CN220543456U - 一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，包括测量模块、数据处理模块和远程传输模块，所述数据处理模块包括微处理器、数据存储器和DAC转换器；所述远程传输模块包括依次连接的陷波降噪电路、主动控制开关电路、功放耦合电路和无线发射器，利用远程传输模块可有效避免数据信号在传输过程中产生畸变，保证用户终端设备对测量数据接受准确有效；操作人员通过测量模块采集到的数据信号送入微处理器中进行处理，并存储在数据存储器中，当需要将测量数据远程传输到用户终端设备中时，操作人员通过按下按钮使远程传输模块传输通道导通，数据信号处于正常传输状态，以实现设备远程数据传输的人为主动性，且能够有效降低系统功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及测微仪技术领域，特别是涉及一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置。
背景技术
电子柱电感测微仪是一种测量微小位移量的高准确度测量仪器。现有的电子柱测微仪一般包括电子柱、显示装置和测试头，例如申请号为201721533428.8的实用新型专利公开了一种气电电子柱测微仪，电子柱的中心设置有显示管，且显示管的外侧设置有刻度，所述显示屏的下侧设置有控制键，且显示屏的上侧连接有显示管，所述测试头与电子柱相固定，该电子柱测微仪工作原理是将轴向或旁向电感传感器(测头)的位移量转换成电信号，通过显示装置将被测量显示出来，但该技术方案只能实现本地测量与观测，不能将测量数据实现远程传输。
而申请号为201320869224.7的实用新型专利公开了一种可远程控制式气动测微仪，它包括光柱指示器、触控屏、外接插口、电源、数据处理总成、数据存储模块、无线通讯模块、音频输出模块。该实用新型的数据处理总成可对检测到的数据分类整理并进行储存，内部的数据存储模块可对采集到的数据进行存储或者将所存储的数据通过无线通讯模块传递至移动终端。但上述技术方案将数据处理总成通过无线通讯模块直接进行数据传输，极易受到设备工频、电磁等干扰影响，导致大量数据信号在传输过程中产生畸变，造成测量数据出错，且数据传输为实时传输，不能人为主动控制，功耗大。
所以本实用新型提供一种新的方案来解决此问题。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的在于提供一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置。
其解决的技术方案是：一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，包括测量模块、数据处理模块和远程传输模块，所述数据处理模块包括微处理器、数据存储器和DAC转换器；
在数据测量过程中，所述微处理器用于将所述测量模块采集到的数据信号转换为数字信号，并存储在所述数据存储器中；
在数据传输过程中，所述微处理器通过所述DAC转换器将处理后的数字信号转换为模拟信号，然后送入所述远程传输模块中；
所述远程传输模块包括依次连接的陷波降噪电路、主动控制开关电路、功放耦合电路和无线发射器，所述陷波降噪电路的输入端连接所述DAC转换器的输出端，所述主动控制开关电路用于控制所述陷波降噪电路与所述功放耦合电路之间的导通状态，且所述主动控制开关电路的控制端连接所述微处理器的控制信号输出端，所述无线发射器用于将测量数据信号发送至用户终端设备。
优选的，所述陷波降噪电路包括运放器AR1，运放器AR1的反相输入端连接电容C2和电阻R4的一端，电容C2的另一端连接电阻R1、R3和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接所述DAC转换器的输出端，并通过电阻R2连接三极管VT1的集电极，电阻R3的另一端接地，电阻R4和电容C1的另一端连接运放器AR1的输出端和稳压二极管DZ1的阴极，并通过电阻R5连接三极管VT1的基极，运放器AR1的同相输入端和稳压二极管DZ1的阳极接地，三极管VT1的发射极通过RLC滤波器连接所述主动控制开关电路的输入端。
优选的，所述RLC滤波器包括电感L1、电容C3和电阻R6，电感L1和电容C3的一端连接三极管VT1的发射极，电感L1和电容C3的另一端连接所述主动控制开关电路的输入端，并通过电阻R6接地。
