專利名稱：一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置及其電路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及位移測(cè)量裝置，特別是一種一體化、便攜式的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置及其電路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的電子長(zhǎng)度測(cè)量裝置大多為齒輪齒條型，其原理為在待測(cè)物品設(shè)置一齒條，長(zhǎng)度測(cè)量裝置上有同此齒條嚙合的小齒輪。小齒輪在齒條上滾動(dòng)，位移測(cè)量裝置通過(guò)計(jì)數(shù)小齒輪滾動(dòng)的周期數(shù)計(jì)算待測(cè)物品的長(zhǎng)度。見(jiàn)國(guó)內(nèi)專利“高度計(jì)”，申請(qǐng)?zhí)枮?85109249。除上述專利文獻(xiàn)公開(kāi)的長(zhǎng)度測(cè)量裝置外，還有一種基于圓容柵角位移傳感器的齒輪齒條長(zhǎng)度測(cè)量裝置。其原理是當(dāng)小齒輪在齒條上滾動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)圓容柵角位移傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，圓容柵角位移傳感器輸出一定數(shù)量的脈沖信號(hào)，通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)便可得出待測(cè)物品的長(zhǎng)度。但是，上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是整個(gè)測(cè)量裝置功耗大，且采用交流電源供電，體積大，安裝困難，基于圓容柵傳感器的長(zhǎng)度測(cè)量裝置還具有測(cè)量精度低、容易受電氣干擾。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種一體化、便攜式、低功耗的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置及其電路結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型中的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置構(gòu)造的主要技術(shù)方案是這樣的包括齒輪、外殼、光源、圓指示光柵、圓標(biāo)尺光柵、光敏元件、印刷電路板；所述光源、圓指示光柵、圓標(biāo)尺光柵、光敏元件、印刷電路板位于外殼內(nèi)；所述齒輪的一端與圓標(biāo)尺光柵的中央部分固定連接，齒輪的另一端延伸出外殼；光源位于圓標(biāo)尺光柵的一側(cè)，且光源與齒輪位于圓標(biāo)尺光柵的同側(cè)；圓指示光柵與光源相對(duì)，且圓指示光柵與光源中間隔有圓標(biāo)尺光柵；光敏元件位于印刷電路板上，與圓指示光柵相對(duì)，用以接收穿過(guò)圓標(biāo)尺光柵與圓指示光柵的光線； 所述印刷電路板與圓標(biāo)尺光柵相對(duì)。本實(shí)用新型中的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置構(gòu)造的附加技術(shù)方案是這樣的優(yōu)選地，還包括顯示屏，所述顯示屏設(shè)置于外殼外表面。優(yōu)選地，還包括按鈕，所述按鈕位于外殼外表面。本實(shí)用新型中的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置電路結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)方案是這樣的包括電源電路、控制處理單元、計(jì)數(shù)器、光敏元件信號(hào)處理電路與位移傳感器，其特征在于，所述電源電路向控制處理單元、計(jì)數(shù)器、光敏元件信號(hào)處理電路與位移傳感器供電；控制處理單元向電源電路輸出控制信號(hào)；位移傳感器的信號(hào)輸出端與光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)出入端連接；所述光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端與計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸入端連接；計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸出端與控制處理單元連接。本實(shí)用新型中的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置電路結(jié)構(gòu)的附加技術(shù)方案是這樣的
