一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電工電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，包括主控板、觸鍵板、模擬板、接口板和位置傳感板，觸鍵板與ARM處理器通過板對板接插件電性連接；模擬板與ARM處理器經(jīng)線對板接插件電性連接，傳感器驅(qū)動(dòng)電路、交流放大電路上均設(shè)有連接待測電感傳感器的接口；接口板經(jīng)線對板接插件與供電電池連接；位置傳感板與ARM處理器經(jīng)線對板接插件電性連接；模擬板、接口板通過薄膜電纜與主控板電性連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電路明晰簡單，抗灰抗污能力強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)輸出穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了充電智能管理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，推廣應(yīng)用前景廣闊，是一種理想的新型粗糙度測量裝置。
【專利說明】一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電工電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在生產(chǎn)制造工件時(shí)，對于加工工件的粗糙度一般均有嚴(yán)格要求，作為質(zhì)量管理的步驟，對大小、形狀不同的工件表面粗糙度進(jìn)行測量是十分必要的一項(xiàng)工作，檢驗(yàn)是否達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求的粗糙度指標(biāo)。目前，用于測量工件表面粗糙度的粗糙度儀，越來越趨向小型化、便攜化、使用方便的目標(biāo)。專利號(hào)為01279334.5的一種手持式粗糙度儀，采用DSP芯片進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理，克服了現(xiàn)有粗糙度儀測量速度慢、能耗高的缺陷，實(shí)現(xiàn)了儀器一體化的目的，是一種新型的電感式粗糙度測量儀。但此專利所使用的技術(shù)方案仍然存在以下不足:
[0003]1、處理器芯片:采用TI的54系列DSP芯片，AD芯片、FLASH程序存儲(chǔ)器都是外置芯片，與顯示屏等元件的接口使用總線方式，電路復(fù)雜，集成度低；
[0004]2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器:在DSP內(nèi)部的RAM中只能存儲(chǔ)一組當(dāng)前數(shù)據(jù)，更換電池導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失;
[0005]3、操作按鍵:采用輕觸實(shí)體按鍵，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，抗灰塵和油污能力差；
[0006]4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路:采用若干個(gè)電阻分壓電路進(jìn)入多選一模擬開關(guān)選擇，需要調(diào)整電路板上的電位器，電路復(fù)雜，調(diào)整不便，容易受震動(dòng)等造成輸出電壓的變化問題；
[0007]5、充電管理電路:其選用的充電控制芯片僅具備恒流恒壓功能，需要在開機(jī)狀態(tài)下由DSP監(jiān)測完成充電，不具備關(guān)機(jī)充電的功能，僅能提供一種充電電流，也僅能通過電源適配器完成充電操作；
[0008]6、位置傳感器:使用直接粘在金屬基體上的霍爾元件，安裝調(diào)試繁瑣，所采用的強(qiáng)磁鋼在工作當(dāng)中容易失效。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述技術(shù)缺點(diǎn)提供一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，實(shí)現(xiàn)高度集成的一體式控制，運(yùn)行穩(wěn)定可靠、抗灰塵油污能力強(qiáng)、充電智能控制的目的。
[0010]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種電感式表面粗糙度測量儀控制
裝置，
