CN205449716U - 便携式在线里氏硬度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及材料分析领域，其公开了一种便携式在线里氏硬度计，包括数据传输模块、主控模块、信号采集模块、打印输出模块以及电源模块；所述主控模块分别连接所述数据传输模块、信号采集模块以及打印输出模块；所述主控模块连接所述电源模块。本实用新型的有益效果是：增强抗干扰能力，增强数据共享功能，优化人机交互接口。

Description

便携式在线里氏硬度计

技术领域

本实用新型涉及材料分析领域，尤其涉及一种便携式在线里氏硬度计。

背景技术

硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标，测量硬度的方法较多，原理也各不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样，最常用的是静负荷压入法硬度试验，即洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力，而里氏硬度、肖氏硬度则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性形变所做功的大小。

硬度计是测量物体硬度值的一种计量仪器，因其采用的原理和测试方法不同，硬度计的种类有很多，市面上现有的一些里氏硬度计原理大致相同，都是根据探头中钢性柱体在撞击样品时的撞击速率和反弹速率之比来换算硬度。但是现有硬度计存在以下问题：抗干扰能力、数据共享功能以及人机交互较差的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种便携式在线里氏硬度计，解决现有技术中抗干扰能力、数据共享功能以及人机交互较差的问题。

本实用新型提供了一种便携式在线里氏硬度计，包括数据传输模块、主控模块、信号采集模块、打印输出模块以及电源模块；所述主控模块分别连接所述数据传输模块、信号采集模块以及打印输出模块；所述主控模块连接所述电源模块。

作为本实用新型的进一步改进，所述信号采集模块包括探头、滤波电路、低噪放大器以及ADC采样器；所述探头、滤波电路、低噪放大器以及ADC采样器依次进行电路连接；所述ADC采样器连接所述主控模块。

作为本实用新型的进一步改进，所述主控模块内设主控芯片、存储器、温湿度监测电路以及接口单元；所述存储器、温湿度监测电路以及接口单元分别连接所述主控芯片。

作为本实用新型的进一步改进，所述数据传输模块为有线传输模块或无线传输模块。

作为本实用新型的进一步改进，所述打印输出模块为微型热敏打印机。

作为本实用新型的进一步改进，所述电源模块为3.7v的锂聚合物、锂离子电池供电模块或电源适配器接口。

本实用新型的有益效果是：1）增强抗干扰能力：采用一体化数据采集模组，代替传统ADC分立元件电路，提高系统集成度，增强信号的抗干扰能力。

2）增强数据共享功能：通过提供蓝牙通信接口以及通讯数据链交换协议可实现样品的检测数据与本地服务器实时同步，以标准化程序流程来增强对产品质量把控和问题跟踪能力提供了保障；3）优化人机交互接口：采用TFT屏幕以实现更为细腻的界面显示，增强用户体验。

附图说明

图1为本实用新型便携式在线里氏硬度计的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明。

一种便携式在线里氏硬度计，包括数据传输模块、主控模块、信号采集模块、打印输出模块以及电源模块；所述主控模块分别连接所述数据传输模块、信号采集模块以及打印输出模块；所述主控模块连接所述电源模块。

所述信号采集模块包括探头、滤波电路、低噪放大器以及ADC采样器；所述探头、滤波电路、低噪放大器以及ADC采样器依次进行电路连接；所述ADC采样器连接所述主控模块。

所述主控模块内设主控芯片、存储器、温湿度监测电路以及接口单元；所述存储器、温湿度监测电路以及接口单元分别连接所述主控芯片。

所述数据传输模块为有线传输模块或无线传输模块。

所述打印输出模块为微型热敏打印机。

所述电源模块为3.7v的锂聚合物、锂离子电池供电模块或电源适配器接口。

在一实施例中，本仪器系统由数据检测及采集部分、控制电路部分、电源管理部分、数据传输部分和打印&输出部分组成。仪器数据检测采集部分由D型探头、低噪声放大电路、高速运算放大电路以及24位高精度ADC等组成；控制电路部分包括：微处理器控制电路、外部SDRAM存储器、指示灯、按键、调试器以及一系列通信接口等；电源管理部分包括：电源管理IC、电池充电芯片、电源适配电路、电池、热敏传感器以及指示灯；数据传输部分包括：USB接口传输、串口传输以及蓝牙无线传输；打印&输出部分包括：打印控制模块、微型打印机、TFT液晶显示屏。

