CN2438096Y

CN2438096Y - 一种双层结构的数显量具组件

Info

Publication number: CN2438096Y
Application number: CN 99248544
Authority: CN
Inventors: 张�杰
Original assignee: Fengguang Sci & Tech Dev Co Beijing
Current assignee: Beijing Aerospace Fengguang Electronic Technical Corp Ltd
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2001-07-04
Anticipated expiration: 2009-10-19

Abstract

一种双层结构的数显量具组件。核心部分由两层线路板组成,两层线路板平行放置,它们之间有导电橡胶条来传递电信号。线路板21上带有电容传感器和专用集成电路,专用集成电路产生传感器的驱动信号,并将传感器的模拟信号变换为数字信号。线路板22上带有微处理器,它根据传感器的变换特性,将线路板1的数字量变为对应的物理量并显示测量值。不改变线路板21只更换线路板22,就可改变其用途。此结构扩大了电容传感器的应用范围,降低了研制的成本。

Description

一种双层结构的数显量具组件

本发明涉及一种电容传感器的数显量具组件。它通过对以往数显量具组件的结构改进，扩大了电容传感器测量的应用范围。

现在国内各量具厂生产的数显量具都是利用两标尺之间的电容量随电极之间相互覆盖面积变化而变化的原理进行测量。这种电容传感器与其它传感器(如感应同步器、磁栅、光栅)相比，它具有体积小、抗干扰能力强、造价低、耗电省和环境适应性强的特点。被广泛地应用于电子数显卡尺、百分表、高度尺和坐标仪的测量中。

图1为现有数显量具组件的结构图。

图中1为组件的外罩壳，2为线路板，3为专用集成电路，4、5为卡尺尺身，6为电容传感器。线路板2的背面做成电容传感器的一组发射、接收极。卡尺尺身4上放置有电容传感器的另一组发射、接收极。外罩壳1、线路板2由螺钉固定在卡尺尺身5上。拉动卡尺尺身5，带动电容传感器的两组发射、接收极产生相对移动。专用集成电路3提供电容传感器工作所必须的驱动信号，并根据电容传感器的两组发射、接收极相对移动产生接收信号转换成其位移量并显示输出。

对于这种类似于卡尺的小型手持数显测量工具，较小的外型是一个必要条件。因此电容传感器的驱动、处理电路都集成为专用集成电路。众所周知，对专用集成电路来说一旦电路制作完成修改十分不易。哪怕只是增加一两个元件也会使整个电路重新制版。制造一块专用集成电路往往需要十几万元甚至几十万元的前期投入，而且其制造周期长，一般需要一至两年。投资高、风险大、见效慢，使其推广应用受到很大的影响。随着经济的发展，人们对测量的要求越来越高。不同量程的切换、不同单位的换算、测量状态的改变和各种状态的提示，要求人们在不同的测量状态下对测量数据采用不同的处理方法。

本发明针对上述问题提供了一种双层结构的数显量具组件，具有结构简单，投资少，见效快，制作方便、使用范围广的特点。特别适宜于制作数显卡尺、数显角度尺、数显百分表等小型手持测量仪表。

图2为本发明的实施示意图。

图中10为电容传感器，11为组件的外罩壳，12为上层线路板，13为微处理器，14为框架，15为导电橡胶条，16为下层线路板，17为专用集成电路，18、19为卡尺尺身。如上所述，专用集成电路的更改十分不易。因此我们利用软件易于变换的特点，将经常需要变化的计算、控制、显示等工作交与微处器13处理。但如果还是利用原有结构，增加微处器13势必会增加组件的外形尺寸。同时，由于微处器13的存在，它的信号也将会干扰电容传感器的信号，造成测量误差。所以，我们采用了以下的结构。

线路板16的背面做成电容传感器的一组发射、接收极。卡尺尺身19上放置有电容传感器的另一组发射、接收极。线路板12上放置有微处器13，线路板16上放置有专用集成电路17，框架14置于线路板12与线路板16之间。框架14同线路板12与线路板16的两接触面为两平行平面。框架14上开有细槽，细槽上下贯通，导电橡胶条15放置在框架的细槽之中。线路板12、线路板16、框架14通过螺钉，定位销与组件的外罩壳11相连，从而保证了线路板12、线路板16、框架14的空间位置固定，也就保证了导电橡胶条15与线路板12、线路板16的位置关系。框架14保证了线路板12与线路板16平行层叠放置。组件的外罩壳11由螺钉固定在卡尺尺身18上。拉动卡尺尺身18，带动组件的外罩壳11，也就可带动整个组件移动。这样线路板背面的电容传感器便能在卡尺尺身19上平稳的滑动。专用集成电路17提供电容传感器工作所必须的驱动信号，并根据电容传感器的两组发射、接收极相对移动产生接收信号转换成数字信号。线路板12上的微处理器13，根据传感器的变换特性，将专用集成电路17传递来的数字量变为对应的物理量并显示测量值，同时微处理器13还能根据要求完成各种控制功能。

利用此结构，将线路板16与专用集成电路17做成一个标准部件，微处理器13内部的程序则根据实际要求进行设定，从而就能实现不同量程的切换、不同单位的换算、测量状态的改变和各种状态的提示。

例如：将分辨率为0.1mm的卡尺变为分辨率为0.01mm的卡尺时，只须折下螺钉，换上与分辨率0.01mm相对应的微处理器13，就能实现这一转变。

图3本发明应用于卡尺时的剖面图。

图中20为组件的外罩壳，21为下层线路板，22为上层线路板，23为导电橡胶条，24为框架，26为按键，27为微处理器，28为专用集成电路，29为液晶屏。为减小组件的纵向尺寸，将上层线路板22与下层线路板21相对放置，即微处理器27与专用集成电路28在两线路板之间。

上层线路板22与下层线路板21之间的电信号的传递也可使用挠性线路板或导电斑马纸。

由此图可以看出，本发明不会增加组件长度和宽度，高度也仅比原组件增加了一个上层线路板22的厚度。而其适用的范围却较以往大了许多，不再只局限于长度的测量。例如：利用弹性元件的受力与其形变的对应关系，可制成测力计。原来难度很大的单位换算则可完全交给微处理器解决。

总之，本发明所述的结构对于扩大电容传感器的应用范围，降低研制的成本提供了一条新的途径。

Claims

1．一种双层结构的数显量具组件，特征在于：其核心部分由两层线路板组成，分上下两层平行放置，下层线路板上带有电容传感器及电容传感器专用集成电路，上层线路板上带有微处理器，两层之间以导电橡胶条来传递电信号。

2．如权利要求1所描述的双层结构的数显量具组件，特征还在于：两层线路板之间放置一个框架，框架与上下两线路板的接触面相互平行，用以保持两线路板的空间位置和进行力的传递。

3．如权利要求1和2所描述的双层结构的数显量具组件，特征还在于：框架上具有细槽，线路板之间的导电条被固定在框架的细槽内。

4．如权利要求1和2和3所描述的双层结构的数显量具组件，特征在于：下层线路板上带有电容传感器，它产生传感器的驱动信号，并将传感器的模拟信号变换为数字信号。上层线路板上带有微处理器，它根据传感器的变换特性，将下层线路板的数字量变为对应的物理量并显示测量值。

5．如权利要求1和2和3和4所描述的双层结构的数显量具组件，特征在于：增加弹性测量元件，装置在扭矩扳手、测力计、扭矩校准仪方面的应用。

6．如权利要求1所描述的双层结构的数显量具组件，特征还在于：两层之间的电信号也可由挠性线路板或导电斑马纸来传递。