專利名稱：袖珍式物理量測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬一種測量儀，特別涉及一種袖珍式物理量測量儀。
目前，國產的各種物理量測量儀器或儀表產品，精度高且功能多的一般都采用傳統(tǒng)式A/D轉換電路，一般體積和功耗較大，需220伏供電不能隨意攜帶和使用。雖然也有一些體積小的產品，但仍存在著功耗高、精度低、功能少的不足。
本實用新型的目的是提供一種袖珍式物理量測量儀。該測量儀，功耗低、精度高、功能多。
本實用新型的技術方案是殼體、顯示屏、操作鍵及線路板組成，所述線路板電路由傳感信號發(fā)生、中央測控、顯示、電源四部分組成。
上述傳感信號發(fā)生部分是由振蕩電路、信號放大電路、信號整型電路依次串接組成，其中振蕩電路由文氏橋式振蕩電路組成，包括運放器(IC8A)、電阻(R21～R25)、電容(C24、C25)；信號放大電路由運放器(IC8B)、電阻(R27)組成，并經耦合電容(C26)將電信號傳遞給由反相驅動器(IC9A、IC9B、IC9E)組成的信號整形電路。以上振蕩電路實際上是一個調頻式振蕩電路，一次性完成信號發(fā)生及A/D轉換工作。
上述顯示部分電路由顯示驅動器、液晶顯示和八只發(fā)光二極管組成。其中液晶顯示器電路由IC13、IC14構成4位半顯示驅動電路，XSQ是4位半液晶顯示器。
上述電源部分由充電電路、電池、電子開關、穩(wěn)壓電源監(jiān)視電路組成。
本實用新型的特點是功耗低、體積小、測量精度高、功能多。
下面結合實例進一步描述本實用新型。


圖1為本實用新型的集成電路板聯接關系圖。
圖2為本實用新型的外觀結構簡圖。
圖3傳感器信號發(fā)生部分電路圖。
圖4為電源部分電路圖。
圖5為中央控制部分電路圖。
圖6為顯示部分電路圖。
圖2中，袖珍式物理量測量儀的外殼為圓形，外殼的表面設置有液晶顯示屏和八只發(fā)光二極管，液晶顯示屏的下部分分別設置有操作鍵，操作鍵(C、I、Z、E、N、R、P)分別表示命令、顯示、調零、極值、保持、復位、開關等功能；集成線路板安置于測量儀外殼內并接線分別與顯示屏、操作鍵連接。集成線路板整個系統(tǒng)由傳感器信號發(fā)生、中央測控、顯示和電源四部分組成，其聯接關系中央測控部分上分別外接傳感器信號發(fā)生，電源、顯示四部分。
圖31.振蕩電路該電路部分由IC8A、R21、R23、R24、R25、C24、C25組成，這是一個典型的文氏橋式振蕩電路。R21和R22構成反饋橋臂，R24、C24和R25、C25構成振蕩橋臂。改變R24或C24的值，振蕩頻率將隨之變化。因此，電容式傳感器可以代替C24接入，而電阻式或電感式傳感器可以代替R24接入。當被測量的(模擬)物理量發(fā)生變化時，傳感器的相應電阻/電容/電感值隨之變化，最終將引起振蕩頻率的變化。這就是調頻式振蕩電路。因為頻率值本身已經是數字量，所以，該電路不僅完成了傳感信號的發(fā)生，同時也完成了模/數轉換任務。該電路的簡潔、高效特點是非常突出的。
R22、D5、D6是作溫度補償用的，其原理是利用了二極管所具有的負溫特性。如果接入的傳感器(如電感式)具有正溫特性，則可將補償電路接入。改變R22的大小可以調節(jié)補償量的大小。2.信號放大電路IC8B、R27構成了開環(huán)放大電路，負責將振蕩電路的正弦信號初步整形為近似方波。C26為耦合電容。3.信號整形電路IC9A是帶施密特觸發(fā)器的反相驅動器，用于將前級送來的近似方波整形成標準的方波。IC9B和IC9E并聯工作，增大了驅動負載能力。本級輸出的方波信號送至單片機IC10的15腳，由單片機的計數器進行測頻。
圖4電源部分1.充電電路圖4的上半部分是充電電路。J1是外接直流電源輸入插座，BX是保險絲，D1用于電源接反保護。IC1、C1、C2構成直流穩(wěn)壓電路。Q1、Q2、C3、R1～R5構成間歇式振蕩電路，產生一個低頻方波信號，通過R6送至Q4的基極。Q4用作充電電流驅動，Q3和R7的作用是使充電電流恒定。D24是充電指示燈，D2起隔離作用，防止電池電流倒灌。2.電子開關電路K7、IC2A、IC2B及其外圍元件構成了電子開關電路。IC2A接成單穩(wěn)電路，當K7被按了一下并松開后，等于向IC2A和3腳送入了一個正脈沖。經過C5、C6、R9、R10組成的防抖動電路延時一段時間后，IC2A的1腳便發(fā)出一個正脈沖。IC2B接成雙穩(wěn)電路，11腳每收到一個脈沖，13腳的輸出電平就翻轉一次。這個電平信號被送至IC4的7腳，控制電源的開或關。