1）信号采集模块

本组件中的D型冲击探头冲击体质量5.5g，冲击能量11mJ，球头硬度为1600HV，球头直径3mm，由碳化钨制成；低噪声放大器采用AD8432，该芯片采用反馈网络，可以在不牺牲噪声性能条件下调整放大器的每个输入阻抗来匹配信号源阻抗，因此具有卓越的噪声性能；24位高精度ADC采用TI生产的ADS1246，单通道差分输入，采样比为2kS/s。

在进行硬度检测时，探头以一定的角度撞击到实测物体表面，撞击后会发生回弹，而硬度不同回弹的速度也会不一样，探头将这种回弹所产生的电磁感应转换为微弱的电信号，经滤波和放大电路后，通过24位高精度ADC采样器进行模数转换，装换后的数字信号交给主控芯片进行数字信号处理，至此，信号采集模块就完成了一次数据采集。

2）主控电路

控制电路包含主控芯片、flash存储器、外围接口、SD卡连接器、温湿度监测电路、外围硬件等。主控芯片：采用STM32F407ARM微处理器，其控制整个仪器系统的运行，处理器内部运行的是RTOS实时操作系统、蓝牙协议栈、数字信号处理程序等；外围接口：主要为微控制器提供的接口，其负责与各个子电路进行通信，除此之外还包括JTAG端口，SPI，UART，GPIO，I2C等；SD卡连接器：当仪器未连接至PC机上时，支持对检测数据的外部存储；温湿度监测电路：采用HDC1000传感器，用于测量仪器工作的当前温度和湿度情况。显示部分：采用240*320像素TFT液晶显示屏。

3）电源模块

电源模块采用3.7v的锂聚合物或锂离子电池供电，可采用配套的电源适配器进行充电，也可以通过USB接口经bq24250芯片给电池充电，电源管理IC采用TI生产的TPS5410，其电压输入为5.5V-36V,输出电压范围为1.23V-31V，且可通过热敏电阻监测电池在充电和使用时的温度情况。

4）数据传输部分

本设备与PC或者服务器的数据传输分为有线传输和无线传输两种，有线传输通过USB接口或串口实现，无线传输则通过CC2645MODN蓝牙模块完成。

5）打印模块

打印模块采用微型热敏打印机，其驱动模块采用ZYTP58-FT4B模组，打印机机芯则采用FTP-628MCL101，该打印机芯支持的打印宽度为48mm，最高打印速度为85mm/s，打印寿命为>50Km。

在使用时，硬度计的工作流程为：

1）开机仪器自动检测探头类型，用户通过GUI界面选择工作模式；

2）采集电路对探头信号进行滤波放大，经24位ADC模块将模拟信号转换成数字信号，ARM主处理器对数字信号进行处理，并根据对应的换算算法求出材料硬度值；

3）将硬度值显示到TFT屏幕，并将数据保存至FLASH中；

4）测量数据可通过微型打印机以报表的形式进行打印输出，亦可通过USB、串口或蓝牙方式将数据同步到本地服务器。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种便携式在线里氏硬度计，其特征在于：包括数据传输模块、主控模块、信号采集模块、打印输出模块以及电源模块；所述主控模块分别连接所述数据传输模块、信号采集模块以及打印输出模块；所述主控模块连接所述电源模块。

2.根据权利要求1所述的便携式在线里氏硬度计，其特征在于：所述信号采集模块包括探头、滤波电路、低噪放大器以及ADC采样器；所述探头、滤波电路、低噪放大器以及ADC采样器依次进行电路连接；所述ADC采样器连接所述主控模块。

3.根据权利要求1所述的便携式在线里氏硬度计，其特征在于：所述主控模块内设主控芯片、存储器、温湿度监测电路以及接口单元；所述存储器、温湿度监测电路以及接口单元分别连接所述主控芯片。

4.根据权利要求1所述的便携式在线里氏硬度计，其特征在于：所述数据传输模块为有线传输模块或无线传输模块。

5.根据权利要求1所述的便携式在线里氏硬度计，其特征在于：所述打印输出模块为微型热敏打印机。

6.根据权利要求1所述的便携式在线里氏硬度计，其特征在于：所述电源模块为3.7v的锂聚合物、锂离子电池供电模块或电源适配器接口。