專利名稱：電子數(shù)字位置顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子測量儀，涉及光譜儀器或一般機(jī)械裝置中運(yùn)動部件空間幾何位置的測量顯示設(shè)備。
眾多的機(jī)械產(chǎn)品、儀器儀表常常需要對運(yùn)動部件的空間幾何位置進(jìn)行顯示。在分光光度計、光譜儀中，其波長值的指示也是通過正弦桿機(jī)構(gòu)的空間位置來表示的，因?yàn)檎覘U機(jī)構(gòu)的空間位置與分光單元的輸出光波長成線性關(guān)系。為此，許多這類機(jī)構(gòu)及儀器的某些物理量可通過一個空間位置顯示器來表示出來。
目前所使用的空間位置顯示器可分為機(jī)械式和電子顯示式兩大類、機(jī)械式原理簡單，結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜，因此，在一般的場合使用較多，其缺點(diǎn)是數(shù)字顯示不夠清晰，機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)也較復(fù)雜，尤其是無法進(jìn)行遠(yuǎn)距離顯示以及大屏幕顯示。在分光光度計中，由于機(jī)構(gòu)計數(shù)器的傳動機(jī)構(gòu)所限制，波長顯示常常不得不安置在機(jī)構(gòu)聯(lián)接方便的位置，這樣往往給使用操作和讀數(shù)帶來不便，特別是對于數(shù)字顯示式分光光度計，測量值的電子數(shù)字顯示與波長值的機(jī)械計數(shù)器顯示顯得極不協(xié)調(diào)。
目前的電量的位置傳感器雖然種類很多，如電感式、電容式、編碼器式等等，但要實(shí)現(xiàn)電子數(shù)字位置顯示，其電路結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，而且大多數(shù)位置傳感器屬于相對位移傳感器，如一些編碼傳感器，欲實(shí)現(xiàn)絕對位置的顯示，都必須首先進(jìn)行初始位置的標(biāo)定，這給使用帶來不便，而且工作也不可靠。
本實(shí)用新型的目的是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，特別是針對各類分光光度計或光譜儀的波長電子數(shù)字顯示的問題，提出一種采用單芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路構(gòu)成的數(shù)字位置顯示器，它可廣泛應(yīng)用于各類機(jī)構(gòu)空間直線位置或轉(zhuǎn)角的數(shù)字顯示。
為實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案采用一只精密電位器P作為被檢測機(jī)構(gòu)M的空間位置傳感元件，由參考電壓源及基準(zhǔn)電壓供給電路3將電位器P與A/D轉(zhuǎn)換器IC1及顯示器2連接成電子數(shù)字位置顯示器，即被檢測機(jī)構(gòu)的空間位置通過電位器產(chǎn)生的電信號再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并顯示出來。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)不僅可完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式計數(shù)器，而且電路結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，顯示清晰，便于遠(yuǎn)距離顯示以及大屏幕顯示。
圖面說明

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)方案示意圖；圖2為本實(shí)用新型一種電路連接的實(shí)施型式。
參照附圖進(jìn)一步說明技術(shù)方案及實(shí)施方式如圖1所示，物體的線位移或角位移均可通過一定的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為被檢測機(jī)構(gòu)M的形式，機(jī)構(gòu)M的轉(zhuǎn)動角保證了物體的空間位置。將機(jī)構(gòu)M的旋轉(zhuǎn)軸與作為空間位置傳感器的電位器P的轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接，電位器P經(jīng)參考電壓及基準(zhǔn)電壓供給電路3與A/D轉(zhuǎn)換器芯片IC1連接，A/D轉(zhuǎn)換器IC1輸出端連接顯示器2。
電位器P由穩(wěn)定的參考電壓源VR提供工作電壓，同時VR經(jīng)分壓提供A/D轉(zhuǎn)換器芯片IC1的基準(zhǔn)電壓VR1，被檢測機(jī)構(gòu)M的空間位置通過電位器P轉(zhuǎn)換為電壓信號V1并輸入到A/D轉(zhuǎn)換器IC1；由電位器滑動臂輸出的電壓信號V1的大小與被檢測機(jī)構(gòu)空間位置即直線位置X或轉(zhuǎn)角位置θ成線性關(guān)系，用A/D轉(zhuǎn)換器IC1組成的數(shù)字電壓表可顯示其輸出電位，則由顯示器2所顯示的數(shù)字電壓可直接反映被檢測機(jī)構(gòu)M所處的空間直線位置X或轉(zhuǎn)角位置θ。
