CN211826206U - 一种自动读数的电桥装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动读数的电桥装置，包括电桥本体、旋转角度传感器、STM32单片机及串口控制屏幕，电桥本体上倍率旋钮和读数旋钮内的底部均开设有米字型凹槽，米字型凹槽包括中心槽和均匀分布在中心槽周围的条形槽，旋转角度传感器上开设有D字形孔，米字型凹槽内插装有连接件，连接件上端的中心位于米字型凹槽的中心槽内，连接件上端的周面上设有插入到条形槽内的插片，连接件下端的吻合装配在D字形孔内，旋转角度传感器的信号输出端逐一连接在STM32单片机的P0‑P7端口上，单片机对旋转角度传感器采集的信号进行处理计算出旋钮对应的数值及被测样品的电阻值，串口控制屏幕用于显示旋钮对应的数值及被测样品的电阻值。

Description

一种自动读数的电桥装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动读数的电桥装置，属于仪表设备技术领域。

背景技术

电桥是一种测量样品直流电阻的仪器设备，测量时，旋动下方旋钮，直到表针指在表盘中间位置，则旋钮显示的值即为待测样品的电阻值。QJ-57型电桥是一种精度较高的电桥，广泛使用于各个领域中，由于这种电桥有一个倍率旋钮和五个读数旋钮，五个读数旋钮依次读小数点后一至五位数，最终实测电阻值等于倍率旋钮显示值乘以读数旋钮显示值。由于这种电桥旋钮数量多，测定后，需要人工一一读取各个旋钮的数值，然后再计算获得实测电阻值，然后再人工录入数据。当测量的样品数量比较多时，需要人工多次进行读数和计算操作，操作起来十分不方便，而且人工读数和计算容易出错。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能自动读数的电桥装置，用以解决现有技术的电桥人工读数和计算导致操作麻烦、容易出错的技术问题。

本实用新型采用如下技术方案：一种自动读数的电桥装置，包括电桥本体，电桥本体上有倍率旋钮和读数旋钮，倍率旋钮和读数旋钮内的底部均开设有米字型凹槽，米字型凹槽包括中心槽和均匀分布在中心槽周围的条形槽，所述倍率旋钮和每个读数旋钮底部分别设有旋转角度传感器，旋转角度传感器上开设有D字形孔，所述米字型凹槽内插装有连接件，连接件上端的中心位于米字型凹槽的中心槽内，连接件上端的周面上设有插入到条形槽内的插片，连接件下端的截面是与D字形孔吻合配合的D字形截面，旋转角度传感器通过D字形孔吻合装配在连接件下端，所述电桥本体外设有与旋转角度传感器连接的STM32单片机，各旋转角度传感器的信号输出端逐一连接在STM32单片机的P0-P7的端口上，STM32单片机的输出端上连接有串口控制屏幕，STM32单片机用于对旋转角度传感器采集的信号进行处理计算出旋钮对应的数值及被测样品的电阻值，串口控制屏幕用于显示旋钮对应的数值及被测样品的电阻值。