优选的，所述主动控制开关电路包括JFET管Q1和运放器AR2，JFET管Q1的栅极连接所述微处理器的控制信号输出端，并通过并联的电阻R8与电容C4接地，JFET管Q1的漏极通过电阻R7连接所述陷波降噪电路的输出端，JFET管Q1的源极连接运放器AR2的同相输入端，并通过电阻R9接地，运放器AR2的反相输入端和输出端连接所述功放耦合电路的输入端。
优选的，所述功放耦合电路包括JFET管Q2，JFET管Q2的栅极通过电阻R10连接运放器AR2的输出端，并通过电容C5接地，JFET管Q2的漏极通过电阻R11连接+12V电源，并通过电感L2连接三极管VT3的集电极和电容C7的一端，JFET管Q2的源极连接电阻R12的一端和三极管VT2的集电极，电阻R12连接三极管VT3的基极，三极管VT3的发射极连接三极管VT2的基极，并通过电阻R14接地，三极管VT2的发射极通过并联的电阻R13与电容C6接地，电容C7的另一端连接电阻R15、电容C8与耦合线圈T1第一线圈N1的一端，电阻R15、电容C8与耦合线圈T1第一线圈N1的另一端并联接地，耦合线圈T1第二线圈N2的一端连接电感L3的一端，电感L3的另一端通过电容C9连接所述无线发射器的第一接收端，耦合线圈T1第二线圈N2的另一端连接所述无线发射器的第二接收端。
优选的，所述微处理器的输入端还设置有按钮触发电路，所述钮触发电路包括按钮S1，按钮S1的一端连接所述微处理器的输入端，按钮S1的另一端接地。
优选的，所述微处理器选用STM32型单片机。
通过以上技术方案，本实用新型的有益效果为：
1.操作人员通过测量模块采集到的数据信号送入微处理器中进行处理，并存储在数据存储器中，当需要将测量数据远程传输到用户终端设备中时，操作人员通过按下按钮S1，使远程传输模块传输通道导通，数据信号处于正常传输状态，以实现设备远程数据传输的人为主动性，且能够有效降低系统功耗；
2.在本实用新型远程传输模块工作过程中，利用陷波降噪电路来对设备工频、电磁等高频干扰进行滤除，保证测量数据传输过程中的准确性；并采用功放耦合电路来对数据信号进行功放稳定与耦合隔离处理，进一步提升设备的抗干扰性能，有效避免数据信号在传输过程中产生畸变，保证用户终端设备对测量数据接受准确有效。
附图说明
图1为本实用新型的系统控制模块图。
图2为本实用新型陷波降噪电路与主动控制开关电路的连接原理图。
图3为本实用新型的钮触发电路原理图。
图4为本实用新型的功放耦合电路原理图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图4对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。
一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，如图1所示，包括测量模块、数据处理模块和远程传输模块，所述数据处理模块包括微处理器、数据存储器和DAC转换器；在数据测量过程中，所述微处理器用于将所述测量模块采集到的数据信号转换为数字信号，并存储在所述数据存储器中；在数据传输过程中，所述微处理器通过所述DAC转换器将处理后的数字信号转换为模拟信号，然后送入所述远程传输模块中；
在上述中，远程传输模块包括依次连接的陷波降噪电路、主动控制开关电路、功放耦合电路和无线发射器，所述陷波降噪电路的输入端连接所述DAC转换器的输出端，所述主动控制开关电路用于控制所述陷波降噪电路与所述功放耦合电路之间的导通状态，且所述主动控制开关电路的控制端连接所述微处理器的控制信号输出端，所述无线发射器用于将测量数据信号发送至用户终端设备；
具体的，微处理器可选用STM32型单片机，通过STM32型单片机内置的ADC转换模块将测量模块采集到的数据信号转换为数字信号，并存储在所述数据存储器中。
为了保证测量数据远程传输的准确性，降低系统功耗，采用远程传输模块来对DAC转换器的输出信号进行处理；具体的，如图2所示，陷波降噪电路包括运放器AR1，运放器AR1的反相输入端连接电容C2和电阻R4的一端，电容C2的另一端连接电阻R1、R3和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接所述DAC转换器的输出端，并通过电阻R2连接三极管VT1的集电极，电阻R3的另一端接地，电阻R4和电容C1的另一端连接运放器AR1的输出端和稳压二极管DZ1的阴极，并通过电阻R5连接三极管VT1的基极，运放器AR1的同相输入端和稳压二极管DZ1的阳极接地，三极管VT1的发射极通过RLC滤波器连接所述主动控制开关电路的输入端；
