專利名稱：掃描式多點測量自動切換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種掃描式多點測量自動切換裝置，主要應用于多點應變測量中各測量點之間的依次切換。
在多點應變測試中與現(xiàn)有應變儀相配用的多點切換器普遍使用機械式手動切換開關，該切換開關的主要功能是對各測量點上的應變傳感器進行依次接通，使應變儀根據(jù)它所接通的順序?qū)Χ鄠€測量點的應變情況進行逐點測量。上述切換開關存在著穩(wěn)定性差、故障率高，而且體積大，笨重，耗電大等缺點，已不能適應應變測試的需要。目前，大型的多點應變測試系統(tǒng)大都是進口設備，系統(tǒng)中的多點切換控制功能及應變測量與測量參數(shù)的處理均由計算機完成，系統(tǒng)性能良好，測試方便，但是價格昂貴，而且作為現(xiàn)場測試會受到現(xiàn)場條件的很大限制，如不能在無交流電源處使用，對環(huán)境條件如溫度、靜電干擾等要求較高，現(xiàn)場使用移動不便。因此，上述大型多點應變測試系統(tǒng)不適于現(xiàn)場測量。目前，我國大量的現(xiàn)場勘測、設計、科研單位還在使用不帶電子計算機控制及處理系統(tǒng)的應變測試儀器。因此，非常需要一種能替代機械式手動切換開關的自動切換器，來提高現(xiàn)有多點應變測試的自動化程度及可靠性。
本實用新型的目的是根據(jù)已有技術的現(xiàn)狀，提供一種掃描式多點測量自動切換裝置，以替代機械式手動切換開關。
本實用新型的解決方案如下參見圖2，具有一個由串行輸入、并行輸出的移位寄存器構(gòu)成的主控器1用于控制切換繼電器J1－Jn的動作；在主控器的多個并行輸出端對應接有多個切換繼電器J1－Jn的三極管驅(qū)動電路T1－Tn和切換指示器F1－Fn，多個切換繼電器J1－Jn對應地接在三極管驅(qū)動電路T1－Tn中；在主控器的串行輸入端接有一個清零、啟動控制電路2；在主控器中還設有起止點選擇開關3分別用于切換起、止點的選擇；在主控器的cp時鐘端接有一個自動切換信號發(fā)生器4和手動切換信號發(fā)生器5并由轉(zhuǎn)換開關6完成上述兩個信號發(fā)生器的相互轉(zhuǎn)換，本裝置還具有一個采數(shù)同步電路7用于產(chǎn)生與切換信號同步的采數(shù)指令。
本實用新型用數(shù)字電路實現(xiàn)了對各應變測量點的掃描式自動切換，并可使用直流電源，具有體積小、攜帶、移動方便、性能良好和價格低廉等優(yōu)點，非常適于現(xiàn)場勘測，同時它還為現(xiàn)有的應變儀配用計算機提供了一個必要的配用設備，有了它，就可以利用較少的資金方便地對現(xiàn)有的應變測試儀器進行自動化改造，構(gòu)成由計算機主控的全自動掃描式切換及采數(shù)的大型多點應變測試系統(tǒng)，從而替代進口設備，節(jié)省了資金。
下面根據(jù)實施例詳細說明。


圖1.本實用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2.本實用新型的原理方框圖。
圖3.多點應變測量系統(tǒng)原理方框圖。
圖4.本實用新型的電路原理圖。
參見圖4，主控器是由多個D觸發(fā)器D1－Dn接成的一個串行輸入、并行輸出的移位寄存器，在各D觸發(fā)器的輸出端都對應接有一個三極管驅(qū)動電路10和二極管發(fā)光指示器11，各切換繼電器12對應接在各三極管驅(qū)動電路的集電極，發(fā)光二極管顯示器F1－Fn共用一個限流電阻13。清零、啟動電路具有一個雙穩(wěn)電路14，它的一個觸發(fā)輸入端通過一個二極管15和非門16與高電平相接，在非門16的輸入端接有清零、啟動按鍵17和外接控制信號插孔18。