[0011]包括主控板、觸鍵板、模擬板、接口板和位置傳感板，其中，所述主控板上設(shè)有ARM處理器，ARM處理器分別與OLED顯示屏、蜂鳴器電路、實(shí)體鍵電路、電池電壓采樣電路、數(shù)字電路基準(zhǔn)源模塊、數(shù)字電路3.3V電源模塊、USB接口電路、RS232接口電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元電性連接；
[0012]所述觸鍵板上設(shè)有觸鍵電路，觸鍵電路與ARM處理器通過板對板接插件電性連接；
[0013]所述模擬板上設(shè)有正弦波振蕩器電路、傳感器驅(qū)動(dòng)電路、交流放大電路、相敏檢波電路、有源濾波電路、直流放大電路、模擬基準(zhǔn)源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、模擬+3.3V電源電路和模擬-3.3V電源電路，模擬板與ARM處理器經(jīng)線對板接插件電性連接，傳感器驅(qū)動(dòng)電路、交流放大電路上均設(shè)有連接待測電感傳感器的接口；
[0014]所述接口板上設(shè)有充電電源切換電路、充電管理電路、開關(guān)鍵、充電指示燈、USB插座、充電插座和RF遙控電路，RF遙控電路用于接收RF遙控器的信號(hào)啟動(dòng)測量，接口板經(jīng)線對板接插件與供電電池連接；
[0015]所述位置傳感板上設(shè)有位置傳感電路，位置傳感電路與ARM處理器經(jīng)線對板接插件電性連接；
[0016]所述模擬板、接口板通過薄膜電纜與主控板電性連接。
[0017]所述ARM處理器為基于ARM-Cortex-M3的STM32L152VBT6處理器。
[0018]所述OLED顯示屏為2.7英寸、基于128*64點(diǎn)陣的顯示屏。
[0019]所述位置傳感電路為基于槽型光耦元件的傳感電路。
[0020]所述充電管理電路為基于TP4056充電管理芯片的智能充電控制電路，用以實(shí)現(xiàn)電源適配器、USB充電模式的自動(dòng)切換。
[0021]所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元為基于EEPROM存儲(chǔ)器的64k數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
[0022]所述OLED顯示屏連接有基于NCP1403升壓芯片的OLED顯示屏15V電源。
[0023]本實(shí)用新型所具有的有益效果是:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電路明晰簡單，抗灰抗污能力強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)輸出穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了充電智能管理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，推廣應(yīng)用前景廣闊，是一種理想的新型粗糙度測量裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]附圖2為本實(shí)用新型所述ARM處理器的電路圖。
[0026]附圖3為本實(shí)用新型所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的電路圖。
[0027]附圖4為本實(shí)用新型所述OLED顯示屏15V電源的電路圖。
[0028]附圖5為本實(shí)用新型所述觸鍵電路的電路圖。
[0029]附圖6為本實(shí)用新型所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。
[0030]附圖7為本實(shí)用新型所述充電管理電路的電路圖。
[0031]附圖8為本實(shí)用新型所述充電電源切換電路的電路圖。
[0032]附圖9為本實(shí)用新型所述位置傳感電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖1?附圖9對本實(shí)用新型做以下詳細(xì)說明。
[0034]如圖1?圖9所示，本實(shí)用新型包括主控板1、觸鍵板2、模擬板3、接口板4和位置傳感板5，其中，所述主控板I上設(shè)有ARM處理器101，ARM處理器101分別與OLED顯示屏102、蜂鳴器電路104、實(shí)體鍵電路105、電池電壓采樣電路106、數(shù)字電路基準(zhǔn)源模塊107、數(shù)字電路3.3V電源模塊108、USB接口電路109、RS232接口電路110和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元111電性連接；