在上述中，RLC滤波器包括电感L1、电容C3和电阻R6，电感L1和电容C3的一端连接三极管VT1的发射极，电感L1和电容C3的另一端连接所述主动控制开关电路的输入端，并通过电阻R6接地；
在陷波降噪电路工作过程中，运放器AR1与其负反馈端的二阶RC陷波网络组成桥式陷波器，利用陷波器原理来对外部工频侵扰进行抑制，为了降低陷波过程引起信号产生波动，因此在陷波器的输出端设置三极管VT1作为调节管，通过稳压二极管DZ1来对运放器AR1的输出信号进行稳幅处理，进而使进入三极管VT1基极中的信号幅值具有很好的稳定性，从而改善三极管VT1发射极输出信号的幅值特性；进一步的，在三极管VT1的发射极设置RLC滤波器，通过RLC滤波器对模拟信号中的高频杂波进行滤除，有效抑制无用信号，保证测量数据传输过程中的准确性。
主动控制开关电路用于切换数据信号的传输状态，其具体结构包括JFET管Q1和运放器AR2，JFET管Q1的栅极连接所述微处理器的控制信号输出端，并通过并联的电阻R8与电容C4接地，JFET管Q1的漏极通过电阻R7连接所述陷波降噪电路的输出端，JFET管Q1的源极连接运放器AR2的同相输入端，并通过电阻R9接地，运放器AR2的反相输入端和输出端连接所述功放耦合电路的输入端；
其中，JFET管Q1的导通状态由微处理器发出的控制信号决定，具体原理如下：当微处理器发出的控制信号为高电平时，JFET管Q1的栅极得电导通，数据信号处于正常传输状态；当微处理器发出的控制信号为低电平时，JFET管Q1的栅极截止，数据信号停止传输，系统处于待机状态。电阻R8与电容C4用于对微处理器发出的控制信号起到稳定作用，运放器AR2利用电压跟随器原理对JFET管Q1源极的输出信号进行隔离放大，起到隔离噪声的作用。
微处理器的输入端还设置有按钮触发电路，通过按钮触发电路来使微处理器生成对主动控制开关电路的控制信号，具体的，如图3所示，钮触发电路包括按钮S1，按钮S1的一端连接微处理器的输入端，按钮S1的另一端接地；当需要远程传输测量数据时，操作人员按下按钮S1，此时微处理器的GPIO端口P1.0的引脚由高电平变为低电平，微处理器通过检测到该低电平信号来控制其引脚P2.0输出高电平，即使得主动控制开关电路导通，数据信号处于正常传输状态。
功放耦合电路用于对主动控制开关电路的输出信号进行功率放大处理，如图4所示，功放耦合电路包括JFET管Q2，JFET管Q2的栅极通过电阻R10连接运放器AR2的输出端，并通过电容C5接地，JFET管Q2的漏极通过电阻R11连接+12V电源，并通过电感L2连接三极管VT3的集电极和电容C7的一端，JFET管Q2的源极连接电阻R12的一端和三极管VT2的集电极，电阻R12连接三极管VT3的基极，三极管VT3的发射极连接三极管VT2的基极，并通过电阻R14接地，三极管VT2的发射极通过并联的电阻R13与电容C6接地，电容C7的另一端连接电阻R15、电容C8与耦合线圈T1第一线圈N1的一端，电阻R15、电容C8与耦合线圈T1第一线圈N1的另一端并联接地，耦合线圈T1第二线圈N2的一端连接电感L3的一端，电感L3的另一端通过电容C9连接所述无线发射器的第一接收端，耦合线圈T1第二线圈N2的另一端连接所述无线发射器的第二接收端；
在功放过程中，JFET管Q2首先对运放器AR2的输出信号进行放大处理，利用JFET管Q2自身良好的温度特性来保证数据信号的稳定性，然后再送入由三极管VT2与VT3组成的组合功放管中对数据信号进行功放增强处理，以快速提升功率强度，并在组合功放管中加入由电阻R13与电容C6组成的RC组件对功放过程进行稳定处理；组合功放管经电感L2与电容C7形成的并联谐振生成特定的发射频率，然后再送入耦合线圈T1中进行信号转移，最后通过无线发射器将数据信号发送至用户终端设备。
本实用新型在具体使用时，操作人员通过测量模块采集到的数据信号送入微处理器中进行处理，并存储在数据存储器中，当需要将测量数据远程传输到用户终端设备中时，操作人员通过按下按钮S1，使远程传输模块传输通道导通，数据信号处于正常传输状态，以实现设备远程数据传输的人为主动性，且能够有效降低系统功耗。且在本装置远程传输模块工作过程中，利用陷波降噪电路来对设备工频、电磁等高频干扰进行滤除，保证测量数据传输过程中的准确性；并采用功放耦合电路来对数据信号进行功放稳定与耦合隔离处理，进一步提升设备的抗干扰性能，有效避免数据信号在传输过程中产生畸变，保证用户终端设备对测量数据接受准确有效。
