CN217980622U - 一种可显示距离的推拉力计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可显示距离的推拉力计，包括外壳、推拉力传感器、显示屏和主控线路板等，主要是在主控线路板上增设了主控芯片、红外测距传感器和A/D转换模块，该红外测距传感器、A/D转换模块和显示屏分别由主控芯片控制，故红外测距传感器能够实时采集距离数据，A/D转换模块能够实时采集模拟量数据，而距离数据和模拟量数据均可由主控芯片获取并显示在显示屏上。显然，通过上述结构改进能使推拉力计具备了距离显示的功能，故能在测量产品推拉力和推拉力峰值的时候，还能同时测量产品的距离变化，这样就可以在了解产品推拉力变化的同时也知道了产品的距离变化，从而对于有弹性的一些特殊制品来说是一种很好的测量工具。

Description

一种可显示距离的推拉力计

技术领域

本实用新型涉及一种推拉力计，具体是指一种可显示距离的推拉力计。

背景技术

在日常生产作业中，很多企业都会使用推拉力计来对产品进行各种各样的推拉力值测试，而有些特殊的产品在进行推拉力测量中，往往会附带有产品的形状变化，而这些形状变化大小对应推拉力的大小是十分重要的参数，所以这些推拉力计的测量既需要测量力的大小，同时也需要测量产品变化的形变量大小，该形变量大小对产品的使用程度或者可以承受力的大小具有非常重要的作用。然而，市场上现有的不同品牌规格的推拉力计，其工作内容只限推拉力值测量，却不附带有距离检测，导致使用范围受到了一定限制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供了在测量产品推拉力和推拉力峰值的同时，还能测量产品距离变化的一种可显示距离的推拉力计。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：

一种可显示距离的推拉力计，包括外壳、设置在外壳前部的推拉力传感器、外露在外壳表面的显示屏和封装在外壳内的主控线路板，该推拉力传感器和显示屏均与主控线路板作信号连接，所述的主控线路板上还设有主控芯片、红外测距传感器和A/D转换模块；所述的红外测距传感器、A/D转换模块和显示屏分别由主控芯片控制，且红外测距传感器实时采集距离数据和A/D转换模块实时采集模拟量数据，该距离数据和模拟量数据均由主控芯片获取并显示在显示屏上。

所述的主控线路板上设有信号放大器，该信号放大器、推拉力传感器和A/D转换模块作信号连接；所述的推拉力传感器测得的推拉力值转换为模拟信号传输到信号放大器，该信号放大器经数据和时钟端口将放大处理的模拟信号传输到A/D转换模块，并由该A/D转换模块经数据和时钟端口将模拟信号转换成数字信号传输到主控芯片，该主控芯片控制显示屏直接显示测量数值。

所述的主控线路板上设有电源模块、充电接口、RS232模块和手动校零旋钮。

所述的红外测距传感器外露在外壳后部，并与主控芯片通过IIC协议连接。

所述的红外测距传感器和显示屏均焊接在主控线路板上。

所述的推拉力传感器经线束与主控线路板作信号连接。

所述的外壳内封装有充电电池，该充电电池经充电接口外接电源，以及经电源模块为主控线路板供电。

所述的外壳表面设有功能按键。

与现有技术相比，本实用新型主要是在主控线路板上增设有主控芯片、红外测距传感器和A/D转换模块，该红外测距传感器、A/D转换模块和显示屏分别由主控芯片控制，故红外测距传感器能够实时采集距离数据，A/D转换模块能够实时采集模拟量数据，而距离数据和模拟量数据均可由主控芯片获取并显示在显示屏上。显然，通过上述结构改进能使推拉力计具备了距离显示的功能，故能在测量产品推拉力和推拉力峰值的时候，还能同时测量产品的距离变化，这样就可以在了解产品推拉力变化的同时也知道了产品的距离变化，从而对于有弹性的一些特殊制品来说是一种很好的测量工具。