[0035]如圖1、圖5所示，所述觸鍵板2上設(shè)有觸鍵電路和電容式觸摸按鍵，觸鍵電路與ARM處理器101通過板對板接插件電性連接；使用了 ARM內(nèi)帶的電荷轉(zhuǎn)移式電容觸鍵電路，使用了第2、3、9組作為圓形轉(zhuǎn)輪的信號(hào)，使用了第7、8組提供6個(gè)單體鍵信號(hào)，第10組提供同步驅(qū)動(dòng)信號(hào)，每組有I個(gè)采樣電容。通過板對板接插件XS106/107/108連接觸鍵板上的電極。
[0036]由于使用了電容觸鍵，除了使用舒適、按鍵機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)外，按鍵區(qū)表面為全部封閉的塑料材質(zhì)平面，具有抗灰塵、抗油污，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。而本設(shè)計(jì)的對比專利“手持式粗糙度儀”，采用的是輕觸實(shí)體按鍵，存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗灰塵和油污能力差等缺點(diǎn)。
[0037]所述模擬板3上設(shè)有正弦波振蕩器電路304、傳感器驅(qū)動(dòng)電路305、交流放大電路307、相敏檢波電路308、有源濾波電路309、直流放大電路310、模擬基準(zhǔn)源電路301、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路311、模擬+3.3V電源電路303和模擬-3.3V電源電路302，模擬板3與ARM處理器101經(jīng)線對板接插件電性連接，傳感器驅(qū)動(dòng)電路305、交流放大電路307上均設(shè)有連接待測電感傳感器306的接口 ；待測電感傳感器306接入傳感器驅(qū)動(dòng)電路305和交流放大電路307之間；
[0038]模擬板3上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路311，電路圖如圖6所示，DACl是ARM的DAC輸出，在電機(jī)停止、以三檔不同速度進(jìn)行測量、返回時(shí)分別輸出不同的電壓，經(jīng)運(yùn)算放大器電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)以不同速度運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)運(yùn)行速度不準(zhǔn)確時(shí)，通過軟件界面的DAC值分別對各檔的DAC輸出電壓進(jìn)行微調(diào)，并存入EEPROM中記憶。具有調(diào)整方便，電路簡單，不受環(huán)境影響的優(yōu)點(diǎn)。
[0039]而本設(shè)計(jì)的對比專利“手持式粗糙度儀”，電機(jī)不同電壓則是采用若干個(gè)電阻分壓電路進(jìn)入多選一模擬開關(guān)選擇，需要調(diào)整電路板上的電位器。存在電路復(fù)雜，調(diào)整不便，容易受震動(dòng)等造成輸出電壓變化的缺點(diǎn)。
[0040]所述接口板4上設(shè)有充電電源切換電路407、充電管理電路406、開關(guān)鍵401、充電指示燈402、USB插座403、充電插座404和RF遙控電路405，RF遙控電路405用于接收RF遙控器的信號(hào)啟動(dòng)測量，接口板4經(jīng)線對板接插件與供電電池5連接；
[0041]所述位置傳感板5上設(shè)有位置傳感電路，位置傳感電路與ARM處理器101經(jīng)線對板接插件電性連接；
[0042]所述模擬板3、接口板4通過薄膜電纜與主控板I電性連接。
[0043]所述ARM 處理器 101 為基于 ARM-Cortex_M3 的 STM32L152VBT6 處理器。
[0044]如圖2所示，CPU采用基于ARM Cortex_M3的處理器STM32L152VBT6，該芯片內(nèi)置128k字節(jié)的FLASH，4k字節(jié)EEPROM，16k字節(jié)RAM，I個(gè)24通道12位ADC，2個(gè)12位DAC，觸鍵驅(qū)動(dòng)，SPI，USB, UART，I2C 等。
[0045]ADC輸入用于米集測量信號(hào)、電機(jī)電流、電池電壓等信號(hào)。
[0046]DAC輸出用于控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，SPI 口用于與OLED屏通訊，I2C 口用于與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通訊，使用GR0UP2/3/7/8/9/10作為觸鍵檢測信號(hào)，使用PB2/10/11PD4/5/6/7PE4/5/7作為實(shí)體鍵輸入信號(hào)。