3[0012]優(yōu)選地，所述位移傳感器為圓光柵傳感器，所述圓光柵傳感器具有兩路相位正交的第一正弦信號(hào)輸出端、第二正弦信號(hào)輸出端以及零位信號(hào)輸出端。優(yōu)選地，光敏元件信號(hào)處理電路包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的第一放大電路與第二放大電路以及兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的第一比較器與第二比較器；所述第一放大電路的信號(hào)輸出端與第一比較器的信號(hào)輸入端連接；所述第二放大電路的信號(hào)輸出端與第二比較器的信號(hào)輸入端連接；第一放大電路的信號(hào)輸入端與圓光柵傳感器的第一正弦信號(hào)輸出端連接，第二放大電路的信號(hào)輸入端與圓光柵傳感器的第二正弦信號(hào)輸出端連接為光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端；第一、第二比較器的信號(hào)輸出端為光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端。優(yōu)選地，所述計(jì)數(shù)器為可逆計(jì)數(shù)器，所述可逆計(jì)數(shù)器具有零位信號(hào)輸入端，可逆計(jì)數(shù)器與第一比較器、第二比較器的信號(hào)輸出端連接，所述的零位信號(hào)輸入端還與圓光柵傳感器的零位信號(hào)輸出端連接，可逆計(jì)數(shù)器的輸出端接至控制處理單元。優(yōu)選地，還包括辨向電路，所述辨向電路的輸入端與第一比較器、第二比較器的信號(hào)輸出端連接，位移比較器的輸出端同時(shí)接至可逆計(jì)數(shù)器的方向控制端及控制處理單元。優(yōu)選地，還包括顯示電路，所述顯示電路的信號(hào)輸入端與控制處理單元連接。優(yōu)選地，還包括信號(hào)輸入終端，所訴信號(hào)輸入終端的信號(hào)輸出端與控制處理單元連接。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是1、將位移傳感器、光敏元件信號(hào)處理電路、控制處理單元、計(jì)數(shù)器、顯示電路、操作按鈕集成在一起，采用低功耗涉及，使用電池供電，減小了裝置的體積，便于攜帶；2、輸入齒輪與圓標(biāo)尺光柵直接連接，減小了整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使得齒輪與齒條間的慣性作用力減小，從而延長(zhǎng)了齒輪齒條的機(jī)械壽命；3、采用辨向電路比較圓光柵傳感器輸出的兩路信號(hào)的相位差的正負(fù)可以測(cè)出帶有方向的位移值；4、該裝置可以用于角度測(cè)量，通過(guò)齒條將直線長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換為角度可以用于直線位移測(cè)量。

圖1是本實(shí)用新型中長(zhǎng)度測(cè)量裝置的構(gòu)造示意圖(側(cè)視圖)；圖2是本實(shí)用新型中長(zhǎng)度測(cè)量裝置的主視圖；圖3本實(shí)用新型中長(zhǎng)度測(cè)量裝置電路原理框圖。圖中標(biāo)記1外殼2齒輪3圓標(biāo)尺光柵4圓指示光柵5光源6光敏元件7印刷電路板8顯示屏9按鈕。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的說(shuō)明。為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種體積小、易于攜帶的長(zhǎng)度測(cè)量裝置。該長(zhǎng)度測(cè)
4量裝置構(gòu)造是這樣的包括齒輪2、外殼1、光源5、圓指示光柵4、圓標(biāo)尺光柵3、光敏元件6、 印刷電路板7 ；所述光源5、圓指示光柵4、圓標(biāo)尺光柵3、光敏元件6、印刷電路板7位于外殼內(nèi)；所述齒輪2的一端與圓標(biāo)尺光柵3的中央部分固定連接，齒輪2的另一端延伸出外殼； 光源5位于圓標(biāo)尺光柵3的一側(cè)，且光源5與齒輪2位于圓標(biāo)尺光柵3的同側(cè)；圓指示光柵 4與光源5相對(duì)，且圓指示光柵4與光源5中間隔有圓標(biāo)尺光柵3 ；光敏元件6位于印刷電路板7上，與圓指示光柵4相對(duì)，用以接收投射過(guò)圓標(biāo)尺光柵3與圓指示光柵4的光線；所述印刷電路板7與圓標(biāo)尺光柵3相對(duì)。上述圓指示光柵4、圓標(biāo)尺光柵3、印刷電路板7所在的平面相互平行。在外殼外表面還設(shè)置有顯示屏8與操作按鈕9。如圖2。印刷電路板上具有信號(hào)處理與控制電路，用以將測(cè)量結(jié)果顯示到顯示屏上。操作按鈕9用以將用戶的操作信號(hào)傳輸至信號(hào)處理與控制電路。設(shè)置在所述印刷電路板上的長(zhǎng)度測(cè)量裝置電路包括電源電路、控制處理單元、計(jì)數(shù)器、光敏元件信號(hào)處理電路與位移傳感器，所述電源電路向控制處理單元、計(jì)數(shù)器、光敏元件信號(hào)處理電路與位移傳感器供電；控制處理單元向電源電路輸出控制信號(hào)；位移傳感器的信號(hào)輸出端與光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)入端連接；所述光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端與計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸入端連接；計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸出端與控制處理單元連接。