上述一體化高斯計(jì)系統(tǒng)的一體化高斯計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。該一體化高斯計(jì)包括線路板3，線路板3的一端為固定設(shè)置有霍爾元件1的探頭，另一端為固定設(shè)置有包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊DA和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊AD的單片機(jī)4的手柄，且設(shè)置有單片機(jī)4的這一端套設(shè)于外殼7內(nèi)。外殼7上設(shè)置有包括顯示屏6和按鍵5的人機(jī)交互界面。本發(fā)明采用兼有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊DA和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊AD的單片機(jī)，分別對(duì)霍爾元件進(jìn)行供電和采樣。數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊起到恒流源或者恒壓源的作用，為霍爾元件提供基礎(chǔ)電壓。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊則負(fù)責(zé)采集霍爾元件在磁場(chǎng)中數(shù)據(jù)。該方案利用單片機(jī)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，具有足夠的精度，因此可以刪除外部的恒流源或者恒壓源模塊的設(shè)計(jì)，節(jié)省出不少線路板面積。這個(gè)設(shè)計(jì)不但節(jié)約了物料成本，還降低了出現(xiàn)故障的可能性，提高了設(shè)計(jì)的可靠性。由于線路板面積的減小，可以將主板設(shè)計(jì)進(jìn)探頭手柄中，為一體化高斯計(jì)提供了充分的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。本發(fā)明利用單片機(jī)自身的集成度和精度優(yōu)勢(shì)，在不降低產(chǎn)品性能的同時(shí)，大大的降低了電路復(fù)雜度和制造成本并增加了產(chǎn)品可靠性；由于線路結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，體積也能夠減小很多，和傳統(tǒng)的高斯計(jì)相比，體積僅有原來的探頭手柄大小。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中由于霍爾元件被嚴(yán)密包裹而導(dǎo)致其位置無法觀察的問題，本發(fā)明在霍爾元件1的外部用透明灌封膠2進(jìn)行保護(hù)。這一設(shè)計(jì)使霍爾元件1即能得到有效保護(hù)，又能便于操作者觀察其位置。探頭的敏感點(diǎn)位置就是霍爾元件的幾何中心，通過透明灌封膠可以清楚的看到霍爾元件中心，因此能夠避免測(cè)試位置不準(zhǔn)確出現(xiàn)的誤差。

應(yīng)當(dāng)理解，凡能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的的不同類型的按鍵、不同功能的按鍵、不同數(shù)量的按鍵都可設(shè)置為本發(fā)明中的按鍵5。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，圖2中僅示例出設(shè)置兩個(gè)撳鈕式按鍵的情況。這兩個(gè)按鍵的功能分別設(shè)定為開關(guān)鍵和用于鎖定顯示結(jié)果的HOLD鍵5.1。HOLD鍵能夠鎖定顯示，保證測(cè)試點(diǎn)結(jié)果準(zhǔn)確的顯示。

裝配霍爾元件1的線路板3部分與用于裝配單片機(jī)4的線路板3部分可以是固定相連的相互獨(dú)立線路板，線路板可以是單面板、雙面板、多層板等，可以是FPC板、PCB板等，凡能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的的線路板都可以用于本發(fā)明的技術(shù)方案中。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，用于裝配霍爾元件1的線路板3部分與用于裝配單片機(jī)4的線路板3部分選用一體成型的PCB板?；魻栐?、單片機(jī)及其外圍電路裝配在同一塊線路板上，組成了高斯計(jì)的核心部分，另外還有顯示屏、按鍵等部分構(gòu)成了人機(jī)交互的界面?；魻栐b配在與主板相同的PCB上，使得信號(hào)具有很好通過性，避免接插件阻抗、導(dǎo)線損傷造成的信號(hào)損失?；魻栐b配在與主板相同的PCB上，使得信號(hào)具有很好通過性，避免接插件阻抗、導(dǎo)線損傷造成的信號(hào)損失。探頭部分的線路板優(yōu)選為FR-4.0印制線路板，F(xiàn)R-4.0印制線路板具有很好的強(qiáng)度與韌性，也增加了探頭的機(jī)械抗性。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在裝配霍爾元件1的線路板3部分還可以設(shè)置用于讀取長(zhǎng)度信息的刻度標(biāo)記。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。