專利名稱：電子數(shù)字顯示式力度計量器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子數(shù)字顯示式力度計量器械，諸如電子數(shù)字顯示式拳擊機、握力器和臂力器。
電子數(shù)字顯示式力度計量器械，克服了過去單純機械式力度計量器械的缺陷，具有直觀、準(zhǔn)確等優(yōu)點。已有的電子數(shù)字顯示式力度計量器械，例如本申請人88年9月15日申請的電子數(shù)字顯示式計力器，申請?zhí)?8214118.X，一般由受力體(比如拳擊機座)、傳感器(一種電阻應(yīng)變片)和電子數(shù)字顯示裝置組成，由于機械變形，傳感元件的蠕變，電子元器件的溫漂、時漂等因素的影響，使得這類計力器存在零點漂移等問題，使用時，須經(jīng)常調(diào)整電子電路部分。這不但增加器械維護上的麻煩，而且影響測量精度?，F(xiàn)有的電子數(shù)字顯示式計力器還存在不能更新、保持力度最高記錄、不能記錄單位時間內(nèi)的施力次數(shù)以及不能累計力度數(shù)值等缺陷。
本實用新型旨在克服現(xiàn)有電子數(shù)字顯示式力度計量器械的上述缺陷，對電子數(shù)字顯示裝置加以改進，采用微電腦技術(shù)，提供一種功能全、穩(wěn)定性好的微機控制的電子數(shù)字顯示式力度計量器。
本實用新型是將作用于受力體(諸如拳擊機構(gòu)、握力機構(gòu)、臂力機構(gòu)等)的力，經(jīng)傳感器(一種電阻應(yīng)變片)，轉(zhuǎn)化為電信號，通過電子線路送微機系統(tǒng)，按事先設(shè)計的程序，經(jīng)各種運算后，送顯示器，顯示各種數(shù)據(jù)，如力度、施力次數(shù)、力度最高值、累計值等。
本實用新型的技術(shù)內(nèi)容由實施例及其附圖給出。


圖1為實施例電子數(shù)字顯示裝置的整機工作原理框圖。
圖2為圖1框圖中應(yīng)變片橋路及放大電路原理圖。
圖3為圖1框圖中多路轉(zhuǎn)換和A／D轉(zhuǎn)換電路原理圖。
圖4為圖1框圖中微機系統(tǒng)電路原理圖。
圖5為圖1框圖中顯示電路原理圖。
圖6為圖1框圖中電源部分電路圖。
本實施例為一個包含拳擊、握力、臂力三種力度計量功能的電子數(shù)字顯示式計力器，由受力體(分別為拳擊機座、握力以及臂力作用體)、傳感元件(電阻應(yīng)變片)和微機控制的電子數(shù)字顯示裝置。受力體與傳感元件接觸，當(dāng)力作用于受力體時，傳感元件(電阻應(yīng)變片)在受力體作用下，產(chǎn)生形變，阻值發(fā)生變化，受力越大，則阻值變化越厲害，這種變化的信號經(jīng)應(yīng)變片橋路輸送給微機控制的電子數(shù)字顯示電路裝置，經(jīng)處理，在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)力度值或其它功能(例如施力次數(shù)、最高值等)。受力體一般由力作用面和彈性材料件組成，力作用面具體結(jié)構(gòu)視功能不同而設(shè)計(可參見本申請人申請的專利“電子數(shù)字顯示式計力器”，申請?zhí)?8214118.X，和電子數(shù)字顯示式拳擊機的拳擊機構(gòu)，申請?zhí)?9206327.0)，這里不再作詳細敘述，以下簡要描述該計力器中微機控制的電子數(shù)字顯示裝置部分。該電子數(shù)字顯示裝置由電阻應(yīng)變片橋路(傳感器部分)、放大電路、多路和A／D轉(zhuǎn)換電路、微機系統(tǒng)、顯示電路和電源組成(見圖1)。