以下是長(zhǎng)度測(cè)量裝置電路的一種優(yōu)選的實(shí)施方案電源電路中采用多個(gè)電壓升壓或者降壓芯片，將3. 6V鋰離子電池輸出的電壓值轉(zhuǎn)換為5V、3. 3V等各個(gè)電路部分工作需要的電壓。所述位移傳感器為圓光柵傳感器，具有兩路正交的正弦信號(hào)輸出端，以及一路零位信號(hào)輸出端，零位信號(hào)輸出端用于確定待測(cè)位移的初始位置，接至可逆計(jì)數(shù)器的專用零位輸入口，該零位信號(hào)可以對(duì)可逆計(jì)數(shù)器清零。光敏元件信號(hào)處理電路包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的第一放大電路與第二放大電路以及兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的第一比較器與第二比較器；所述第一放大電路的信號(hào)輸出端與第一比較器的信號(hào)輸入端連接；所述第二放大電路的信號(hào)輸出端與第二比較器的信號(hào)輸入端連接；第一放大電路的信號(hào)輸入端與圓光柵傳感器的第一正弦信號(hào)輸出端連接，第二放大電路的信號(hào)輸入端與圓光柵傳感器的第二正弦信號(hào)輸出端連接為光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端；第一、第二比較器的信號(hào)輸出端為光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端。所述放大電路用于將圓光柵傳感器輸出的正弦信號(hào)放大到預(yù)設(shè)的幅值大小，比較器用于將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)。所述計(jì)數(shù)器為可逆計(jì)數(shù)器，可逆計(jì)數(shù)器與第一比較器、第二比較器的信號(hào)輸出端連接，可逆計(jì)數(shù)器的輸出端接至控制處理單元。為了測(cè)出位移的方向，還可以在該長(zhǎng)度測(cè)量裝置電路中增加辨向電路，所述位移比較器與第一比較器、第二比較器的信號(hào)輸出端連接，辨向電路的輸出端接至可逆計(jì)數(shù)器的方向控制端及控制處理單元。上述長(zhǎng)度測(cè)量裝置電路的工作原理是當(dāng)齒輪帶動(dòng)圓光柵傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)光柵節(jié)距，圓光柵傳感器輸出兩路完整周期的正弦信號(hào)，兩路正交的正弦信號(hào)經(jīng)過(guò)光敏元件信號(hào)處理電路后轉(zhuǎn)換為兩路正交的脈沖信號(hào)，可逆計(jì)數(shù)器對(duì)兩路脈沖的邊緣(或者上、下跳沿) 計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)方向由辨向電路決定，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值就代表了位移(或角位移)值；辨向電路用
5于檢測(cè)兩路信號(hào)的相位差，根據(jù)相位差判斷位移方向，從而控制可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)。長(zhǎng)度測(cè)量裝置的電路還具有RS485接口電路，控制處理單元通過(guò)RS485接口電路將測(cè)得的位移信息傳輸至上位機(jī)。為了便于測(cè)量結(jié)果的顯示，所述長(zhǎng)度測(cè)量裝置的電路還包括顯示電路(例如OLED 顯示器接口電路)，控制處理單元通過(guò)顯示電路將測(cè)量結(jié)果顯示到顯示屏上。該長(zhǎng)度測(cè)量裝置電路還包括信號(hào)輸入終端，所述信號(hào)輸入終端的信號(hào)輸出端與控制處理單元連接，用以將電源開(kāi)關(guān)、測(cè)量模式選擇、初始值設(shè)定等控制信號(hào)傳輸至控制處理單元。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置，包括齒輪、外殼，其特征在于，還包括光源、圓指示光柵、 圓標(biāo)尺光柵、光敏元件、印刷電路板；所述光源、圓指示光柵、圓標(biāo)尺光柵、光敏元件、印刷電路板位于外殼內(nèi)；所述齒輪的一端與圓標(biāo)尺光柵的中央部分固定連接，齒輪的另一端延伸出外殼；光源位于圓標(biāo)尺光柵的一側(cè)，且光源與齒輪位于圓標(biāo)尺光柵的同側(cè)；圓指示光柵與光源相對(duì)，且圓指示光柵與光源中間隔有圓標(biāo)尺光柵；光敏元件位于印刷電路板上，與圓指示光柵相對(duì)，用以接收穿過(guò)圓標(biāo)尺光柵與圓指示光柵的光線；所述印刷電路板與圓標(biāo)尺光柵相對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置，其特征在于，還包括顯示屏，所述顯示屏設(shè)置于外殼外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置，其特征在于，還包括按鈕，所述按鈕位于外殼外表面。
