CN201765078U - 一种采用图形化记录方法的测力仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是有涉及一种测力仪，具体是一种采用图形化记录方法的测力仪。本测力仪在定时取值描点法的基础上还设置了定时测量力值定时器、第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器、第三定时测量力值存储器及比较器，所述定时测量力值定时器用于产生两次定时测量力值的间隔时间Δt，所述第一、第二、及第三定时测量力值存储器分别用于存储三次连续定时测量力值所得的数值Yn-1、Yn、Yn+1，通过对连续采集的三次测量力值Yn-1、Yn、Yn+1进行相互比较，确定波峰和波谷产生的时间tn和相应力值Yn。然后将所述波峰或波谷的相应力值在所述的定时取值描点法中给予附加描点，有效地保证了整个测试过程中力值变化的真实性，可以更加准确记录测量过程中的力值变化。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种测力仪，具体是一种采用图形化记录方法的测力仪。
背景技术
目前现有国产和进口的数显式推拉力计、扭矩测试仪、力试验机等力量测量仪器产品结构一般都包括外壳及设置在外壳中的传感器，用于采集感应信号；数模转换单元，连接到传感器上，用于将传感器上接收到感应信号进行数字转换后送入中央数据处理单元；中央数据处理单元，连接到所述的数模转换器，对来自数模转换器的数字信号进行处理；键盘，用于输入数据或控制指令至中央数据处理单元；输出单元，用于输出测力仪的测量结果；所述中央数据处理单元中设有定时取值数值存储器，用于存储传感器按定时取值方式测量到的值；定时取值定时器，用于产生两次定时取值的间隔时间ΔT。所具有的波形纪录测试过程功能大多采用定时取点描点法或采用滤波取点描点法即到了一定时间后，取当前的值或滤波值，再将其描在测试曲线的相应位置上。这种方法对于快速变化的测量值，由于不能比较测量过程中所采集到力值变化的波峰与波谷，所以不能准确的反应整个测量过程的力值变化曲线。由此可见，上述现有的测量仪器在使用上，显然仍存在缺陷性，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计发展，而一般产品又没有合适的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的测量仪器，便成了当前业界极需改进的目标。
实用新型内容
有鉴于现有的测量仪存在对于快速变化的测量值不能准确的反应整个测量过程的力值变化曲线的缺陷，本实用新型的目的在于为克服现有技术不足而提供了一种采用图形化记录方法的测力仪，能够改进一般现有的测量仪器，能准确的反应整个测量过程的力值变化曲线使其更具有实用性。
本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种采用图形化记录方法的测力仪，包括外壳及设置在外壳中的传感器，用于采集感应信号；数模转换单元，连接到传感器上，用于将传感器上接收到感应信号进行数字转换后送入中央数据处理单元；中央数据处理单元，连接到所述的数模转换器，对来自数模转换器的数字信号进行处理；键盘，用于输入数据或控制指令至中央数据处理单元；输出单元，用于输出测力仪的测量结果；所述中央数据处理单元中设有定时取值数值存储器，用于存储传感器按定时取值方式测量到的值；定时取值定时器，用于产生两次定时取值的间隔时间ΔT，其特征在于：所述中央数据处理单元中还设有定时测量力值定时器、第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器、第三定时测量力值存储器及比较器，所述定时测量力值定时器用于产生两次定时测量力值的间隔时间Δt，所述第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器及第三定时测量力值存储器分别用于存储三次连续定时测量力值所得的数值Yn-1、Yn、Yn+1，且ΔT≥KΔt，其中100≥K≥5，K为自然数；所述比较器用于比较第二定时测量力值存储器中的值Yn与第一定时测量力值存储器中的值Yn-1和第三定时测量力值存储器中的值Yn+1之间的大小关系。
