CN201421337Y - 数字化指针式仪表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字化指针式仪表，包括指针式仪表及其工作电路，其特征在于：所述的工作电路包括带有圆容栅动栅线路的电路板[A]、带有圆容栅定栅线路的电路板[C]、圆容栅传感器芯片、数字信号微处理器及显示模块；所述带有圆容栅动栅线路的电路板[A]固定安装于指针转动轴中心，所述带有圆容栅定栅线路的电路板[C]设于带有圆容栅动栅线路的电路板[A]的上方，所述的圆容栅传感器芯片的输出端与数字信号微处理器相连，所述的数字信号微处理器的输出端与显示模块相连。本实用新型使指针式仪表成为了兼具数字化和指针式功能的双功能仪表，满足市场的需求。

Description

数字化指针式仪表

技术领域

本实用新型涉及模拟指针式仪表的数字化改进，尤指指针式仪表指针转角数字化仪表，或者数字化和指针式两者功能兼顾的双功能仪表。

背景技术

指针式仪表的工作原理是通过敏感元件，把被测量变换为仪表的指针偏转，并与刻度表盘上的测量单位相比较，读出被测量的大小。指针式仪表具有价格低廉、不需供电、环境适应性强、广泛使用等优点。随着数字时代的到来，推动测试技术向自动化、智能化、远程化发展，因指针式仪表不具备数字化功能，而无法在现代自动测试系统、自动控制系统中运用，取而代之的是如数字温度表、数字压力表等数字仪表。目前，这些数字仪表存在造价昂贵、供电不便等缺点。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种数字化指针式仪表，其通过指针式仪表的读数指针转动角从模拟量到数字量的变换，使指针式仪表成为了数字化和指针式两者功能兼顾的双功能仪表。

本实用新型是这样实现的，一种数字化指针式仪表，包括指针式仪表及其工作电路，其特征在于：所述的工作电路包括带有圆容栅动栅线路的电路板[A]、带有圆容栅定栅线路的电路板[C]、圆容栅传感器芯片、数字信号微处理器及显示模块；所述带有圆容栅动栅线路的电路板[A]固定安装于指针转动轴中心，所述带有圆容栅定栅线路的电路板[C]设于带有圆容栅动栅线路的电路板[A]的上方，所述的圆容栅传感器芯片的输出端与数字信号微处理器相连，所述的数字信号微处理器的输出端与显示模块相连。

本实用新型的优点是；在保证指针式仪表测量精度不降低、运用范围不减小、价格提高不大、结构改变很小的前提下，使其具备数字化智能化仪表功能，彻底消除其在自动测试和自动控制领域应用的制约因素。所使用的圆容栅数字角度传感器和数字信号微处理器，可用电池供电(最低工作电压可为1.2V)，功耗小，供电方便，双电池仓设计保证了供电的连续性。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理示意图；

图2是一般指针式温度表面盘示意图；

图3为在指针式温度表读数指针上粘上带有圆容栅动栅线路的圆形电路板示意图；

图4为在圆容栅动栅线路的电路板上方，安装了带有圆容栅定栅线路、圆容栅传感器芯片、数字信号微处理器等器件的电路板示意图；

图5为在圆容栅定栅线路的电路板上方，在安装显示模块后的温度表面盘示意图；

图6为数字化指针式温度表仅使用数字化功能的表面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及数字化指针式温度表实施例对本实用新型做进一步描述。

本实用新型提供一种数字化指针式仪表，包括指针式仪表及其工作电路，其特征在于：所述的工作电路包括带有圆容栅动栅线路的电路板[A]、带有圆容栅定栅线路的电路板[C]、圆容栅传感器芯片、数字信号微处理器及显示模块；所述带有圆容栅动栅线路的电路板[A]固定安装于指针转动轴中心，所述带有圆容栅定栅线路的电路板[C]设于带有圆容栅动栅线路的电路板[A]的上方，所述的圆容栅传感器芯片的输出端与数字信号微处理器相连，所述的数字信号微处理器的输出端与显示模块相连。电路原理如图1所示。