4.權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置的電路結(jié)構(gòu)，包括電源電路、控制處理單元、計(jì)數(shù)器、光敏元件信號(hào)處理電路與位移傳感器，其特征在于，所述電源電路向控制處理單元、計(jì)數(shù)器、光敏元件信號(hào)處理電路與位移傳感器供電；控制處理單元向電源電路輸出控制信號(hào)；位移傳感器的信號(hào)輸出端與光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)出入端連接；所述光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端與計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸入端連接；計(jì)數(shù)器的信號(hào)輸出端與控制處理單元連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述位移傳感器為圓光柵傳感器，所述圓光柵傳感器具有兩路相位正交的第一正弦信號(hào)輸出端、 第二正弦信號(hào)輸出端以及零位信號(hào)輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，光敏元件信號(hào)處理電路包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的第一放大電路與第二放大電路以及兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的第一比較器與第二比較器；所述第一放大電路的信號(hào)輸出端與第一比較器的信號(hào)輸入端連接；所述第二放大電路的信號(hào)輸出端與第二比較器的信號(hào)輸入端連接；第一放大電路的信號(hào)輸入端與圓光柵傳感器的第一正弦信號(hào)輸出端連接，第二放大電路的信號(hào)輸入端與圓光柵傳感器的第二正弦信號(hào)輸出端連接為光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端；第一、第二比較器的信號(hào)輸出端為光敏元件信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述計(jì)數(shù)器為可逆計(jì)數(shù)器，所述可逆計(jì)數(shù)器具有零位信號(hào)輸入端，可逆計(jì)數(shù)器與第一比較器、第二比較器的信號(hào)輸出端連接，所述的零位信號(hào)輸入端還與圓光柵傳感器的零位信號(hào)輸出端連接，可逆計(jì)數(shù)器的輸出端接至控制處理單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括辨向電路，所述辨向電路的輸入端與第一比較器、第二比較器的信號(hào)輸出端連接，位移比較器的輸出端同時(shí)接至可逆計(jì)數(shù)器的方向控制端及控制處理單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括顯示電路，所述顯示電路的信號(hào)輸入端與控制處理單元連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括信號(hào)輸入終端，所訴信號(hào)輸入終端的信號(hào)輸出端與控制處理單元連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置及其電路結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型涉及位移測(cè)量裝置。旨在提供一種一體化、便攜式、低功耗的一種長(zhǎng)度或角度測(cè)量裝置及其電路結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)為包括齒輪、外殼、光源、圓指示光柵、圓標(biāo)尺光柵、光敏元件、印刷電路板；光源、圓指示光柵、圓標(biāo)尺光柵、光敏元件、印刷電路板位于外殼內(nèi)；所述齒輪的一端與圓標(biāo)尺光柵的中央部分固定連接，齒輪的另一端延伸出外殼；光源位于圓標(biāo)尺光柵的一側(cè)，且光源與齒輪位于圓標(biāo)尺光柵的同側(cè)；圓指示光柵與光源相對(duì)，且圓指示光柵與光源中間隔有圓標(biāo)尺光柵；光敏元件位于印刷電路板上，與圓指示光柵相對(duì)；所述印刷電路板與圓標(biāo)尺光柵相對(duì)。本實(shí)用新型可用于直線長(zhǎng)度或者角度的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/02GK202149756SQ201120204069
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者唐臻宇 申請(qǐng)人:唐臻宇