由于本实用新型的测力仪还设置了定时测量力值定时器、第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器、第三定时测量力值存储器及比较器，所述定时测量力值定时器用于产生两次定时测量力值的间隔时间Δt，所述第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器及第三定时测量力值存储器分别用于存储三次连续定时测量力值所得的数值Yn-1、Yn、Yn+1，且ΔT为Δt的数倍，因此可以在原有定时取值描点法的基础上通过对连续采集的三次测量力值Yn-1、Yn、Yn+1进行相互比较，确定波峰和波谷产生的时间tn和相应力值Yn。然后将所述波峰或波谷的相应力值在所述的定时取值描点法中给予附加描点。借由上述技术方案，测力仪可以实现图形化记录，与现有技术相比较具有下列优点：
1、测试记录图匀速性好。力值测量图形化记录图在增加描点数量的基础上，保证整个描点速度不受影响，使得测试曲线具有更好的匀速性。
2、力值变化的真实性得到可靠保证。在有限的内存容量上，同时实现定时描点和附加描点相结合，有效地保证了整个测试过程中力值变化的真实性。
为了能够更清楚了解本实用新型，下面将结合附图与具体实施例对本本实用新型作进一步的详细说明。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例正面结构局部剖视图。
图2为本实用新型具体实施例内部结构剖视图。
图3为本实用新型具体实施例电原理框图。
图4为本实用新型具体实施例中央数据处理单元、键盘及显示部分电原理框图。
图5为本实用新型具体实施例数模转换单元部分电原理框图。
具体实施方式
以手持式图形化记录方法的测力仪为例，如图1、2所示，图形化记录方法的测力仪外壳由上盖1和底盖2组成，整体为扁长方体，LCD显示装置中的显示器3设置在上盖1的中下部，所述键盘4设置在上盖1的中部，电路板5设置在上盖1内侧上，作为电源的电池和传感器设置在下盖内腔中，测量接头从外壳下端面露出。如图3所示，图形化记录方法的测力仪的电路仍包括设置在外壳中的用于采集感应信号的传感器；用于将传感器上接收到感应信号进行数字转换后送入中央数据处理单元的数模转换单元；键盘4和用于输出测力仪的测量结果的输出单元；中央数据处理单元采用以单片机为核心辅以外围元件组成，输出单元可以是通过打印装置输出，也可以采用图形显示装置显示输出。LPC2478微控制器是NXP半导体公司针对各种高级通讯、高质量图像显示等广泛应用场合而设计的一款具有极高集成度并且以ARM7TDMI-S为内核的微控制器。LPC2478微控制器具有512kB片内高速Flash存储器，该Flash存储器具有特殊的128位宽度的存储器接口和加速器架构，可使CPU以高达72MHz的系统时钟速度来按顺序执行Flash存储器的指令。LPC2478微控制器包括1个LCD控制器、1个10/100的以太网媒体访问控制器(MAC)、1个带4kB终端RAM的USB全速Device/Host/OTG控制器、4个UART，2路控制器局域网(CAN)通道、1个SPI接口、2个同步串行端口(SSP)、3个I2C接口和1个I2S接口。同时还带有1个片内4MHz内部振荡器、98kBRAM(包括64kB局部SRAM、16kB以太网SRAM、16kB通用DMA SRAM和2kB电池供电SRAM)以及1个外部存储器控制器(EMC)来支持上述的各种串行通信接口。这些特性使该器件最适用于那些便携式的电子产品，以及贩售终端(POS)等应用场合。它还带有多个32位定时器、1个10位的ADC、10位的DAC、2个PWM单元和多达160个的高速GPIO，与其所具有的众多的串行通信控制器，灵活的时钟能力，以及别具特色的存储器互为补足，相得益彰。