单片机多路位移巡测仪制造技术

一种单片机多路位移巡测仪，采用若干个电感传感器，经对称设计的多路模拟切换开关，连接到单台测微仪，取得与位移量对应的电压信号，经放大器、模／数转换器，成为数字量输送到单片机系统进行处理后，由显示器显示，并可经ＲＳ－２３２Ｃ串行口，将数据传送到上位微机，进行大量数据的存贮和特定要求的分析处理。本仪器具有自动测量、显示及通讯功能，温漂小、稳定性好、精度高、便于维修，适用于几何形状参数及数据量较大的准静态条件下的微小位移量的测量。（*该技术在2002年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种以采用电或磁的方法为特征的计量设备。对于准静态（即变化较缓的动态过程）条件下的位移测量，常规的方法是采用各种机械式比较仪、电动式电涡流测微仪、电感式测微仪等。在多路位移测量中，则反映出它们的自动化程度不高、示值误差大、操作不方便等不足之处。现有一种，如专利号88214126.0，名称为“单片机多点通用测微仪”，所公开的采用电感——频率转换方法的仪器，虽具有精度高、测点多、自成系统等优点，但只适用于特定参数的测量显示，不便于准静态条件下，大数据量的存贮和处理，且每个传感器需要两次切换采样和频率计数检测，在一定程度上限制了测量速度的进一步提高。本技术的目的是，以单片机为核心，在单台测微仪（单通道或手动双通道）的基础上，采用对称式的抑制温漂切换处理，实现多点位移自动巡回测量，并能与微机经标准RS－232C串行口通讯，不但能将检测数据直接显示，而且根据实际测试需要，将数据传送到上位微机，以满足大量数据的存贮及各种特定要求的分析处理。为实现上述的目的，本技术所采用的技术方案是，它由若干个电感传感器，经多路模拟开关电路的切换后，连到测微仪，其输出的毫伏级直流模拟电压，经放大、模／数转换后，由单片机系统根据相应的程序进行采集、滤波、转换和计算等处理，送显示器显示，还可与上位微机通讯，将大量的实时测试数据传送至上位微机进行存贮、图显、分析等进一步的处理。-->下面结合附图对本技术作进一步的描述。图1.单片机多路位移巡测仪的电路框图；图2.电感传感器多路切换部份的电路图。如图1、图2所示，本技术采用若干个三抽头电感传感器14、经多路模拟切换开关6与测微仪7连接，多路模拟切换开关6是由特性相同并对称设计的两片芯片16、17组成，分别切换测微仪7中振荡器20发出的对电感传感器14进行激励的正弦电源，同时各传感器14并联在一起的输出信号线与测微仪7中的放大与相敏检波电路18连接，其输出为毫伏级直流电压信号，进入由运算放大器19、电阻R1、R2、R3、W和电容C1、C2组成的放大器8进行放大和滤波。放大后的电压经模／数转换器9成为数字量，进入接口芯片10，接至由串行口1、单片机2、锁存器3、存贮器4、通道数设置开关13组成的单片机系统，对输入信号进行采集、滤波、转换和计算等处理，经驱动电路11、12送显示器显示。其中通道数设置开关13包括复位按钮及测试通道选择开关。又可在串行口1上接有标准RS－232C串行通讯口的上位微机15，将大量的实时测试数据传送到上位微机15，进行存贮、图显和分析等进一步的处理。本技术选用单片机MCS－51系列8031芯片，采用8个GC－8ZG电感传感器，一台DGH－5型电感测微仪，两片CD4051八选一多路模拟切换开关芯片，选用353型运算放大器与R1、W组成40倍左右放大倍数的放大器（一级或二级均可），模／数转换器选用31/2位CMOS自校零双积分型的MC14433芯片，显示器是5位共阴极LED，上位微机采用有标准通讯口的如IBM／PC286或386系列。仪器采用模块化设计，共有信号输入处理板、单片机主板、显示板及电源板等四块模板，对不同的传感器信号，只要适当改换信号处理板即可。