CN206411245U - 一体化高斯计系统及一体化高斯计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化高斯计系统及一体化高斯计。一体化高斯计系统包括显示模块、按键模块、电池模块、霍尔元件，还包括兼具模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机；一体化高斯计包括线路板，线路板的一端为固定设置有霍尔元件的探头，另一端为固定设置有单片机的手柄，且设置有单片机的这一端套设于外壳内，外壳上设置有显示屏和按键。本实用新型在不降低产品性能的同时，大大的降低了电路复杂度和制造成本并增加了产品可靠性；体积仅为现有高斯计的探头手柄大小；能够避免测试位置不准确出现的误差；霍尔元件装配在与主板相同的PCB上，使得信号具有很好通过性，避免接插件阻抗、导线损伤造成的信号损失。

Description

一体化高斯计系统及一体化高斯计

技术领域

本实用新型涉及一种高斯计，特别涉及一种体积小且精度高的一体化高斯计，属于测量器械领域。

背景技术

霍尔效应是指，当电流通过一个位于磁场中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的作用力，从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。霍尔元件则是根据该原理设计研制的电子器件，其设有4个引脚，其中一对为电源输入，另外一对为电压输出。使用时要求电源输入的一组为恒流源或者恒压源，确保基准电压稳定。在非饱和阶段，霍尔电势差会随着磁场强弱而高低变化，也就是说当霍尔元件中电源输入端电压或电路恒定时，输出电压会随着磁场强度变化而变化，并呈现出线性变化状态。高斯计正是利用霍尔元件在非饱和阶段的随着磁场变化而线性变化的特点，所制成的磁感应强度测试仪器。

目前，市售高斯计均采用探头和主机分离的方式，探头部分的与主机通过电缆相连接。使用时，将主机放置在方便观察的位置，然后手持探头进行测量。为了方便使用，探头电缆长度会设计得很长，每次使用前后对电缆的整理会对其造成损伤，长此以往，线路中阻抗变化必然会影响到测量精度。

另外，由于探头和主机分离，因此在探头制作工艺上相对谨慎，把霍尔元件包裹得十分严密，霍尔元件的位置无法观察到，也就增加了使用者的操作难度，造成测量误差的概率增大。

最后，市售高斯计专门设计独立的恒流源或恒压源为霍尔元件供电，然后再用单片机对霍尔元件的输出电压进行采集运算后显示，由于存在较多组件，制造成本上存在一定压力，导致市场售价较高。

申请号为CN201410608241.4的实用新型专利公开了一种利用单片机组成的高斯计，包括供电系统、单片机、电压显示装置和依次电连接的磁感应装置、电压基准集成电路和电压调节器，其中的电压显示装置分别与磁感应装置和电压基准集成电路电连接，磁感应装置还电连接有供电系统。该高斯计存在以下明显缺陷：1、仅能模拟电压值，不能真实反映出磁感应强度，而真实反映出磁感应强度是在实际使用中所必须的；2、用电压表进行显示，其测量了结果具有很大偏差；3、从本领域专业角度来看，该专利申请的技术方案完全是对一些功能模块的简单堆砌，这样的堆砌没有任何的实用价值，这些功能模块本身达不到磁感应测量的基本要求，堆砌出来的技术方案也无法称之为高斯计；4、功能模块多，不能在机构上缩减成本。

实用新型内容

针对现有技术中高斯计存在的上述问题，本实用新型提供一种一体化高斯计系统及一体化高斯计。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种一体化高斯计系统，包括显示模块、按键模块、电池模块、霍尔元件，还包括兼具模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机，所述数模转换模块AD与霍尔元件相连，用于为霍尔元件提供基础电压，起到恒流源或者恒压源的作用，所述模数转换模块DA与霍尔元件相连，用于采集霍尔元件在磁场中的数据，所述电池模块与单片机相连，用于为单片机供电，所述显示模块与单片机相连，用于对外显示数据，所述按键模块与单片机相连，用于向单片机发出控制指令。