[0047]ARM芯片集成了 FALSH程序存儲(chǔ)器、ADC轉(zhuǎn)換、DAC轉(zhuǎn)換、SPI接口、I2C接口、USB接口等，具有電路簡單，集成度高，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
[0048]而本設(shè)計(jì)的對比專利“手持式粗糙度儀”，采用的是TI的54系列DSP芯片，AD芯片、FALSH程序存儲(chǔ)器都是外置芯片，與顯示屏等的接口使用總線方式，電路復(fù)雜，集成度低。
[0049]所述OLED顯示屏102為2.7英寸、基于128*64點(diǎn)陣的顯示屏。
[0050]所述位置傳感電路為基于槽型光耦元件的傳感電路。如圖9所示，位置傳感電路使用槽型光耦來檢測電機(jī)是否歸位。電機(jī)離位時(shí)，槽型光耦無遮擋，光耦內(nèi)的光敏三極管導(dǎo)通，輸出高電平；電機(jī)歸位時(shí)，槽型光I禹有遮擋，光I禹內(nèi)的光敏三極管不導(dǎo)通，輸出低電平。使用安裝于電路板上的槽型光耦，具有安裝調(diào)試簡單，抗環(huán)境干擾好，工作可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。而本設(shè)計(jì)的對比專利“手持式粗糙度儀”，使用的是直接粘在金屬基體上的霍爾元件，存在安裝調(diào)試繁瑣，需要使用強(qiáng)磁鋼，工作當(dāng)中容易失效的缺點(diǎn)。
[0051 ] 所述充電管理電路406為基于TP4056充電管理芯片的智能充電控制電路，用以實(shí)現(xiàn)電源適配器、USB充電模式的自動(dòng)切換。
[0052]如圖7所示，充電管理電路406使用TP4056完成充電過程的控制，TP4056具有內(nèi)置M0SFET、恒流恒壓控制、芯片過熱保護(hù)、充電結(jié)束控制、2.9V涓流充電控制、電池溫度監(jiān)測等功能?？梢酝瓿伤械某潆娺^程控制，并具備完整的保護(hù)功能。ARM僅在開機(jī)狀態(tài)下檢測充電狀態(tài)，在OLED屏上顯示，不需要任何的充電控制，關(guān)機(jī)狀態(tài)也可以充電。
[0053]充電時(shí)紅色指示燈亮，充滿后綠色指示燈亮。PROG管腳的接地電阻決定充電電流，這里通過對VQ402的控制實(shí)現(xiàn)雙充電電流控制。USB充電時(shí)時(shí)，MOS管關(guān)斷，充電電流為440mA，適合USB 口輸出電流能力；電源適配器充電時(shí)，MOS管導(dǎo)通，充電電流為940mA，適合電源適配器電流輸出能力，充電速度快約一倍。而本設(shè)計(jì)的對比專利“手持式粗糙度儀”，采用的充電控制芯片僅具有恒流恒壓功能，需要在開機(jī)狀態(tài)由DSP監(jiān)測完成充電，不具備關(guān)閉充電的功能，僅有一種充電電流。
[0054]如圖8所示，所述充電電源切換電路407通過MOS管VQ401的開關(guān)控制實(shí)現(xiàn)充電電源的切換，當(dāng)XS401不接電源適配器，USB 口 XS402接上時(shí)，MOS管導(dǎo)通，USB 口的USB5V輸出到+5V提供充電電源；當(dāng)XS402接上電源適配器時(shí)，MOS管截止，電源適配器的5V作為充電電源。這樣就實(shí)現(xiàn)了接USB 口和電源適配器都能充電，電源適配器接口優(yōu)先的功能。而本設(shè)計(jì)的對比專利“手持式粗糙度儀”，僅能使用電源適配器充電。
[0055]如附圖3所示，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元111為基于EEPROM存儲(chǔ)器的64k數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
[0056]由于粗糙度測量在最大評定長度時(shí)每次測量的數(shù)據(jù)量達(dá)到6k字節(jié)，ARM芯片內(nèi)部的EEPROM和RAM不能滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，在這里使用I片64k字節(jié)的EEPROM存儲(chǔ)器AT24C512，可以完整保存10組測量數(shù)據(jù)。芯片通過I2C接口與CPU連接。WP是寫保護(hù)I有效，AO?A2是多個(gè)并接時(shí)的地址線。
