一種手持式粗糙度儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種表面粗糙度測試裝置，具體地說，涉及一種手持式粗糙度儀，屬于質量控制技術領域。
【背景技術】
[0002]表面粗糙度是評價機械工件表面的加工質量、表面性能的重要指標。觸針式粗糙度儀是現(xiàn)在應用最為普遍、技術最成熟的表面粗糙度儀，而觸針式粗糙度儀根據(jù)換能器的不同又分為壓電式粗糙度儀和電感式粗糙度儀。
[0003]壓電式粗糙儀的測試精度比電感式粗糙度儀要低，但由于其結構簡單、成本較低(約為電感式粗糙度儀的一半)，得到廣泛的應用。
[0004]壓電原理粗糙度檢測儀的基本原理是:在電機驅動下，傳感器的觸針滑過工件表面，引起觸針的上下起伏，通過杠桿引起壓電晶體的形變、轉變?yōu)殡娦盘?。這個電信號經(jīng)過調理之后送入微處理器/微控制器進行數(shù)據(jù)處理，結果輸出。
[0005]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下不足，現(xiàn)有的壓電式粗糙度儀的主要問題是:
[0006](1)受濕度影響比較大，濕度漂移較大；(2)顯示內容少，亮度低，不便于識讀；(3)測值重復性差，最大達到15%。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種手持式粗糙度儀，克服現(xiàn)有技術中粗糙度儀濕度漂移較大、不便于識讀和測值重復性比較高的缺陷，采用該粗糙度儀，具有濕度漂移較小、清晰識讀、測值重復性好的優(yōu)點。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是:一種手持式粗糙度儀，包括主控制器，其特征在于，所述主控制器連接有溫濕度監(jiān)測單元。
[0009]一種優(yōu)化方案，所述溫濕度監(jiān)測單元包括濕度傳感器U1，濕度傳感器U1采用HTU21D。
[0010]進一步地，所述溫濕度監(jiān)測單元還包括溫度傳感器U2，溫度傳感器U2采用DS18B20。
[0011]進一步地，還包括與主控制器耦接的顯示單元、通信單元、信號調理單元和壓電傳感器，主控制器采用MSP430F149IPM的微處理器。
[0012]進一步地，通信單元位HC-05藍牙模塊，與打印機無線連接。
[0013]進一步地，顯示單元為有機發(fā)光顯示器0LED。
[0014]進一步地，信號調理電路包括電連接的電荷放大電路、反相放大器、二階無源高通濾波器、二階有源低通濾波器和電壓跟隨器。
[0015]進一步地，電荷放大電路包括運算放大器U3、電阻R1、電阻R2、電阻R3，運算放大器U3的同相輸入端接電阻R3的一端、壓電傳感器的輸出端，運算放大器U3的反相輸入端接運算放大器U3的輸出端、電阻R2的一端，電阻R2的另一端接電阻R3的另一端、電阻R1的一端，電阻R1的另一端接地，其功能是將壓電傳感器感應的電荷信號轉化成為電壓信號。
[0016]進一步地，反相放大器包括運算放大器U4、電阻R4、電阻R5、可調電阻W，運算放大器U4的反相輸入端接電阻R4的一端、可調電阻W的一端，電阻R4的另一端接運算放大器U4的輸出端，可調電阻W的另一端接電荷放大電路的輸出端，運算放大器U4的同相輸入端經(jīng)電阻R5接二階無源高通濾波器，運算放大器U4的輸出端接二階無源高通濾波器、二階有源低通濾波器。
[0017]進一步地，二階無源高通濾波器包括多路復用器U5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電容C1和電容C2，多路復用器U5的型號為MAX4053，電容C1的一端接反相放大器的輸出端，電容C1的另一端接電容C2的一端、電阻R6的一端、電阻R7的一端、電阻R8的一端，電容C2的另一端接電阻R9的一端、電阻R10的一端、電阻R11的一端、二階有源低通濾波器電阻R6的另一端接多路復用器U5的12腳，電阻R7的另一端接多路復用器U5的13腳，電阻R8的另一端、電阻R9的另一端接多路復用器U5的4腳、14腳，電阻R10的另一端接多路復用器U5的3腳，電阻R11的另一端接多路復用器U5的5腳。
[0018]二階有源低通濾波器包括運算放大器U6、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電容C3和電容C4，電阻R12的一端接二階無源高通濾波器的輸出端，電阻R12的另一端接電阻R13的一端、電容C3的一端，電阻R13的另一端接電容C4的一端、運算放大器U6的同相輸入端，電容C4的另一端接二階無源高通濾波器和電阻R14的一端，電阻R14的另一端接電阻R15的一端、運算放大器U6的反相輸入端，電阻R15的另一端接運算放大器U6的輸出端、電容C3的另一端和電壓跟隨器的輸入端。
