專利名稱：數(shù)字式水準(zhǔn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測量儀器領(lǐng)域，具體涉及一種武器瞄準(zhǔn)器械的火炮射角測量儀器的數(shù)字式水準(zhǔn)儀。
背景技術(shù)：
目前，在我國的常規(guī)軍事火炮領(lǐng)域，對火炮射角的測定及調(diào)整仍然較為落后，普遍采用機(jī)械式的角度(傾角)測量裝置，通過手搖傳機(jī)構(gòu)調(diào)整炮管的高低射角來進(jìn)行瞄準(zhǔn)，因而測量精度不高、讀數(shù)困難、調(diào)整速度慢、難以精確到位。這些裝置已難以滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭日益提高的快速攻防要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對眾多現(xiàn)有軍事火炮領(lǐng)域中的水準(zhǔn)儀的上述缺陷，研制出一種分辨率高、線性度好、讀數(shù)直觀、安裝方便、使用簡單、可以對-10°~+85°范圍內(nèi)的角度進(jìn)行實(shí)測數(shù)顯，對火炮仰角進(jìn)行實(shí)測、同是可對火炮的瞄準(zhǔn)具進(jìn)行零位歸正。滿足在各種復(fù)雜的軍事要求環(huán)境中全天候使用、作精密角度(傾角)測量的新型智能化數(shù)字式水準(zhǔn)儀。
本實(shí)用新型的數(shù)字式水準(zhǔn)儀是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括能精確測量出角度(傾角)變化的角度(傾角)傳感器，集成微處理器及模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路、電量監(jiān)控、存儲(chǔ)、顯示等單元電路以及一些控制、處理單元電路的PCB板，OLED顯示模塊，帶有薄膜開關(guān)的面膜板、基部水平的長方體金屬外殼所這的信號處理單元電路主要由一個(gè)高精度(24位)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器件構(gòu)成，其信號輸入端與角度(傾角)傳感器的信號輸出端相連，將傳感器輸出的模擬信號精確地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸出端與微處理器相連；通過微處理器處理實(shí)時(shí)的將火炮的仰角及相關(guān)信息送至顯示處理單元電路實(shí)時(shí)顯示。
所述電量監(jiān)控單元電路，應(yīng)用微處理器自帶的A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)的監(jiān)測電源電量。電源分壓后與其輸入端相連接，經(jīng)微處理器處理后，及時(shí)的將電源電量顯示，并具有電量不足提醒功能。
鍵盤模塊，其輸出端與微處理器相連接，實(shí)現(xiàn)一些既定的功能轉(zhuǎn)換；所述顯示單元，包括提供顯示模塊負(fù)電壓的單元電路、和先進(jìn)的OLED顯示屏。其信號輸入端與微處理器相連，將信息內(nèi)容實(shí)時(shí)顯示在顯示屏。負(fù)電壓單元電路通過電源轉(zhuǎn)換芯片為顯示模塊提供高精度的負(fù)電壓；所述顯示屏，采用當(dāng)前先進(jìn)的OLED顯示屏。通過其自帶的控制模塊，使顯示效果更舒適，解決了夜間使用不便的同時(shí)，使得水準(zhǔn)儀在苛刻的環(huán)境中依然能正常顯示。
所述存儲(chǔ)單元電路，采用EEROM存儲(chǔ)芯片，存儲(chǔ)水準(zhǔn)儀及微處理器所需的一些初始化數(shù)據(jù)；其輸入端與微處理器直接相連接。
所述數(shù)字式水準(zhǔn)儀的單元電路，還包括直流穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路包括一個(gè)開關(guān)電源電路，一個(gè)5V穩(wěn)壓及一個(gè)3V穩(wěn)壓電路及一個(gè)OLED負(fù)壓提供電路。
I/O接口電路，通過該電路對微處理器進(jìn)行程序擦寫；本實(shí)用新型采用高精度、高靈敏的角度(傾角)傳感器、結(jié)合高精度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、高性能的微處理器及先進(jìn)的OLED顯示模塊，使得對火炮仰角的測量精度、測量范圍、測量速度各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均有極大的提高，具體的性能指標(biāo)如下