以上所述是结合具体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具体实施仅局限于此；对于本实用新型所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本实用新型技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本实用新型保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，包括测量模块、数据处理模块和远程传输模块，其特征在于：所述数据处理模块包括微处理器、数据存储器和DAC转换器；
在数据测量过程中，所述微处理器用于将所述测量模块采集到的数据信号转换为数字信号，并存储在所述数据存储器中；
在数据传输过程中，所述微处理器通过所述DAC转换器将处理后的数字信号转换为模拟信号，然后送入所述远程传输模块中；
所述远程传输模块包括依次连接的陷波降噪电路、主动控制开关电路、功放耦合电路和无线发射器，所述陷波降噪电路的输入端连接所述DAC转换器的输出端，所述主动控制开关电路用于控制所述陷波降噪电路与所述功放耦合电路之间的导通状态，且所述主动控制开关电路的控制端连接所述微处理器的控制信号输出端，所述无线发射器用于将测量数据信号发送至用户终端设备。
2.根据权利要求1所述一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，其特征在于：所述陷波降噪电路包括运放器AR1，运放器AR1的反相输入端连接电容C2和电阻R4的一端，电容C2的另一端连接电阻R1、R3和电容C1的一端，电阻R1的另一端连接所述DAC转换器的输出端，并通过电阻R2连接三极管VT1的集电极，电阻R3的另一端接地，电阻R4和电容C1的另一端连接运放器AR1的输出端和稳压二极管DZ1的阴极，并通过电阻R5连接三极管VT1的基极，运放器AR1的同相输入端和稳压二极管DZ1的阳极接地，三极管VT1的发射极通过RLC滤波器连接所述主动控制开关电路的输入端。
3.根据权利要求2所述一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，其特征在于：所述RLC滤波器包括电感L1、电容C3和电阻R6，电感L1和电容C3的一端连接三极管VT1的发射极，电感L1和电容C3的另一端连接所述主动控制开关电路的输入端，并通过电阻R6接地。
4.根据权利要求3所述一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，其特征在于：所述主动控制开关电路包括JFET管Q1和运放器AR2，JFET管Q1的栅极连接所述微处理器的控制信号输出端，并通过并联的电阻R8与电容C4接地，JFET管Q1的漏极通过电阻R7连接所述陷波降噪电路的输出端，JFET管Q1的源极连接运放器AR2的同相输入端，并通过电阻R9接地，运放器AR2的反相输入端和输出端连接所述功放耦合电路的输入端。
5.根据权利要求4所述一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，其特征在于：所述功放耦合电路包括JFET管Q2，JFET管Q2的栅极通过电阻R10连接运放器AR2的输出端，并通过电容C5接地，JFET管Q2的漏极通过电阻R11连接+12V电源，并通过电感L2连接三极管VT3的集电极和电容C7的一端，JFET管Q2的源极连接电阻R12的一端和三极管VT2的集电极，电阻R12连接三极管VT3的基极，三极管VT3的发射极连接三极管VT2的基极，并通过电阻R14接地，三极管VT2的发射极通过并联的电阻R13与电容C6接地，电容C7的另一端连接电阻R15、电容C8与耦合线圈T1第一线圈N1的一端，电阻R15、电容C8与耦合线圈T1第一线圈N1的另一端并联接地，耦合线圈T1第二线圈N2的一端连接电感L3的一端，电感L3的另一端通过电容C9连接所述无线发射器的第一接收端，耦合线圈T1第二线圈N2的另一端连接所述无线发射器的第二接收端。
6.根据权利要求4所述一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，其特征在于：所述微处理器的输入端还设置有按钮触发电路，所述钮触发电路包括按钮S1，按钮S1的一端连接所述微处理器的输入端，按钮S1的另一端接地。
7.根据权利要求1-6任一所述一种电子柱测微仪测量数据无线传输装置，其特征在于：所述微处理器选用STM32型单片机。
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