-->本仪器的测量方法：由于测微仪7可为单路电感传感器14提供激励信号及处理交变的反馈输出信号，且可输出与位移量成线性比例关系的直流电压信号，故通过在多路传感器与测微仪之间加入多路模拟切换开关6，同时对测微仪输出的直流信号经放大、模／数转换后，由单片机系统接收处理，实现了多路位移的自动巡测。通过两个切换开关的同时动作，每次接通一个传感器与测微仪的信号连接，测完后再测下一路，需测的通道数由通道数设置开关13选择，当所有的通道都测试一遍后，再将各路的位移值循环显示输出，这样可保证各点的测试时间间隔为最小，使测试时间具有一致性，这在准静态条件下的测试中是必要的，当然通过软件的改动，也可每测一点即显示一点的值。必要时可将数据定时向上位微机发送。其测量过程：（1）在准静态条件，如机床的热变形量测试，先布置好各传感器，在测微仪和本机都工作的状态下，调整传感器的初始位置，到显示值接近于零，然后固定传感器，按复位键，记下各点的初始值。（2）仪器按通道数设置开关所确定的通道循环检测显示，显示值与初始值之差，就是位移变化值。（3）单路测量时，只要将通道数设置开关都置于向下的位置即可。（4）在静态条件下的各种测量，如产品的几何尺寸或误差量等的测量，则先在基准件上调整好各传感器的初始值，再放上被测件，显示值与初始值之差，就是被测值与基准件的尺寸差。本技术与现有技术相比较其优点是：（1）本巡测仪可独立使用，具有精度高、点数多、数显化。-->（2）采用模块化设计，通用性好、开发、维修方便。（3）以对称式的电路设计及软件补偿等措施抑制温漂，稳定性好，适用范围广。（4）备有串行接口，后继处理方便，以充分享用上位微机丰富的软硬件资源。（5）电路结构简单、成本低。（6）测量指标：测量范围：0～30μm；分辨率：0.01μm；精  度：0.1μm；单次测量时间：0.1秒；系统温度特性：带软件校正，长时间运行，≤0.05μm的温漂。因此，本技术适用于几何形状参数及数据量较大的准静态条件下的微小位移量的测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片机多路位移巡测仪，本实用新型的特征是，三抽头电感传感器［１４］，经多路模拟切换开关［６］与测微仪［７］连接，输出的电压信号经放大器［８］、模／数转换器［９］、接口芯片［１０］，接至由串行口［１］、单片机［２］、锁存器［３］、存贮器［４］、通道数设置开关［１３］组成的单片机系统，对输入信号进行采集、滤波、转换和计算，经驱动电路［１１］、［１２］送显示器［５］显示。２、根据权利要求１所述的单片机多路位移巡测仪，其特征是，多路模拟切换开关〔６〕是由特性相同并对称设计的两片芯片〔１６〕、〔１７〕组成，分别切换测微仪〔７〕中振荡器〔２０〕发出的对电感传感器〔１４〕进行激励的正弦电源，各电感传感器〔１４〕并联在一起的输出信号线与测微仪〔７〕中的放大与相敏检波电路〔１８〕连接，其信号进入由运算放大器〔１９〕、电阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｗ和电容Ｃ１、Ｃ２组成的放大器〔８〕进行放大和滤波。

【技术特征摘要】
1、一种单片机多路位移巡测仪，本实用新型的特征是，三抽头电感传感器[14]，经多路模拟切换开关[6]与测微仪[7]连接，输出的电压信号经放大器[8]、模/数转换器[9]、接口芯片[10]，接至由串行口[1]、单片机[2]、锁存器[3]、存贮器[4]、通道数设置开关[13]组成的单片机系统，对输入信号进行采集、滤波、转换和计算，经驱动电路[11]、[12]送显示器[5]显示。2、根据权利要求1所述的单片机多路位移巡测仪，其特征是，多路模拟切换开关〔6〕...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子辰，何春富，胡旭晓，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]