所述连接件上端的插片数量为四个，四个插片均匀分布在连接件上端。

所述连接件是3D打印一体成型的结构。

所述STM32单片机的型号为Stm32f103rct6。

所述旋转角度传感器的型号为SV01A。

所述串口触摸屏的型号为USART HMI。

本实用新型的有益效果是：本实用新型是基于电桥旋钮自身的构造，倍率旋钮和读数旋钮自身的底面上具有米字型凹槽，通过连接件插装在米字型凹槽内，在连接件下端装配旋转角度传感器，从而连接件将旋钮和旋转角度传感器连接起来，当旋钮旋转时带动旋转角度传感器旋转，旋转角度传感器旋转后将旋转角度转化为电压模拟信号，然后基于STM32单片机的DMA和ADC功能，通过P0-P7端口（也就是ADC端口）传输旋转角度传感器采集到的电压信号，从而将电压模拟信号送进STM32单片机进行处理，每路信号经过滤波处理，能够保证采集到的电压精度满足要求；然后STM32单片机根据采集到的ADC范围，可以反推出此时旋钮的数值，并计算出被测样品的电阻值，并将旋钮的数值和电阻值显示在usarthmi 串口控制屏幕上，完成数字化，实现对电桥旋钮的自动读数。本实用新型结构简单，将现有技术的单片机与旋转角度传感器连接，通过连接件带动旋转角度传感器的旋转就能得到旋钮的数值和电阻值，实现自动读数，还可以达到以下效果：（1）使旋钮表盘上的值转变为数字电信号，为后期数据直接上传创造条件，无需人工录入数据。（2）还可以集成温湿度传感器，根据采集到电阻数据，直接代入电阻与温湿度关系的公式，自动换算成20摄氏度下的单位电阻值数据。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的原理图；

图2是图1中旋钮、连接件及旋转角度传感器的装配示意图；

图3是图2中连接件的结构示意图；

图4是图3的平面视图；

图5是图2中旋钮底部的平面视图；

图6是读数旋钮表盘数字所对应旋转角度传感器的输出ADC值的表格；

图7是倍率旋钮表盘倍率所对应旋转角度传感器的输出ADC值的表格；

图8是旋转角度传感器输出ADC值范围对应的读数旋钮表盘的数字的表格：

图9是旋转角度传感器输出ADC值范围对应的倍率旋钮表盘的倍率表格；

图10是所使用的各元件的型号及厂家/品牌表格。

图中，1-电桥本体，2-旋钮，21-倍率旋钮，22-读数旋钮，3-米字型槽，31-中心槽，32-条形槽，4-连接件，41-插片，5-旋转角度传感器，51-D字形孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种实施例的自动读数的电桥装置如图1至图5所示，本实施例的自动读数的电桥装置包括电桥本体1，电桥本体1上有旋钮2，旋钮2包括倍率旋钮21和读数旋钮22，倍率旋钮21和读数旋钮22内的底部均开设有米字型凹槽3，米字型凹槽3包括中心槽31和均匀分布在中心槽31周围的条形槽32，所述倍率旋钮21和每个读数旋钮22底部分别设有旋转角度传感器5，旋转角度传感器5上开设有D字形孔51，所述米字型凹槽3内插装有连接件4，连接件4上端的中心位于米字型凹槽的中心槽31内，连接件4上端的周面上设有插入到条形槽32内的插片41，连接件4下端的截面是与D字形孔51吻合配合的D字形截面，旋转角度传感器5通过D字形孔51吻合装配在连接件4下端。本实施例中，连接件上端的插片数量为四个，四个插片均匀分布在连接件上端，所述连接件是3D打印一体成型的结构。

所述电桥本体1外设有与旋转角度传感器连接的STM32单片机，各旋转角度传感器5的信号输出端逐一连接在STM32单片机的P0-P7的端口上，STM32单片机的输出端上连接有串口控制屏幕，STM32单片机用于对旋转角度传感器采集的信号进行处理计算出旋钮对应的数值及被测样品的电阻值，串口控制屏幕用于显示旋钮对应的数值及被测样品的电阻值。所述STM32单片机的型号为Stm32f103rct6。所述旋转角度传感器的型号为SV01A。所述串口触摸屏的型号为USART HMI。

本实施例是基于电桥旋钮自身的机械构造，倍率旋钮和读数旋钮自身的底面上具有米字型凹槽，通过连接件插装在米字型凹槽内，在连接件下端装配旋转角度传感器，从而连接件将旋钮和旋转角度传感器连接起来，操作员旋转旋钮时，带动旋转角度传感器同时旋转，传感器将旋转角度转化为电压模拟信号，通过adc端口送进stm32单片机进行处理，完成数字化。具体原理是基于STM32单片机的DMA+ADC功能，同时采集P0-P7八路电压信号，每路信号经过滤波处理，能够保证采集到的电压精度满足要求。