Q5的作用等效于K7，只是它的開關是由單片機控制的。當需要自動關機時，由單片機IC10的1腳送出一個脈沖，經IC9C緩沖后送至Q5的基級，使Q5導通一下，就象K7被按了一下一樣。3.穩(wěn)壓電路IC4是一片升壓式DC～DC電源轉換電路，它和L1、C7、C8一起構成了一個5V穩(wěn)壓電路，負責把電池送來的2.7V～4.5V電壓提升并穩(wěn)定在5V。IC4的7腳是電源輸出控制端，高電平時6腳有輸出，低電路平時6腳無輸出。L2、C9是+5V輸出的濾波電路。IC5、C10、C11組成+3V穩(wěn)壓電路。IC6、C12、C13組成-3V電壓轉換電路，L3和C14是-3V輸出的濾波電路。4.電壓監(jiān)視電路IC3、D4、R11構成了電壓監(jiān)視電路，當電池電壓下降至設定值時，IC3的1腳由高電平跳變到低電平。此低電平信號送至單片機IC10腳即0#外部中斷源(INT0)，計算機響應中斷后，發(fā)出欠壓報警信號和自動關機信號。
圖5中央測控部分1.單片計算機電路IC10是單片計算機，也是全系統(tǒng)的指揮控制中心。為了壓縮空間和簡化電路，選用了內部自帶EPROM程序存儲器的單片機芯片。本電路系統(tǒng)采用的是51系列的87C51型。C28、C29、JZ組成了系統(tǒng)時鐘振蕩電路。單片機的P1口和P2口用于顯示輸出和外部數據存儲器的讀寫。2.鍵盤陣列電路單片機的P1口、1#外部中斷源(INT1)、R30和五個開關K1～K5組成了系統(tǒng)的鍵盤控制電路。該部分負責向單片機系統(tǒng)輸入各種控制命令，各個開關的含義由軟件確定。3.復位電路R28、R29、C27、K6構成了單片機系統(tǒng)的復位電路。每當開機時，自動完成系統(tǒng)的上電復位。當操作過程中出現死機情況時，按一下K6鍵出可使系統(tǒng)復位。4.存儲器電路IC12是EERROM型存芯片，具有掉電不丟失數據的特性。因此，該存儲器用于存儲系統(tǒng)需要的有關重要數據。該芯片工作于SPI總線，只需(P2.5、P2.6、P2.7)三根線便可完成數據的存取任務。5.串口通迅電路IC11是RS485標準串口轉換電路，J5是串口輸出插座。有了RS485串口通迅功能，根據該通迅協議規(guī)定，可以將多達127個測量儀單元和主計算機系統(tǒng)連成測試網或組成測試系統(tǒng)，從而完成復雜的綜合測試工作。
圖6顯示部分1.4位半液晶顯示電路IC13、IC14構成了4位半顯示驅動電路，XSQ是4位半液晶顯示器。IC14用于最低一位驅動，IC13用于高3位半驅動。需要顯示的數據由單片機IC10的P0口送來，P2.0～P2.3是液晶顯示驅動器的地址線，改變其值可以控制相應的顯示位。2.LED發(fā)光二極管顯示電路IC15是發(fā)光二極管的顯示驅動器，D16～D23是八只用于顯示分組信息的發(fā)光管。其顯示數據也是由P0口送來，P2.4是驅動器片選信號控制端。
權利要求1.一種袖珍式物理測量儀，由殼體、顯示屏、操作鍵及線路板組成，其特征在于線路板電路由傳感信號發(fā)生、中央測控、顯示、電源四部分組成，傳感信號發(fā)生部分是由調頻式振蕩電路、信號放大電路、信號整形電路依次串接組成，其中振蕩電路由文氏橋式振蕩電路構成，包括運放器(IC8A)、電阻(R21～R25)、電容(C24、C25)；信號放大電路由運放器(IC8B)，電阻(R27)組成，并經耦合電容(C26)將電信號傳遞給反相驅動器(IC9A、IC9B、IC9E)組成的信號整形電路。
2.根據權利要求1所述測量儀，其特征在于顯示部分電路由顯示驅動器、液晶顯示和八只發(fā)光二極管組成，其中液晶顯示器電路由IC13、IC14構成4位半顯示驅動電路，(XSQ)是4位半液晶顯示器。
3.根據權利要求1所述測量儀，其特征在于電源部分由充電電路、電池、電子開關、穩(wěn)壓電源監(jiān)視電路組成。
專利摘要一種袖珍式物理量測量儀，由殼體、顯示屏、操作鍵及接線板組成，其發(fā)明點是線路板由傳感信號發(fā)生，中央測控、顯示、電源四部分組成。其傳感信號發(fā)生部分由調頻式振蕩電路、信號放大電路、信號整形電路依次串接組成，其中振蕩電路由文氏橋式振蕩電路構成，并經耦合電容電連接至信號整形電路。該測量儀可配接電阻、電容、電感式傳感器對各種物理量進行檢測，具有功耗低，體積小，測量精度高，功能多諸優(yōu)點，特別適合于高精度產品的測量。
文檔編號G01N33/00GK2354139SQ98236318
公開日1999年12月15日 申請日期1998年9月3日 優(yōu)先權日1998年9月3日
發(fā)明者王德憲 申請人:王德憲