因此，如图4所示，中央数据处理单元选用LPC2478微控制器及其外围元件组成，所述的定时取值数值存储器、第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器及第三定时测量力值存储器由微控制器内部存储器构成，其中，定时取值数值存储器用于存储传感器按定时取值方式测量到的值；所述第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器及第三定时测量力值存储器分别用于存储三次连续定时测量力值所得的数值Yn-1、Yn、Yn+1。用于产生两次定时取值的间隔时间ΔT的定时取值定时器和用于产生两次定时测量力值的间隔时间Δt的定时测量力值定时器也由其内部定时器担当。如图5所示，数模转换单元由可设定增益仪表放大器AD8231和模数转换集成AD7980及其外围元件组成。通过传感器实时采集信号，并且对这些信息经放大器AD8231放大和模数转换集成AD7980转化为数字信号传输给LPC2478微控制器，LPC2478微控制器对数据信息进行处理，将结果输出至显示屏。作为一种具体连接方式，如图4所示，其中模数转换集成的AD7980引脚CNV与微控制器LPC2478的P1.16相连，串行接口时钟输入SCK引脚与微控制器LPC2478的P1.17相连，串行数据输入端SDI引脚与微控制器LPC2478的P1.3相连，串行数据输出端SDO引脚与微控制器LPC2478的引脚P4.25相连，而芯片所需的电平匹配端与微控制器LPC2478的P4.29相连。通过上述引脚的连接将数字信号传输给微控制器LPC2478，微控制器LPC2478对该数字信号进行运算处理。根据测力仪的设计功能要求，本测力仪的键盘4共设置了按键S1～S10十个按键，分别为[设置]按键、[置零]按键、[+]按键、[-]按键组合实现此功能操作示意图。其中[设置]按键是具有对图形化记录的参数进行设定的功能键，[+]按键、[-]按键是具有在[设置]键按下之后而对图形化记录的参数进行加、减调整的功能键，[置零]按键202是在设置好图形化记录的参数后，将前面所设定的数据写入EEPROM中并执行的功能键。另外还设有[UP]按键、[DOWN]按键、[LEFT]按键、[RIGTH]按键用于控制光标的移动。本具体实施例中由微控制器LPC2478的引脚P2.23、P0.0、P0.1、P0.10、P0.11、P2.26、P3.25分别与组成键盘4的按键S1～S10相连接，这样通过键盘4可以进行操作控制。在本具体实施例中，所述输出单元选用LCD显示装置，LCD显示驱动选用无电感充电泵式LCD驱动集成电路，微控制器LPC2478经由显示驱动芯片与LCD显示电路连接的示意图。显示驱动芯片采用74LVC254A和RT9360AB-07C组合而成。74LVC254A芯片起到数据保持的作用，如无此芯片也可使单片机芯片引脚直接与LCD显示电路相连。RT9360AB-07C芯片用于控制LCD502的背光电路；其引脚13～16、6与LCD显示电路的引脚44～47、43相连，引脚1与单片机芯片401的引脚P2.24相连。显示驱动芯片驱动LCD显示电路，并对LCD显示电路显示数值更新。
前述的采用新型图形化记录方法的测力仪，其图形化记录方法由以下技术实现：
图形化记录方法，它包含定时取值描点法，其取值和描点总时间为T，时间间隔为ΔT，在此基础上，还包含定时测量力值法，所述的定时测量力值法的力值测量时间为t，测量时间间隔为Δt，且ΔT≥KΔt，其中100≥K≥5，K为自然数，也即测量时间间隔Δt小于所述的定时取值描点法中的取值和描点时间间隔ΔT数倍，倍数越大，测量精度越高，但是这样一来中央数据处理单元的运算量就越大，对硬件的要求也就越高，所以一般在5-20倍为宜。定时测量力值法需对连续采集的三次测量力值Yn-1、Yn、Yn+1进行相互比较，确定波峰和波谷产生的时间tn和相应力值Yn，具体是连续采集的三次测量力值分别为Yn-1、Yn、Yn+1，按以下比较的不同结果进行记录描点：
(1)当Yn-1＜Yn＜Yn+1或Yn-1＞Yn＞Yn+1时，图形记录按所述的定时取值描点法进行图形记录描点；
由于Yn-1＜Yn＜Yn+1或Yn-1＞Yn＞Yn+1，说明力值变化是个递增量或递减量，没有出现波峰和波谷拐点。
(2)当Yn-1＜Yn，Yn+1＜Yn时，波峰产生，且波峰产生的时间点位与所述定时取值描点法的描点时间点位不重复，所述的定时取值描点法将波峰力值Yn作为附加力值在时间Tn+1点位给予附加描点；