應(yīng)變片橋路由兩片電阻應(yīng)變片(ML)和電阻R1、R2組成，電阻應(yīng)變片貼于受力體的彈性材料兩面，橋路兩端最好加上穩(wěn)定電壓，當(dāng)受力體的彈性材料受力變形，貼于彈性材料上的兩片電阻應(yīng)變片也隨之變形，電阻值產(chǎn)生變化，橋路將產(chǎn)生一個電壓信號，該信號經(jīng)放大電路放大后，送多路轉(zhuǎn)換電路、A／D轉(zhuǎn)換電路，微機系統(tǒng)控制多路轉(zhuǎn)換、A／D轉(zhuǎn)換電路，輪流對三路信號進行采樣，和A／D轉(zhuǎn)換，然后讀出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號，進行各種運算。整機未工作之前(例如投幣前)，微機若三次連續(xù)對某一路信號測得同一值，則把這個緩慢變化的信號作為這一路信號的基準(zhǔn)，送內(nèi)存保存。當(dāng)整機開始工作(即投幣后)，將該一路測得的信號減去基準(zhǔn)，就可以得到輸入作用力的信號，這樣就可以有效地消除由于機械變形、傳感器蠕變、電子元器件溫漂、時漂等因素引起的零點漂移對測量精度的影響。投幣后(本實施例的投入硬幣，作為啟動整機的方式)，微機系統(tǒng)對每一路(應(yīng)變片橋路及放大電路)信號高速輪流采樣，當(dāng)測得某一路(例如拳擊機)信號大于它的基準(zhǔn)時，一次測量開始，並繼續(xù)測量，若測得信號大于前一值，則替換前一值，若小于前一值則丟失，當(dāng)測得信號等于基準(zhǔn)時，則這一次測量結(jié)束，保存下來的將是該項測量的最高值，把它作為該次的測量值，通過運算，送顯示器顯示。微機系統(tǒng)的內(nèi)存還開辟一個最高紀(jì)錄區(qū)，它可以將每次測量值同最高紀(jì)錄比較，若大于或等于最高紀(jì)錄，則作為新紀(jì)錄，用新記錄取代舊記錄，然后將新記錄送顯示器顯示，這就達到更新，數(shù)次施力而保持最高記錄的功能。微機系統(tǒng)還可以啟動內(nèi)部定時電路，在一定時間內(nèi)測量施力次數(shù)，經(jīng)運算，送顯示器顯示，以達到測量單位時間內(nèi)施力次數(shù)，微機系統(tǒng)還可以將在定時時間內(nèi)測得的各次測量值累加，得到施力的總力度。
本實施例的微機控制電子數(shù)字顯示裝置的各部組成結(jié)合附圖給予說明。應(yīng)變片橋路具體結(jié)構(gòu)前已說明，這里從略，放大電路由運放A1、電阻R3、R4組成(見圖2)，其作用是將應(yīng)變片橋路輸入信號放大后，送多路轉(zhuǎn)換電路。由圖1可知，本實施例有三組應(yīng)變片橋路和放大電路，圖2只畫出一組，其它二組相同，從略，三組分別與三種受力體連接，用于拳擊力、臂力和握力的信號輸入，這三路輸出信號分別由微機控制送多路轉(zhuǎn)換電路(4051)的I1、I2、I3輸入端。多路轉(zhuǎn)換電路和A／D轉(zhuǎn)換電路如圖3所示，由模擬開關(guān)(4051)、可編程定時器計數(shù)器(8253)、D觸發(fā)器(74)、運算放大器A4、比較器A5以及門電路G1、穩(wěn)壓管D和若干阻容元件組成，模擬開關(guān)(4051)作為多路轉(zhuǎn)換器，其它電路組成一個雙積分A／D轉(zhuǎn)換電路，其中A4、C1和R5(或R6、R7、R8由4051狀態(tài)決定)組成積分器，穩(wěn)壓管D和電阻R9，組成穩(wěn)壓電源，作為雙積分的基準(zhǔn)電源。該A／D轉(zhuǎn)換電路優(yōu)點是精度高(最高達16位精度)，速度高(本實施例選用10位精度，A／D轉(zhuǎn)換速度可達每秒1000次，這樣速度使得測量拳擊速度成為可能)，價格低(一般高速A／D轉(zhuǎn)換器，精度在10位以上的，價格就要數(shù)百元，而該電路元器件只需20多元)。微機系統(tǒng)(見圖4)，由單片機(8031)、程序存儲器(2764)、地址鎖存器(373)以及晶振、阻容元件組成，這是8031單片機的最小系統(tǒng)。