本实用新型还提供一种基于上述一体化高斯计系统的一体化高斯计，包括线路板，所述线路板的一端为固定设置有霍尔元件的探头，另一端为固定设置有包括模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机的手柄，且设置有单片机的这一端套设于外壳内，所述外壳上设置有包括显示屏和按键的人机交互界面。

作为本实用新型的进一步改进，所述霍尔元件的外部用透明灌封胶进行保护。

作为本实用新型的进一步改进，所述按键包括HOLD键，所述HOLD键用于锁定显示结果。

作为本实用新型的进一步改进，用于装配霍尔元件的线路板部分与用于装配单片机的线路板部分为一体成型的PCB板。

作为本实用新型的进一步改进，在装配霍尔元件的线路板部分还设置有用于读取长度信息的刻度标记。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型利用单片机自身的集成度和精度优势，在不降低产品性能的同时，大大的降低了电路复杂度和制造成本并增加了产品可靠性。

2、由于线路结构大大简化，体积也能够减小很多，和传统的高斯计相比，体积仅有原来的探头手柄大小。探头的敏感点位置就是霍尔元件的几何中心，通过透明灌封胶可以清楚的看到霍尔元件中心，因此能够避免测试位置不准确出现的误差。

3、本实用新型中高斯计按键的设置中，专门设有HOLD键，能够锁定显示，保证测试点结果准确的显示。

4、霍尔元件装配在与主板相同的PCB上，使得信号具有很好通过性，避免接插件阻抗、导线损伤造成的信号损失；FR-4.0印制线路板作为探头，具有很好的强度与韧性，也增加了探头的机械抗性。

附图说明

图1是本实用新型一体化高斯计系统的模块结构图；

图2是本实用新型一体化高斯计的外部结构示意图；

图3是本实用新型一体化高斯计的内部结构示意图。

图中：1、霍尔元件；2、透明灌封胶；3、线路板；4、单片机；5、按键；5.1、HOLD键；6、显示屏；7、外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的一体化高斯计系统的模块结构如图1所示，包括显示模块、按键模块、电池模块、霍尔元件，还包括兼具模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机。数模转换模块AD与霍尔元件相连，用于为霍尔元件提供基础电压，起到恒流源或者恒压源的作用；模数转换模块DA与霍尔元件相连，用于采集霍尔元件在磁场中的数据；电池模块与单片机相连，用于为单片机供电，能够实现本实用新型目的所有电池类型都可设置为电池模块，本实用新型中优选为如图1所示的内置锂电池；显示模块与单片机相连，用于对外显示数据；按键模块与单片机相连，用于向单片机发出控制指令，能够实现本实用新型目的所有显示装置和按键装置都可设置为显示模块和按键模块，本实用新型中显示模块优选为OLED显示屏，本实用新型中按键模块优选为普通揿钮式按键。

本实用新型一种基于上述一体化高斯计系统的一体化高斯计的结构如图2和图3所示。该一体化高斯计包括线路板3，线路板3的一端为固定设置有霍尔元件1的探头，另一端为固定设置有包括模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机4的手柄，且设置有单片机4的这一端套设于外壳7内。外壳7上设置有包括显示屏6和按键5的人机交互界面。本实用新型采用兼有模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机，分别对霍尔元件进行供电和采样。数模转换模块起到恒流源或者恒压源的作用，为霍尔元件提供基础电压。模数转换模块则负责采集霍尔元件在磁场中数据。该方案利用单片机的数模转换模块，具有足够的精度，因此可以删除外部的恒流源或者恒压源模块的设计，节省出不少线路板面积。这个设计不但节约了物料成本，还降低了出现故障的可能性，提高了设计的可靠性。由于线路板面积的减小，可以将主板设计进探头手柄中，为一体化高斯计提供了充分的设计基础。本实用新型利用单片机自身的集成度和精度优势，在不降低产品性能的同时，大大的降低了电路复杂度和制造成本并增加了产品可靠性；由于线路结构大大简化，体积也能够减小很多，和传统的高斯计相比，体积仅有原来的探头手柄大小。