雙穩(wěn)電路的輸出端通過切換起點選擇開關19與移位寄存的串行輸入端相接，旋動開關19可在1－n點中任意選擇起測點，各D觸發(fā)器的輸出端通過切換止點選擇開關20與低電平相接，旋動開關20可在1－n個點中任意選擇止測點，圖中所示起止點選擇開關的位置是從第1點起至第n點止。在移位寄存器的cp時鐘端，接有一個由兩端輸入史密特與非門21接成的雙諧振蕩器和由另一個兩端輸入史密特與非門22接成的單穩(wěn)電路，雙諧振蕩器為移位寄存器提供一個連續(xù)的cp時鐘，單穩(wěn)電路通過按鍵36為移位寄存器提供手動控制的cp時鐘。開關24實現(xiàn)振蕩器兩種振蕩頻率的轉(zhuǎn)換，使本裝置具備快慢兩種切換速度。換轉(zhuǎn)開關6實現(xiàn)自動切換與手動切換的轉(zhuǎn)換。采數(shù)同步電路由與門25、電阻27、二極管28和插孔29串聯(lián)構(gòu)成。
下面以自動切換方式為例說明本裝置的工作過程開關6打向懸空檔，按下按鍵17使非門16的輸入端鉗位在低電平，各D觸發(fā)器清零，該清零信號通過非門16后變?yōu)楦唠娖剑瑢㈦p穩(wěn)電路14的輸出端置為高電平，同時，又通過二極管23使雙諧振蕩器停振，當按鍵17松開時，非門16的輸入端恢復高電平，則雙諧振蕩器起振，它輸出的cp時鐘一方面送給移位寄信器，另一方面送給雙穩(wěn)電路14，當?shù)谝粋€cp時鐘到來時，由于雙穩(wěn)電路14在置位后處于非穩(wěn)態(tài)，所以它接受第一個脈沖的觸發(fā)而動作，使其輸出端變?yōu)榈碗娖?；而移位寄存器在第一個脈沖到來時，只有D1的輸入端為高電平，其余全為低電平，所以D1動作將其輸入端的高電平傳遞到其輸出端構(gòu)成對D2輸入端的予置；同時T1導通，J1動作而接通第1個測量點的應變傳感器；同時F1亮，電阻13呈高電平，將與門25的采樣輸入端置為高電平，則第一個cp時鐘允許通過，它的下降沿作為第一點的采數(shù)指令通過插孔29輸出；當?shù)诙€cp脈沖到來時，雙穩(wěn)電路14處于穩(wěn)態(tài)，其輸出端保持低電平，并在以后的脈沖到來時均處于穩(wěn)態(tài)；而此時移位寄存器中只有D2的輸入端為高電平，則D2動作，將其輸入端的高電平移至其輸出端構(gòu)成對D3輸入端的予置，同時，T2導通，J2動作而接通第二個測量點的應變傳感器，同時，F(xiàn)2亮，與門25允許第二個cp時鐘通過而送出第二點的采數(shù)指令，如此下去，直到接通第n個測量點的應變傳感器和送出第n個點的采數(shù)指令。當開關6打向圖中所示位置時，雙諧振蕩器停振，然后可利用按鍵36手動觸發(fā)單穩(wěn)電路輸出cp時鐘信號，從而實現(xiàn)手動切換。
上述控制電路有兩個特點，第一是啟動信號與雙諧振蕩器的起振信號同步，即在啟動信號給出的同時，振蕩器給出第一個振蕩脈沖的上升沿，以保證被予置在主控器串行輸入端的高電平信號進行有效可靠的傳遞；第二是采數(shù)指令與切換信號相關，即必須在切換指示器發(fā)亮后才允許送出采數(shù)指令，以保證采數(shù)的準確可靠性。
再參見圖4，開關30打向圖中所示的位置時，Dn的切換完成信號可以通過開關30和由二極管31、32構(gòu)成的或門予置到D1的輸入端，從而完成1－n點的循環(huán)式切換與采數(shù)。本裝置移位寄存器的位數(shù)n可以根據(jù)需要確定，本實施例的n確定為30，即可進行30個測量點的連續(xù)自動切換與采數(shù)。