測量范圍-9.99°-+85°分辨力0.01°精度角度顯示±0.03°密位顯示，顯示如00-00.0密位。
顯示誤差±00-00.5(360度＝6000密位)。
響應(yīng)時(shí)間≮1S工作溫度-40℃-+70℃所述微處理器與相關(guān)單元電路，集成在一塊PCB板上。角度(傾角)傳感器、PCB板、OLED顯示模塊都封裝于一個(gè)表面漆著軍綠色、前表面帶有薄膜開關(guān)的而膜板、基部水平的長方體金屬外殼內(nèi)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定、且組合靈活，便于安裝、使用。適用于軍隊(duì)武裝裝備采用，可極大地提高常規(guī)火炮及相關(guān)武器的智能化、現(xiàn)代化水平。


圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)電路原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的外形示意圖。
圖3為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)電路接線圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的數(shù)字式水準(zhǔn)儀包括角度(傾角)傳感器、OLED顯示模塊、微處理器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、穩(wěn)壓電路、負(fù)壓提供電路、I/O接口電路、存儲(chǔ)電路、負(fù)壓提供電路、開關(guān)電源模塊，輕觸電源開關(guān)控制電路。
角度(傾角)傳感器轉(zhuǎn)換出來的電信號經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸入微處理器，經(jīng)微處理器處理送OLED顯示模塊，在OLED屏上顯示出所測的數(shù)據(jù)。開關(guān)電源模塊輸入端與電源相連接，輸出端分別與穩(wěn)壓電路相關(guān)部分及負(fù)壓提供電路的各電源輸入端。穩(wěn)壓電路各個(gè)穩(wěn)壓模塊的穩(wěn)壓輸出端分別接到傳感器、微處理器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、OLED模塊相應(yīng)的電壓輸入端。
如圖三所示本實(shí)用新型的數(shù)字式水準(zhǔn)儀的電路接線圖，包括傳感器信號輸入所述的角度(傾角)傳感器是采用國家863計(jì)劃成果的“膜電位傾角傳感器”專利產(chǎn)品，該傳感器可精確地、靈敏地將火炮仰角變化轉(zhuǎn)換成電信號。
傳感器的輸出引線2-1中紅線為電源正端、黑線為電源負(fù)端、黃線為信號輸出端。傳感器輸出的電信號，經(jīng)過一級RC濾波，與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。
微處理器4-1高性能，低功耗的單片機(jī)(型號MSP430F135)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器4-3為高精度的24位的串行輸出式(型號MAX1244)，其Ainp與傳感器信號輸出端相連接，GND、Ainn/Vrefn端接地，AVDD/Vrefp端接5V電源，DVDD端接觸3V電源，CLK、SCLK、DRDY端分別與微處理器的P5.4/MCLK、P2.0/ACLK、P2.1/TAINCLK引腳相連接。
穩(wěn)壓電路包括5V穩(wěn)壓電路4-5-1，3V穩(wěn)壓電路4-5-2。5穩(wěn)壓電路由開關(guān)電源輸出的電壓輸出端與高精度的穩(wěn)壓集成芯片(型號MAX6035)的Vin端相連，Vout端輸出精準(zhǔn)的+5V電壓，輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器和傳感器的電源正端。3穩(wěn)壓電路由高精度的3穩(wěn)壓集成芯片(型號TPS77030)完成。其輸入端Vin接開關(guān)電源的輸出端，輸出端Vout與微處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、OLED模塊相應(yīng)的電源引腳相連。
開關(guān)電源電路4-2是由一集成芯片(型號MAX639ESA)和功率電感、二極管、穩(wěn)壓管構(gòu)成，9伏電源的正極接芯片的V+端，GND和VFB端經(jīng)二極管接地。SHND接電源正極、同時(shí)接兆歐級的電阻至地。LX輸出端與功率電感相接，VOUT端與功率電感串聯(lián)輸出，分別接至穩(wěn)壓電路的各個(gè)模塊及負(fù)壓提供電路的電源輸入端。