在本实用新型较佳实施例子中，数字角度传感器采用圆容栅数字角度传感器，其分为圆形动栅线路、圆形(扇形)定栅线路、数字角度传感器芯片。圆形动栅线路印制在圆形定栅线路板上，圆形动栅线路板与指针式仪表的读数指针转动轴垂直地安装在转轴上，其圆心在转轴的转动轴线上，并随着转轴一同转动。圆形(扇形)定栅线路所在的线路板形状不定，安装时只要保证圆形(扇形)定栅线路平面与圆形定栅线路平面平行，两个平面在不影响相对转动的情况下尽可能靠近，圆形(扇形)定栅线路的圆心也在仪表读数指针转动轴的转动轴线上。数字角度传感器芯片可以与圆形(扇形)定栅线路在同块线路板上，也可通过信号线连接而分开安装。数字角度传感器芯片测量出圆形动栅线路相对圆形(扇形)定栅线路的转动角度，并输出与转动角度成比例的数字量信号，实现仪表读数指针转动角从模拟量到数字量的变换。圆形动栅线路、圆形(扇形)定栅线路的半径相同，可根据测量转动角的精度需要而定，精度越高，半径越大。

所述的数字信号微处理器还连接有数据存储模块、数据通信模块及按键输入模块。

上述数字信号微处理器可以与数字角度传感器芯片通过信号线联系，也可以集成在同一芯片内，完成被测量与仪表读数指针转角之间的非线性数据处理、读数值修正、通信模块控制、存储模块控制、显示指示控制、指令处理、按键处理、超(低)设定值报警等功能。

上述数据存储模块可以是数字信号微处理器自带的存储器，也可以通过数字信号微处理器端口与专用存储芯片组成，主要完成存储数字角度传感器测量值、数据处理模块的数据处理结果、数字通信和按键输入等模块输入的指令和数据等。

上述数字通信模块包括通信信号控制线和数据线，可由数字信号微处理器端口实现，也可以通过数字信号微处理器端口与专用通信芯片实现，完成与所对接的数字设备之间的数据和指令信号传送功能。

上述按键输入模块由数字信号微处理器端口及输入按键组成，完成零位调整、单位公制/英制换算、校准/测量工作模式转换、误差修正、设定值输入等功能。

上述显示模块可以是显示屏、蜂鸣器、指示灯等线路的全部或部分，完成测量值显示、声光信号提示、电信号输出等功能。

上述误差修正功能是将仪表校准时得到的仪表测量偏差存入数据存储模块，运用数字信号微处理器的数据处理功能，使仪表测量值的显示结果符合仪表的测量技术指标；而仪表的指针读数误差修正，则可通过更改仪表读数刻度表盘的刻度线来实现。

本实用新型运用指针仪表的工作原理，实现被测量到仪表读数指针模拟转动角的传感，再运用圆容栅数字角度传感器实现模拟转动角到数字量的变换。运用数据线性拟合处理技术以及误差修正技术，对数字角度传感器测量值进行数据处理，消除被测值与模拟转动角之间存在的非线性误差，保证最终测量结果满足仪表技术指标要求。

下面结合图2至图5对本实用新型做进一步说明，图2所示的指针式温度表指针上，用环氧树脂固定上带有圆容栅动栅线路的圆形电路板A(如图3所示)，要求圆形电路板A的平面垂直于仪表读数指针转动轴，且圆心在转动轴的中心线上，图3中圆孔B用于安装时对准仪表读数指针转动轴中心。图4是在圆形电路板A的上方，用数枚固定螺钉F，安装带有圆容栅定栅线路(图4中虚线圆D)的线路板C，要求线路板C与圆形电路板A两平面平行，且尽量靠近，线路板C中的圆孔E的圆心也在仪表读数指针转动轴的中心线上。线路板C上还包括用于连接显示模块的接口线路G、按键线路H、通信接口线路I，以及圆容栅传感器芯片、数字信号微处理器、存储芯片等器件。图5是在线路板C上方通过数枚固定螺钉J安装液晶显示模块I，孔K用于安装输入按键。图6是将圆容栅动栅线路的圆形电路板A，按照仪表读数指针的安装方法，直接安装在仪表读数指针转动轴上，省去仪表读数指针、仪表读数刻度线，仅使用数字化指针式温度表的数字化功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种数字化指针式仪表，包括指针式仪表及其工作电路，其特征在于：所述的工作电路包括带有圆容栅动栅线路的电路板[A]、带有圆容栅定栅线路的电路板[C]、圆容栅传感器芯片、数字信号微处理器及显示模块；所述带有圆容栅动栅线路的电路板[A]固定安装于指针转动轴中心，所述带有圆容栅定栅线路的电路板[C]设于带有圆容栅动栅线路的电路板[A]的上方，所述的圆容栅传感器芯片的输出端与数字信号微处理器相连，所述的数字信号微处理器的输出端与显示模块相连。

2.根据权利要求1所述的数字化指针式仪表，其特征在于：所述的数字信号微处理器还连接有数据存储模块、数据通信模块及输入模块。

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