具体的操作方法是：首先，在STM32单片机上引出一根3.3V的电源总线和一根GND地总线，将6个旋转角度传感器全部并联，将6个旋钮（1个倍率旋钮和5个读数旋钮）连接的旋转角度传感器的信号输出端分别接到STM32的P0-P7八个端口的其中六个端口，这样，每个旋钮的旋转角度就能对应相应的电压值信号。首先确定SV01A型旋转角度传感器（即SV01A电位器）不同的角度对应多少的ADC值，将旋转角度传感器与旋钮连轴连接好后，采集adc值，图6为读数旋钮表盘数字所对应旋转角度传感器的输出ADC值的表格，图7为倍率旋钮表盘倍率所对应旋转角度传感器的输出ADC值的表格。

然后，将电压值显示在LCD屏幕上，确定旋钮扭向不同数值时，对应的ADC值，再根据这个值，确定每个数值对应的ADC范围。注：此步骤是测试时用的，正常使用中不需要此步骤。

最后，根据采集到的ADC范围，反推出此时旋钮的数值（例如，单片机采集到某一旋转角度传感器传来的ADC值为2955，则知此时读数旋钮表盘上的数字为“7” ），然后计算出被测样品的电阻值，并将旋钮的数值和电阻值显示在usart hmi 串口控制屏幕上，完成数字化。

图8是旋转角度传感器输出ADC值范围对应的读数旋钮表盘的数字的表格：图9是旋转角度传感器输出ADC值范围对应的倍率旋钮表盘的倍率表格。图7和图9中的“断”指的是电桥内部断电，“GV”对应的是检查检流计6F22型9V集成电池电压是否正常，“BV”对应的是检查电桥工作电池电压是否正常，当检测到倍率旋钮指示的是“断”、“Bv”和“Gv”中的任意一个时，则单片机不计算被测样品的电阻值。

本实施例中所使用的各元件的型号及厂家/品牌如图10中的表格所示。

上述实施例为本实用新型一种优选的实施例，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种自动读数的电桥装置，包括电桥本体，电桥本体上有倍率旋钮和读数旋钮，倍率旋钮和读数旋钮内的底部均开设有米字型凹槽，米字型凹槽包括中心槽和均匀分布在中心槽周围的条形槽，其特征在于：所述倍率旋钮和每个读数旋钮底部分别设有旋转角度传感器，旋转角度传感器上开设有D字形孔，所述米字型凹槽内插装有连接件，连接件上端的中心位于米字型凹槽的中心槽内，连接件上端的周面上设有插入到条形槽内的插片，连接件下端的截面是与D字形孔吻合配合的D字形截面，旋转角度传感器通过D字形孔吻合装配在连接件下端，所述电桥本体外设有与旋转角度传感器连接的STM32单片机，各旋转角度传感器的信号输出端逐一连接在STM32单片机的P0-P7的端口上，STM32单片机的输出端上连接有串口控制屏幕，STM32单片机用于对旋转角度传感器采集的信号进行处理计算出旋钮对应的数值及被测样品的电阻值，串口控制屏幕用于显示旋钮对应的数值及被测样品的电阻值。

2.根据权利要求1所述的自动读数的电桥装置，其特征在于：所述连接件上端的插片数量为四个，四个插片均匀分布在连接件上端。

3.根据权利要求1所述的自动读数的电桥装置，其特征在于：所述连接件是3D打印一体成型的结构。

4.根据权利要求1所述的自动读数的电桥装置，其特征在于：所述STM32单片机的型号为Stm32f103rct6。

5.根据权利要求1所述的自动读数的电桥装置，其特征在于：所述旋转角度传感器的型号为SV01A。

6.根据权利要求1所述的自动读数的电桥装置，其特征在于：所述串口触摸屏的型号为USART HMI。

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