针对现有技术中由于霍尔元件被严密包裹而导致其位置无法观察的问题，本实用新型在霍尔元件1的外部用透明灌封胶2进行保护。这一设计使霍尔元件1即能得到有效保护，又能便于操作者观察其位置。探头的敏感点位置就是霍尔元件的几何中心，通过透明灌封胶可以清楚的看到霍尔元件中心，因此能够避免测试位置不准确出现的误差。

应当理解，凡能够实现本实用新型目的的不同类型的按键、不同功能的按键、不同数量的按键都可设置为本实用新型中的按键5。作为本实用新型的优选实施方式，图2中仅示例出设置两个揿钮式按键的情况。这两个按键的功能分别设定为开关键和用于锁定显示结果的HOLD键5.1。HOLD键能够锁定显示，保证测试点结果准确的显示。

装配霍尔元件1的线路板3部分与用于装配单片机4的线路板3部分可以是固定相连的相互独立线路板，线路板可以是单面板、双面板、多层板等，可以是FPC板、PCB板等，凡能够实现本实用新型目的的线路板都可以用于本实用新型的技术方案中。作为本实用新型的优选实施方式，用于装配霍尔元件1的线路板3部分与用于装配单片机4的线路板3部分选用一体成型的PCB板。霍尔元件、单片机及其外围电路装配在同一块线路板上，组成了高斯计的核心部分，另外还有显示屏、按键等部分构成了人机交互的界面。霍尔元件装配在与主板相同的PCB上，使得信号具有很好通过性，避免接插件阻抗、导线损伤造成的信号损失。霍尔元件装配在与主板相同的PCB上，使得信号具有很好通过性，避免接插件阻抗、导线损伤造成的信号损失。探头部分的线路板优选为FR-4.0印制线路板，FR-4.0印制线路板具有很好的强度与韧性，也增加了探头的机械抗性。

作为本实用新型的优选实施方式，在装配霍尔元件1的线路板3部分还可以设置用于读取长度信息的刻度标记。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一体化高斯计系统，其特征在于：包括显示模块、按键模块、电池模块、霍尔元件，还包括兼具模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机，所述数模转换模块AD与霍尔元件相连，用于为霍尔元件提供基础电压，起到恒流源或者恒压源的作用，所述模数转换模块DA与霍尔元件相连，用于采集霍尔元件在磁场中的数据，所述电池模块与单片机相连，用于为单片机供电，所述显示模块与单片机相连，用于对外显示数据，所述按键模块与单片机相连，用于向单片机发出控制指令。

2.基于权利要求1所述系统的一体化高斯计，其特征在于：包括线路板(3)，所述线路板(3)的一端为固定设置有霍尔元件(1)的探头，另一端为固定设置有包括模数转换模块DA和数模转换模块AD的单片机(4)的手柄，且设置有单片机(4)的这一端套设于外壳(7)内，所述外壳(7)上设置有包括显示屏(6)和按键(5)的人机交互界面。

3.根据权利要求2所述的一体化高斯计，其特征在于：所述霍尔元件(1)的外部用透明灌封胶(2)进行保护。

4.根据权利要求2所述的一体化高斯计，其特征在于：所述按键(5)包括HOLD键(5.1)，所述HOLD键(5.1)用于锁定显示结果。

5.根据权利要求2所述的一体化高斯计，其特征在于：用于装配霍尔元件(1)的线路板(3)部分与用于装配单片机(4)的线路板(3)部分为一体成型的PCB板。

6.根据权利要求2所述的一体化高斯计，其特征在于：在装配霍尔元件(1)的线路板(3)部分还设置有用于读取长度信息的刻度标记。