(3)当Yn-1＞Yn，Yn+1＞Yn时，波谷产生，且波谷产生的时间点位与所述定时取值描点法的描点时间点位不重复，所述的定时取值描点法将波谷力值Yn作为附加力值在时间Tn+1点位给予附加描点。
然后将定时测量力值法中确定的波峰或波谷的相应力值在所述的定时取值描点法中给予附加描点。
用于比较第二定时测量力值存储器中的值Yn与第一定时测量力值存储器中的值Yn-1和第三定时测量力值存储器中的值Yn+1之间的大小关系的比较器可以通过内部程序方便地实现，此处不再赘述。
本实用新型采用新型图形化记录方法的测力仪具有测试记录图匀速性好，力值测量图形化记录图在增加描点数量的基础上，保证整个描点速度不受影响，使得测试曲线具有更好的匀速性；力值变化的真实性得到可靠保证。在有限的内存容量上，同时实现定时描点和附加描点相结合，有效地保证了整个测试过程中力值变化的真实性。较现有的测量仪器具有增进的功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
Claims (3)
1.一种采用图形化记录方法的测力仪，包括外壳及设置在外壳中的传感器，用于采集感应信号；数模转换单元，连接到传感器上，用于将传感器上接收到感应信号进行数字转换后送入中央数据处理单元；中央数据处理单元，连接到所述的数模转换器，对来自数模转换器的数字信号进行处理；键盘，用于输入数据或控制指令至中央数据处理单元；输出单元，用于输出测力仪的测量结果；所述中央数据处理单元中设有定时取值数值存储器，用于存储传感器按定时取值方式测量到的值；定时取值定时器，用于产生两次定时取值的间隔时间ΔT，其特征在于：所述中央数据处理单元中还设有定时测量力值定时器、第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器、第三定时测量力值存储器及比较器，所述定时测量力值定时器用于产生两次定时测量力值的间隔时间Δt，所述第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器及第三定时测量力值存储器分别用于存储三次连续定时测量力值所得的数值Yn-1、Yn、Yn+1，且ΔT≥KΔt，其中100≥K≥5，K为自然数；所述比较器用于比较第二定时测量力值存储器中的值Yn与第一定时测量力值存储器中的值Yn-1和第三定时测量力值存储器中的值Yn+1之间的大小关系。
2.根据权利要求1所述的采用图形化记录方法的测力仪，其特征在于：所述输出单元选用LCD显示装置，LCD显示驱动选用无电感充电泵式LED驱动集成电路，所述中央数据处理单元由LPC2478微控制器和外围元件组成，所述的定时取值数值存储器、第一定时测量力值存储器、第二定时测量力值存储器及第三定时测量力值存储器由微控制器内部存储器构成，所述数模转换单元由可设定增益仪表放大器AD8231和模数转换集成AD7980及其外围元件组成。
3.根据权利要求2所述的采用图形化记录方法的测力仪，其特征在于：所述采用图形化记录方法的测力仪为手持式，所述外壳由上盖和底盖组成，整体为扁长方体，LCD显示装置中的显示器设置在上盖的中下部，所述键盘设置在上盖的中部，电路板设置在上盖内侧上，作为电源的电池和传感器设置在下盖内腔中，测量接头从外壳下端面露出。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110702289A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-01-17 | 田楚兵 | 一种测力仪及显示方法 |
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2010
- 2010-07-15 CN CN2010202635124U patent/CN201765078U/zh not_active Expired - Lifetime
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