[0057]盡管如果只保存測量結(jié)果需要的存儲(chǔ)空間很小，但是本設(shè)計(jì)采取了保存全部原始數(shù)據(jù)的方式，這是因?yàn)榇植诙鹊脑u定標(biāo)準(zhǔn)和濾波器都有若干種，不同的標(biāo)準(zhǔn)和濾波器計(jì)算出的參數(shù)都不相同，每次調(diào)出原始數(shù)據(jù)后可以更改評定標(biāo)準(zhǔn)和濾波器進(jìn)行重新計(jì)算，從而可以滿足多種數(shù)據(jù)分析的需求。
[0058]而本設(shè)計(jì)的對比專利“手持式粗糙度儀”，只能在DSP內(nèi)部的RAM中存儲(chǔ)一組當(dāng)前的數(shù)據(jù)，換電池后還會(huì)丟失。
[0059]所述OLED顯示屏102連接有基于NCP1403升壓芯片的OLED顯示屏15V電源103。由于OLED顯示屏需要15V的驅(qū)動(dòng)電源，本設(shè)計(jì)中是由電池供電，如附圖4所示，采用DC/DC升壓芯片NCP1403為OLED屏提供+15V電源，輸入為電池電壓，經(jīng)開關(guān)升壓輸出+15V。
[0060]本實(shí)施例僅為說明本技術(shù)方案的技術(shù)實(shí)質(zhì)，并非限定實(shí)施和保護(hù)范圍，凡基于本技術(shù)方案的技術(shù)實(shí)質(zhì)做出的、未超出權(quán)利要求書表述的技術(shù)要點(diǎn)的改進(jìn)或變型，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，包括主控板、觸鍵板、模擬板、接口板和位置傳感板，其特征在于，其中: 所述主控板上設(shè)有ARM處理器，ARM處理器分別與OLED顯示屏、蜂鳴器電路、實(shí)體鍵電路、電池電壓采樣電路、數(shù)字電路基準(zhǔn)源模塊、數(shù)字電路3.3V電源模塊、USB接口電路、RS232接口電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元電性連接； 所述觸鍵板上設(shè)有觸鍵電路，觸鍵電路與ARM處理器通過板對板接插件電性連接； 所述模擬板上設(shè)有正弦波振蕩器電路、傳感器驅(qū)動(dòng)電路、交流放大電路、相敏檢波電路、有源濾波電路、直流放大電路、模擬基準(zhǔn)源電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、模擬+3.3V電源電路和模擬-3.3V電源電路，模擬板與ARM處理器經(jīng)線對板接插件電性連接，傳感器驅(qū)動(dòng)電路、交流放大電路上均設(shè)有連接待測電感傳感器的接口； 所述接口板上設(shè)有充電電源切換電路、充電管理電路、開關(guān)鍵、充電指示燈、USB插座、充電插座和RF遙控電路，RF遙控電路用于接收RF遙控器的信號(hào)啟動(dòng)測量，接口板經(jīng)線對板接插件與供電電池連接； 所述位置傳感板上設(shè)有位置傳感電路，位置傳感電路與ARM處理器經(jīng)線對板接插件電性連接； 所述模擬板、接口板通過薄膜電纜與主控板電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，其特征在于:所述ARM處理器為基于ARM-Cortex-M3的STM32L152VBT6處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，其特征在于:所述OLED顯示屏為2.7英寸、基于128*64點(diǎn)陣的顯示屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，其特征在于:所述位置傳感電路為基于槽型光耦元件的傳感電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，其特征在于:所述充電管理電路為基于TP4056充電管理芯片的智能充電控制電路，用以實(shí)現(xiàn)電源適配器、USB充電模式的自動(dòng)切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元為基于EEPROM存儲(chǔ)器的64k數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電感式表面粗糙度測量儀控制裝置，其特征在于:所述OLED顯示屏連接有基于NCP1403升壓芯片的OLED顯示屏15V電源。
【文檔編號(hào)】G01B7/34GK203719623SQ201420082393
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】王瑞華 申請人:王瑞華