如果30個測量點不夠用，可以通過插孔33、34進行連箱，插孔33、34采用四芯插孔，其中兩個分別用于電源和地線的連接；其左上角的插孔用于各箱采數(shù)輸出端的并接，即各箱的采數(shù)信號均通過一個輸出插孔29輸出；其右下角的插孔用于切換信號輸出與輸入；當開關30打向圖示相反的檔位時，Dn輸出端的完成信號即高電平可通過插孔34輸出，再通過導線送入另一箱的輸入插孔33，通過該箱中的二極管35使雙穩(wěn)電路14置位、雙諧振蕩器停振，當上一箱的第n＋1個cp脈沖到來時，Dn輸出端為低電平，則本箱的振蕩器起振而給出cp時鐘，從而實現(xiàn)60個測量點的連續(xù)切換與采數(shù)，如此連箱，可實現(xiàn)30×N個點數(shù)的連續(xù)自動切換與采數(shù)，N為連箱的數(shù)器。本裝置也可以由計算機主控實現(xiàn)全自動掃描式切換與采數(shù)，即計算機的控制信號通過插孔18進入本裝置，代替手動按鍵17的控制。
參見圖3，圖中N個自動切換裝置相連，它們與一臺靜態(tài)應變儀、計算機構(gòu)成一個大型多點應變測試系統(tǒng)。
通過上述實施例可以看出，本實用新型具備兩種工作方式，一是可由本裝置主控，使用者面板操作進行多點測量的自動切換與采數(shù)。二是可由計算機主控實現(xiàn)全自動掃描及采數(shù)過程。同時，它還有從任意點起切換到任意點的功能。體積小、耗電省、點數(shù)多，并可連箱使用擴大點數(shù)，使用靈活方便，通用性可靠性強。
參見圖1，37是電源開關，17是清零啟動按鍵，36手動切換按鍵，6是自動／手動切換轉(zhuǎn)換開關，24是切換速度轉(zhuǎn)換開關，30是循環(huán)測量開關，38是外接信號插孔，39是遙控開關，19、20是起止點選擇開關，40是標牌，F(xiàn)1－Fn是切換發(fā)光指示器。
權利要求1.掃描式多點測量自動切換裝置，其特征是a.具有一個由串行輸入、并行輸出的移位寄存器構(gòu)成的主控器1用于控制切換繼電器J1-Jn的動作，b.在主控器的多個并行輸出端對應接有多個切換繼電器J1-Jn的三極管驅(qū)動電路T1-Tn和切換指示器F1-Fn，多個切換繼電器J1-Jn對應地接在三極管驅(qū)動電路T1-Tn中，c.在主控器的串行輸入端接有一個清零、啟動控制電路2，d.在主控器中還設有起止點選擇開關3分別用于切換起、止點的選擇，e.在主控器的CP時鐘端接有一個自動切換信號發(fā)生器4和手動切換信號發(fā)生器5并由轉(zhuǎn)換開關6完成上述兩個信號發(fā)生器的相互轉(zhuǎn)換，f.該裝置還具有一個采數(shù)同步電路7用于產(chǎn)生與切換信號同步的采數(shù)指令。
2.如權利要求1所述的自動切換裝置，其特征是所述的采數(shù)同步電路包括一個兩端輸入與門25，該與門的一個輸入端接主控器的cp時鐘端，另一個輸入端與切換指示器中的限流電阻13相接。
3.如權利要求1、2所述的自動切換裝置，其特征是所述的清零啟動電路包括一個雙穩(wěn)電路14和一個清零、啟動按鍵17及外接信號插孔18，所述的清零、啟動按鍵通過非門16、二級管15分別與雙穩(wěn)電路14的一個觸發(fā)端和自動切換信號發(fā)生器的振蕩控制端相接，雙穩(wěn)電路的另一個觸發(fā)端接主控器的CP時鐘端。
專利摘要本實用新型是一種掃描式多點應變測量自動切換裝置，它用移位寄存器、雙諧振蕩器、單穩(wěn)、雙穩(wěn)等數(shù)字電路實現(xiàn)了對各應變測量點的掃描式自動切換和采數(shù)同步信號的給出，并可使用直流電源，體積小、耗電省、性能良好，非常適于現(xiàn)場勘測。同時也為現(xiàn)有的應變儀配用計算機提供了一個必要的配用設備。它還可以連箱使用擴大切換點數(shù)，具有很好的通用性。
文檔編號G01B7/16GK2141070SQ9223371
公開日1993年8月25日 申請日期1992年9月21日 優(yōu)先權日1992年9月21日
發(fā)明者樊端 申請人:水利電力部西北勘測設計院科研所