其關(guān)系式為X＝A＋BV1θ＝A＋BV1
其中A、B為設(shè)定常數(shù)，分別為位置顯示的初始值和斜率。
圖2所示為參考電壓源VR及基準(zhǔn)電壓VR1的供給電路3的原理圖。其電子元器件的連接關(guān)系穩(wěn)壓管D1一端接地另一端經(jīng)電阻R1與電源電壓V0相接，穩(wěn)壓管D1輸出端經(jīng)串聯(lián)電阻R2與并聯(lián)接地電阻R3連接A/D轉(zhuǎn)換器IC1的VREF端；穩(wěn)壓管D1輸出端又串接電阻R4、可變電阻W2、電位器P及接地可變電阻W1，同時并聯(lián)穩(wěn)壓管D2；電位器P輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器IC1的V1n端；A/D轉(zhuǎn)換器IC1的輸出端連接顯示器2。參考電壓VR由穩(wěn)壓管D1提供。A/D轉(zhuǎn)換器IC1輸出端連接的顯示器2為數(shù)碼管LED或液晶顯示器，用數(shù)字顯示電位器的輸出電壓，直接反映被檢測機(jī)構(gòu)M的空間幾何位置。A/D轉(zhuǎn)換器IC1可采用3位A/D轉(zhuǎn)換器，如ICL7107或4位的A/D轉(zhuǎn)換器如IC7135。前者顯示值N＝V1/VR1×1000，適用于0～1999的數(shù)字位置顯示；后者顯示值N＝V1/VR1×10000，適用于0～19999的數(shù)字位置顯示。
本實(shí)用新型的兩只可變電阻器W1和W2可分別獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié)。可變電阻器W1用于調(diào)整位置顯示的初始值A(chǔ)，可變電阻器W2用于調(diào)整位置顯示的斜率B。當(dāng)W1改變時即調(diào)節(jié)A值時，電位器P兩端所加電位差不變；同樣當(dāng)W2改變時即調(diào)節(jié)B值時，不改變電位器P的初始電位，從而實(shí)現(xiàn)A、B值的不相關(guān)調(diào)節(jié)，這樣有利于顯示器在實(shí)際使用中的裝配調(diào)整。由于電子數(shù)字電壓表的基準(zhǔn)電壓VR1取自參考電壓VR的分壓，即共用一組參考電壓VR，因此顯示值僅取決于VR1與V1的比值以及穩(wěn)壓管D2的穩(wěn)定性，而消除了由于參考電壓源VR變化引起的位置讀數(shù)誤差。
應(yīng)用本實(shí)用新型的一個典型例子是使用在分光光度計或單色儀中的光波長的讀數(shù)顯示。在其帶有正弦桿機(jī)構(gòu)的波長調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中，手輪的轉(zhuǎn)角θ與輸出光波長成線性關(guān)系。因此，只要將作為角度傳感器的多圈電位器P與手輪進(jìn)行機(jī)械耦合，則波長位置將可以方便地實(shí)現(xiàn)電子數(shù)字顯示。
權(quán)利要求1.一種電子數(shù)字位置顯示器，其特征是作為被檢測機(jī)構(gòu)M位置傳感元件的電位器P通過參考電壓源及基準(zhǔn)電壓供給電路[3]連接A/D轉(zhuǎn)換器芯片(IC)[1]及顯示器[2]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子數(shù)字位置顯示器，其特征是是參考電壓源VR及基準(zhǔn)電壓VR1供給電路[3]的電子元器件連接關(guān)系穩(wěn)壓管D1一端接地另一端經(jīng)電阻R1與電源電壓Vo相接，穩(wěn)壓管D1輸出端經(jīng)串聯(lián)電阻R2與并聯(lián)接地電阻R3連接A/D轉(zhuǎn)換器IC[1]的VREF端；穩(wěn)壓管D1輸出端又串接電阻R4、可變電阻W2、電位器P以及接地可變電阻W1，又并聯(lián)穩(wěn)壓管D2；電位器P輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器IC[1]的V1n端；A/D轉(zhuǎn)換器IC[1]的輸出端連接顯示器[2]。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子數(shù)字位置顯示器，其特征是顯示器[2]為數(shù)碼管LED或液晶顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子數(shù)字位置顯示器，其特征是A/D轉(zhuǎn)換器IC[1]采用ICL7107或IC7135。
專利摘要一種電子數(shù)字位置顯示器，它由用作被檢測機(jī)構(gòu)位置傳感元件的電位器P通過電路連接與A/D轉(zhuǎn)換器芯片及顯示器所組成。由參考電壓V
文檔編號G01B7/02GK2220059SQ9422198
公開日1996年2月14日 申請日期1994年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月21日
發(fā)明者龔健, 殷浩, 李彩鳳 申請人:浙江大學(xué)