單片機8031根據(jù)存在程序存儲器(2764)內(nèi)的程序(事先編制)進行預(yù)定的工作，其主要功能是(1)通過中斷口INTO，檢測投幣信號；(2)通過WR、RD、P27、AC、A1和P0口，對可編程定時器計數(shù)器(8253)進行讀／寫操作；(3)通過P17、P16、P13控制多路轉(zhuǎn)換A／D轉(zhuǎn)換電路工作；(4)將A／D轉(zhuǎn)換后的信號進行運算，以求得各種數(shù)據(jù)，並將這些數(shù)據(jù)保存，包括運算拳擊力、握力、臂力、拳擊最高記錄、拳擊速度、累計拳擊力、求出拳擊力、握力、臂力的基準(zhǔn)，並可將顯示內(nèi)容譯成顯示碼；(5)將顯示碼通過串行器RXD、TXD送顯示器顯示，顯示電路(見圖5)，由移位寄存器(164)、LED數(shù)碼管和發(fā)光二極管、電阻等組成，移位寄存器接成串聯(lián)形成，數(shù)量視功能而定，微機串行口來的信號，通過移位，可送到每個164中，並由164經(jīng)電阻直接驅(qū)動LED數(shù)碼管和發(fā)光二極管，發(fā)光二極管是作提示或顯示單位(如千克、次／秒等)用。電源(見圖6)，由變壓器、三端穩(wěn)壓源(7805、7105、7812)和橋式整流電路等組成，圖中，三組＋12V電源分別供三組應(yīng)變片橋路使用，＋5V電源供其它各電路使用。
綜上所述，電子數(shù)字顯示式計力器，由于采用上述結(jié)構(gòu)的微機控制的電子數(shù)字顯示裝置，解決了零點漂移、溫漂等缺陷，提高器械的穩(wěn)定性，使得測量準(zhǔn)確，減少調(diào)節(jié)維護的工作量，並降低了整機對機械部分和傳感器的要求。該機還具有功能多、顯示內(nèi)容豐富、成本低等優(yōu)點，可作為一般力度訓(xùn)練器械，尤適宜作娛樂器具。
權(quán)利要求1.一種電子數(shù)字顯示式力度計量器，由受力體、電阻應(yīng)變片和電子數(shù)字顯示裝置組成，其特征是電子數(shù)字顯示裝置是一個微機控制的電子數(shù)字顯示裝置，該裝置由電阻應(yīng)變片橋路、放大電路、多路和A/D轉(zhuǎn)換電路、微機系統(tǒng)、顯示電路和電源組成，應(yīng)變片橋路由兩片電阻應(yīng)變片(ML)和電阻R1、R2組成，電阻應(yīng)變片貼于受力體的彈性材料兩面，放大電路由運放A1、電阻R3、R4組成，多路轉(zhuǎn)換電路為一模擬開關(guān)，A/D轉(zhuǎn)換電路為一個雙積分A/D轉(zhuǎn)換電路，包括可編程定時器計數(shù)器、D觸發(fā)器、運算放大器A4、比較器A，以及門電路G1、穩(wěn)壓管D和若干阻容元件，微機系統(tǒng)由單片機、程序存儲器、地址鎖存器及晶振、阻容元件組成，顯示電路由移位寄存器、LED數(shù)碼管、發(fā)光二極管、電阻組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子數(shù)字顯示式力度計量器，其特征有三組應(yīng)變片橋路和放大電路，三種受力體，三組應(yīng)變片橋路分別與三種受力體連接，其三路輸出分別由微機控制送多路轉(zhuǎn)換電路的I1、I2、I3輸入端。
專利摘要本實用新型涉及微機控制的電子數(shù)字顯示式力度計量器，由受力體、電阻應(yīng)變片和微機控制的電子數(shù)字顯示裝置組成，顯示裝置由電阻應(yīng)變片橋路、放大電路、多路和A/D轉(zhuǎn)換電路、微機系統(tǒng)、顯示電路和電源組成。本器械克服已有同類計力器(例如拳擊機、握力器、臂力器等)零點漂移、功能少等缺陷。適用作力度訓(xùn)練和娛樂器具。
文檔編號G01L1/20GK2066135SQ89207378
公開日1990年11月21日 申請日期1989年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月15日
發(fā)明者葉向榮 申請人:溫州市華潤電子測力器廠