附图说明

图1为本实用新型的外形结构示意图。

图2为图1的仰视图。

图3为主控线路板的结构示意图。

图4为电路和电信号的连接框图。

具体实施方式

下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。

如图1~图4所示，1.外壳、2.推拉力传感器、3.显示屏、4.功能按键、5.红外测距传感器、6.主控线路板、61.主控芯片、62. A/D转换模块、63.电源模块、64.充电接口、65.RS232模块、66.手动校零旋钮、67.信号放大器。

一种可显示距离的推拉力计，如图1、图2所示，包括外壳1、设置在外壳前部的推拉力传感器2、设置在外壳上表面的显示屏3和功能按键4、设置在外壳后部的红外测距传感器5，以及封装在外壳内的主控线路板6和充电电池；所述的外壳1采用铝制外壳，显示屏3为液晶显示屏。

所述的主控线路板6上设有如图3所示的主控芯片61、A/D转换模块62、电源模块63、充电接口64、RS232模块65、手动校零旋钮66和信号放大器67；所述的推拉力传感器2、信号放大器67和A/D转换模块62作信号连接，推拉力传感器2经线束与主控线路板6作信号连接。

所述的推拉力传感器2测得的推拉力值转换为模拟信号传输到信号放大器67，该信号放大器经数据和时钟端口将放大处理的模拟信号传输到A/D转换模块62，并由该A/D转换模块经数据和时钟端口将模拟信号转换成数字信号传输到主控芯片61，该主控芯片控制显示屏3直接显示测量数值。

所述的红外测距传感器5和显示屏3均焊接在主控线路板6上，并与主控线路板作信号连接，该红外测距传感器5与主控芯片61主要通过IIC协议连接。

所述的红外测距传感器5、A/D转换模块62和显示屏3分别由主控芯片61控制；其中，红外测距传感器5在产品工作中实时采集距离数据，并在主控芯片61发出获取信号后传输到主控芯片；A/D转换模块62在产品工作中实时采集模拟量数据，并在主控芯片61发出获取信号后传输到主控芯片；而距离数据和模拟量数据均由主控芯片61获取并显示在显示屏3上。

所述的充电电池经充电接口64外接电源进行充电，以及经电源模块63为主控线路板6供电；所述的手动校零旋钮66可使用小一字螺丝刀进行手动校零；所述的RS232模块65可外接计算机以形成与外界的通讯、导出和存贮测试数据，从而方便用户直接在计算机上通过曲线图的形式进行查看。

用户在使用推拉力计时可设置距离测量参数显示，当设置完成测量推拉力时，红外测距传感器5同时发射红外光到目标距离，当红外光碰到阻碍物并返回时，红外测距传感器5接收到返回的红外光能量大小，并通过IIC把距离参数传输到主控芯片61，进而得到距离参数，在使用时可设置为实时距离值或者变化值大小。

当对推拉力测量时，获得距离值的方法如下；由于产品在测量时红外测距传感器5需要发射一种红外光谱的光，所以红外测距传感器中带有一种可以发射波长范围在λ=850nm±70nm的LED，该LED又称为IR-LED。在IR-LED通过来自外界输入的电流，此电流需要>100mA才能驱动IR-LED发出红外光，输入到IR-LED的电压不能太大，不然会损坏IR-LED。

当产品的IR-LED发出红外光时，红外光会通过红外测距传感器5的一端透镜窗口向外直线射出，在透镜的外部最好设置一个保护盖，该保护盖为水平保护盖，其采用的特殊材料能保证波长为λ=850nm±70nm的光可全部发射出去而不会被反射回来和吸收红外光，影响使用。

同时IR-LED发出的红外光通过自身透镜会呈一定的发射角度出去，发射光束的方向角角度约为6°（±3°），其中发射成为峰值的10%。物体需要存在于整个约10度（±5度）的区域，包括峰值位置的变化。

当发射出去的红外光碰到待测物体表面就会返还，红外测距传感器5的另一个CMOS图像传感器会接收到返回的红外光，内置A/D转换模块62会发模拟量转换为数字量并通过IIC串口发送出去，同时可以再次把数字量转换为模拟量然后发送出去， A/D转换模块62来传输测量数据到主控芯片61。