[0019]電壓跟隨器包括運算放大器U7、電阻R16和電容C5，電阻R16的一端接二階有源低通濾波器的輸出端，電阻R16的另一端接運算放大器U7的同相輸入端、電容C5的一端，電容C5的另一端接地，運算放大器U7的反相輸入端接輸出端Signal_IN。
[0020]本實用新型采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0021]1、采用溫濕度監(jiān)控單元對結果進行補償，濕度漂移降低50%。
[0022]2、現(xiàn)有產(chǎn)品的測值重復性為15%，經(jīng)過補償之后的測值重復性在5%以內。
[0023]3、采用有機發(fā)光顯示器(0LED)作為顯示部件，可以自發(fā)光，無論周圍光線好壞，都能清晰識度。
[0024]4、采用無線通信模塊，用于無線打印和無線同步操控，無線打印實現(xiàn)結果的實時報告輸出，由手機或者電腦向粗糙度儀發(fā)送鍵盤碼，粗糙度儀響應這個鍵盤碼，就如同按鍵一個效果；由于沒有實際觸碰儀器，不會對粗糙度儀和工件的接觸狀態(tài)造成影響。
[0025]5、信號調理電路降低了信號源內阻，提高了信號的驅動能力。
[0026]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
【附圖說明】
[0027]附圖1是本實用新型實施例中粗糙度儀的結構組成框圖；
[0028]附圖2是本實用新型實施例中粗糙度儀的濕度補償電路圖；
[0029]附圖3是本實用新型實施例中粗糙度儀的溫度補償電路圖；
[0030]附圖4是本實用新型實施例中調理電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0031]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0032]實施例1，如圖1、圖2、圖3所示，一種手持式粗糙度儀，包括主控制器
[0033]和溫濕度監(jiān)測單元，溫濕度監(jiān)測單元包括濕度傳感器U1和溫度傳感器U2，溫度傳感器U2采用Maxim公司的DS18B20，采用寄生電容供電，通信協(xié)議采用l_wire總線，濕度傳感器U1采用數(shù)字化的HTU21D，這個芯片采用3.3V供電，SDA和SCL端子來自主控制器，主控制器和HTU21D之間采用I2C總線進行通信。
[0034]主控制器采用MSP430F149IPM的微處理器。
[0035]通過實驗，記錄溫度和濕度常態(tài)下的曲線C1，以及溫度升高5度、10度、
[0036]15度、20度、25度、30度、40度時的曲線，以及濕度增加5%、10%、15%、20%、25%、35%,40%時的曲線，然后用這幾條曲線計算壓電傳感器的溫度變化系數(shù)kl和濕度變化系數(shù)
k2o
[0037]然后將kl和k2體現(xiàn)到粗糙度儀的表面粗糙度值的計算中即可將溫度影響和濕度影響補償?shù)簟?br>[0038]還包括與主控制器耦接的存儲單元、顯示單元、通信單元、轉向單元、信號調理單元和壓電傳感器。
[0039]存儲單元采用SST25VF016B的存儲器芯片。
[0040]通信單元采用匯承公司的HC-05藍牙模塊，與打印機無線連接，用于無線打印和無線同步操控功能，無線打印實現(xiàn)結果的實時報告輸出。
[0041]顯示單元采用有機發(fā)光顯示器0LED，可以自發(fā)光，無論周圍光線好壞，都能清晰識度。
[0042]轉向單元包括傳動連接的微電機、絲杠、凸輪，推動壓電傳感器移動以對被測物進行測量，微電機米用FaulHarber的微電機+減速器。
[0043]壓電傳感器位于儀器PC/ABS合金外殼的底部，平時不用的時候，傳感器保護倉撥桿的位置在左側，保護倉蓋處于閉合狀態(tài)。在測量之前，將保護倉撥桿向右撥動，打開倉蓋，傳感器的測頭將探出儀器底面，此時將儀器輕放在待測工件的上方，測頭將與底面齊平，由于內部彈簧力的作用，測頭和觸針將以適度的力壓在待測表面上。此時按0N/0FF鍵，機器開機并計入初始界面。向上鍵(箭頭朝上)復用做START鍵，按壓此鍵將會啟動測量。其基本工作過程是:常態(tài)下，凸輪的最遠點把傳感器頂?shù)阶钭髠?，啟動測量后，電機在主控制器的控制下轉動，帶動凸輪工作，傳感器被凸輪推動沿光杠(用作導軌)向右拖動，當凸輪的最近點轉動到與傳感器接觸點時，傳感器到達最右端，此時凸輪繼續(xù)轉動，傳感器將被頂著向左運動。直到凸輪最遠點與傳感器接觸時，傳感器回到最左側位置，整個測量行程完成，壓電傳感器輸出電荷信號。根據(jù)以上描述，電機驅動電路相對比較簡單，只要能夠采用凸輪控制電機單一方向的啟停就可以實現(xiàn)傳感器的往復運動即可，該轉向單元可以采用傳統(tǒng)的傳動結構，在此不再詳細說明。