CN203657774U - 一种高精度电子微距测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种高精度电子微距测量装置，包括微控制器、按键、旋转编码器、液晶显示器、硬件电路；本装置的微控制器采用STC89C51单片机进行控制，同时微控制器安装在设备外壳内部；按键与微控制器连接，且通过硬件电路对装置进行控制；旋转编码器为本装置的检测单元，其与微控制器进行连接；液晶显示器为显示单元，用以输出显示的结果；所述硬件电路包括旋转编码器测角位移电路、单片机检测电路、复位清零电路、微距值显示电路，并且整体硬件电路由按键进行控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电子微距测量装置，该装置涉及高精度测量领域，特别涉及一种高精度电子微距测量装置。
背景技术
传统微距测量仪器的测量精度普遍不高，如牛顿环实验使用的显微镜，它的测量精度是0.01mm，其通过机械传动将1mm分割成100份，由于螺纹存在空程所以测量中的测微鼓轮只能向一个方向转动，以防因螺纹中的空程而引起的误差，然而在实际测量过程中由于测量人员的手误经常会发生空程，若测量人员未及时发现那么在整个测量过程中，由于空程误差的积累最终使测量数据不准确。
为解决上述问题和提高微距测量仪器的测量精度，本实用新型提出一种高精度电子微距测量装置，该装置能很好地解决测量精度较低和避免空程等人工影响带来的测量误差。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高精度电子微距测量装置，该装置以微控制器为信息处理的核心，其利用内部定时计数模块测量旋转编码器的角位移，再通过角位移和实际位移的对应函数关系计算出实际移动的距离；该装置的显示部分利用液晶屏显示位移值。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种高精度电子微距测量装置，该装置包括微控制器、按键、旋转编码器、液晶显示器、硬件电路；本装置的微控制器采用STC89C51单片机进行控制，同时 微控制器安装在设备外壳内部；按键与微控制器连接，且通过硬件电路对装置进行控制；旋转编码器为本装置的检测单元，其与微控制器进行连接；液晶显示器为显示单元，用以输出显示的结果；所述硬件电路包括旋转编码器测角位移电路、单片机检测电路、复位清零电路、微距值显示电路，并且整体硬件电路由按键进行控制；
所述旋转编码器测角位移电路中，旋转编码器通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成数字脉冲量；
所述旋转编码器上设有微调旋钮，且保证其与转轴同步，当微调时旋转编码器同步旋转；
编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器；旋转编码器的精度有100～5000p/r不等，即旋转一周输出100～5000个脉冲，因为旋转一周对应刻度是1个单位，故每检测到一个脉冲即表示向前或向后移动了0.01～0.0002个单位，考虑到测量精度和实际存在的问题，旋转编码器选用精度为1000p/r，也就是说测量精度是0.001个单位；此外还需要通过编码器判断旋转方向，因此选用欧姆龙的5线式1000p的旋转编码器。
与传统测量方法相比较，本实用新型具有以下优点。
1、本装置可以很方便的安装在需要调微距的仪器上，比如牛顿环测量仪。
2、本实用新型可以很好的改进传统微距测量计存在的精度低、测量不方便等缺点。
3、利用此装置可以实现测量精度提高10倍或更高的数量级，且 测量效率大大提高以节省测量时间。
附图说明
图1为该高精度电子微距测量装置的框图。
图2为该高精度电子微距测量整体硬件的电路框图。
图3为该高精度电子微距测量的旋转编码器输出波形。
图4为该高精度电子微距测量的转速测量电路。
具体实施方式
以下将结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
如图1-4所示，一种高精度电子微距测量装置，该装置以51单片机为信息处理的核心，利用其内部定时计数模块测量旋转编码器的角位移，再通过角位移和实际位移的对应函数关系计算出实际移动的距离；该装置的显示部分利用1602液晶屏显示位移值。
本装置需显示测量得到的微距值，并在出现空程时显示“erroragain”字符，由于该显示方式控制简单又能显示字符和数字，所以选用1602液晶；考虑到出现空程时需要警示用户，为了不产生噪声警示电路选用Led灯；按键的作用是使测量从头开始，即当按键按下时重新测量，按键就选用复位按键；设计使微调旋钮和旋转编码器的转轴同步，当微调时旋转编码器同步旋转，旋转编码器的作用是通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成数字脉冲量，微处理器再对编码器输出的脉冲进行计算并判断其旋转方向，最后可以通过微处理器计算出绝对位移，并实时显示在液晶屏上；微控制器是本装置的信息处理核心部分，担任采集和处理旋转编码器输出的脉冲数字量， 把脉冲数量转换成位移量并判断旋转方向以提醒用户是否出现了空程误差，因此选用比较常用的STC89C51单片机，它具有计数定时、外部中断、管脚多、操作方便等特点。
编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器；旋转编码器的精度有100～5000p/r不等，即旋转一周输出100～5000个脉冲，因为旋转一周对应刻度是1个单位,故每检测到一个脉冲即表示向前或向后移动了0.01～0.0002个单位，考虑到测量精度和实际存在的问题，旋转编码器选用精度为1000p/r，也就是说测量精度是0.001个单位；此外还需要通过编码器判断旋转方向，因此选用欧姆龙的5线式1000p的旋转编码器。
所述转编码器用5V供电，输出的三路信号分别为A、B、Z；A和B输出的是连续脉冲；当编码器正转（假设顺时针为正转）时，A相脉冲比B相脉冲提前90°相位，反转时A相脉冲比B相脉冲滞后90°相位；每旋转一周Z输出一个脉冲；本装置就是通过对A相脉冲进行连续计数从而计算出微距值，通过比较A相和B相的相位差判断旋转方向。
本装置的LCD1602液晶屏电路接口的液晶屏读、写和控制信号分别连接51单片机的P2.4、P2.5和P2.6口，8位数据端口连接单片机的P1口。
本装置不仅提高了测量精度，而且使测量速度得到了较大提高节省了测量时间。本装置实用价值好、安装方便且不破坏原有仪器的结构、可移植性强。
Claims (3)
1.一种高精度电子微距测量装置，其特征在于：该装置包括微控制器、按键、旋转编码器、液晶显示器、硬件电路；本装置的微控制器采用STC89C51单片机进行控制，同时微控制器安装在设备外壳内部；按键与微控制器连接，且通过硬件电路对装置进行控制；旋转编码器为本装置的检测单元，其与微控制器进行连接；液晶显示器为显示单元，用以输出显示的结果；所述硬件电路包括旋转编码器测角位移电路、单片机检测电路、复位清零电路、微距值显示电路，并且整体硬件电路由按键进行控制；
所述旋转编码器测角位移电路中，旋转编码器通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成数字脉冲量；
所述旋转编码器上设有微调旋钮，且保证其与转轴同步，当微调时旋转编码器同步旋转；
编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器；旋转编码器的精度有100～5000p/r不等，即旋转一周输出100～5000个脉冲，因为旋转一周对应刻度是1个单位，故每检测到一个脉冲即表示向前或向后移动了0.01～0.0002个单位。
2.根据权利要求1所述的一种高精度电子微距测量装置，其特征在于：所述液晶显示屏采用1602液晶；为了不产生噪声警示电路选用Led灯。
3.根据权利要求1所述的一种高精度电子微距测量装置，其特征在于：所述转编码器用5V供电，输出的三路信号分别为A、B、Z； A和B输出的是连续脉冲；当编码器正转时，A相脉冲比B相脉冲提前90°相位，反转时A相脉冲比B相脉冲滞后90°相位；每旋转一周Z输出一个脉冲。
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