在距离计算中红外测距传感器运用了三角测量法，计算方法如下；在IR-LED在发射红外光的时候发射角度是定值角度θ，接收红外光的端口可以在接收的时候测量红外光的反射长度L，在已知发射角度θ和对边长度L，通过三角测量法即可得出实际距离L1，此处不对三角测量法详细赘述。

主控芯片61通过A/D转换模块62接收到数据后，在测试距离为4cm的时候模拟电压Vin=2.25V，测试距离为50cm的时候模拟电压Vin=0.6V。模拟信号会根据距离的线性变化同时也会线性变化，而显示处理程序上设置了电压值*斜率=距离的计算方式，计算出距离之后再显示到显示屏3上。

在推拉力测量上，推拉力传感器2发出的信号会通过信号放大器67发送给A/D转换模块62，主控芯片61发送采集命令，A/D转换模块62把模拟量转换为数字量并发到主控芯片61，主控芯片再把推拉力峰值显示到显示屏3上，推力峰值显示为正值，拉力峰值显示为负值。在分别测量推力和拉力峰值时，主控芯片61会比较最近测量的峰值与上一峰值，发现峰值相反时会剔除此峰值，保证显示峰值结果为正确。

本实用新型主要用于测量推拉力的同时测量距离变化，故对一些弹性较大的产品在测量推拉力时，形变量也会产生一些变化，形变量与推拉力相结合更能体现出产品的特性，从而有助于对产品性能指标的理解和定义。

以上所述仅是本实用新型的一个具体实施例而并非全部，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例等同的结构设计，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可显示距离的推拉力计，包括外壳（1）、设置在外壳前部的推拉力传感器（2）、外露在外壳表面的显示屏（3）和封装在外壳内的主控线路板（6），该推拉力传感器（2）和显示屏（3）均与主控线路板（6）作信号连接，其特征在于所述的主控线路板（6）上还设有主控芯片（61）、红外测距传感器（5）和A/D转换模块（62）；所述的红外测距传感器（5）、A/D转换模块（62）和显示屏（3）分别由主控芯片（61）控制，且红外测距传感器（5）实时采集距离数据和A/D转换模块（62）实时采集模拟量数据，该距离数据和模拟量数据均由主控芯片（61）获取并显示在显示屏（3）上；所述的主控线路板（6）上设有信号放大器（67），该信号放大器、推拉力传感器（2）和A/D转换模块（62）作信号连接；所述的推拉力传感器（2）测得的推拉力值转换为模拟信号传输到信号放大器（67），该信号放大器经数据和时钟端口将放大处理的模拟信号传输到A/D转换模块（62），并由该A/D转换模块经数据和时钟端口将模拟信号转换成数字信号传输到主控芯片（61），该主控芯片控制显示屏（3）直接显示测量数值。

2.根据权利要求1所述的一种可显示距离的推拉力计，其特征在于所述的主控线路板（6）上设有电源模块（63）、充电接口（64）、RS232模块（65）和手动校零旋钮（66）。

3.根据权利要求1所述的一种可显示距离的推拉力计，其特征在于所述的红外测距传感器（5）外露在外壳（1）后部，并与主控芯片（61）通过IIC协议连接。

4.根据权利要求1所述的一种可显示距离的推拉力计，其特征在于所述的红外测距传感器（5）和显示屏（3）均焊接在主控线路板（6）上。

5.根据权利要求1所述的一种可显示距离的推拉力计，其特征在于所述的推拉力传感器（2）经线束与主控线路板（6）作信号连接。

6.根据权利要求2所述的一种可显示距离的推拉力计，其特征在于所述的外壳（1）内封装有充电电池，该充电电池经充电接口（64）外接电源，以及经电源模块（63）为主控线路板（6）供电。

7.根据权利要求1所述的一种可显示距离的推拉力计，其特征在于所述的外壳（1）表面设有功能按键（4）。

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