存儲(chǔ)電路4-8是由一片存儲(chǔ)芯片(型號24LC64)組成，其A0、A1、A2、VSS、WP端口與接地。SCL、SDA通過上接電阻分別與微處理器的P1.3/TA2、P1.4/SMCLK相連接。
I/O接口電路4-9由微處理器的TDI/TDO、TDI、TMS、TCK、RST/NMI引腳端引出組成，作為微處理器的程序?qū)懭肱c擦除的接口。
負(fù)壓提供電路4-4由集成電路芯片(型號SCI7661)組成，CAP1+和CAP1-，CAP2+和CAP2-，VI和VO之間分別接-10uF的鉭電容，OSC2、OSC1間接一兆歐級的震蕩電阻。由VO端輸出兩倍于輸入電壓的負(fù)電壓。
輕觸開關(guān)控制電路4-6由CD4013的兩路D觸發(fā)器、二級管，三極管組成一個(gè)控制開關(guān)。
OLED顯示模塊所述的OLED顯示模塊包括自帶的控制電路和OLED屏，控制器型號為SSD1301；OLED顯示模塊共36個(gè)引腳5-1，先進(jìn)的有機(jī)發(fā)光二級管技術(shù)研制出的漢字圖形顯示模塊，顯示效果好、使用簡便。
如圖二所示本實(shí)用新型的數(shù)字式水準(zhǔn)儀的外形是一個(gè)長方體的金屬框3。表面漆軍綠色。正面安裝有帶薄膜開關(guān)的面膜板，面膜板上有圖示的3-2按鍵和3-1OLED顯示窗口，其3-3下表面為高度水平的工作基準(zhǔn)面。
本實(shí)用新型的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其操作方法如下它通過電源開關(guān)接通電源，將數(shù)字式水準(zhǔn)儀的工作基準(zhǔn)面順著火炮炮管軸線緊貼，按下鍵盤的電源開關(guān)，啟動(dòng)水準(zhǔn)儀即可對炮管的仰角進(jìn)行測量等工作。同時(shí)可以通過密位和角度按鍵，實(shí)現(xiàn)密位、角度的互換顯示。它具有高靈敏度、寬動(dòng)態(tài)范圍、耐惡劣環(huán)境、性有穩(wěn)定、準(zhǔn)確性高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀是包括由角度(傾角)傳感器、集成微處理器及模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元電路、電量控制、存儲(chǔ)、顯示等單元電路以及一些控制、處理單元電路的PCB板、OLED顯示模板、帶薄膜開關(guān)的面膜板、底部高精度水平的長方體金屬外殼。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的PCB板集成了微處理器，綜合處理數(shù)字式水準(zhǔn)儀的各種功能、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其輸入端與角度(傾角)傳感器的信號輸出端相連，將傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸出端與微處理器相連、電量監(jiān)控單元，其輸入端與中源相連接，經(jīng)微處理器處理，精確監(jiān)控電源、鍵盤模塊，其輸出端與微處理器相連接，輸出與面膜板相連接存儲(chǔ)單元電路與微處理器相連，存儲(chǔ)系統(tǒng)的初始化數(shù)據(jù)；負(fù)壓提供電路，提供OLED顯示模塊所需的負(fù)電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的OLED模塊包括其自帶的控制電路和OLED屏，其輸入端與微處理器相連，將信息實(shí)時(shí)顯示；整個(gè)控制電路采用微形封裝，使得體積少；OLED屏是利用有機(jī)發(fā)光二極管技術(shù)制成，是一種全視角、耐高低溫、適合全天候觀察的漢字圖形顯示屏。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的長方體金屬外殼，表面為軍綠色漆，底部為高度水平有不銹鋼板；所述的帶薄膜開關(guān)的面膜板，作為數(shù)字式水準(zhǔn)儀的鍵盤，附有六芯排線和四個(gè)按鍵，且其內(nèi)表面具有很強(qiáng)的黏糊能力。
5.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的PCB板還集成了穩(wěn)壓單元電路，它為數(shù)字式水準(zhǔn)儀提供精準(zhǔn)的電源基準(zhǔn)，包括開關(guān)電源電路、5V穩(wěn)壓電路、3V穩(wěn)壓電路單元；開關(guān)電源電路其輸入端與電源端相連接，輸出端與5V穩(wěn)壓電路單元的輸入端相連；5V穩(wěn)壓電路的輸出端分別與各模塊的功率端口相連接；3V穩(wěn)壓電路的輸入端接5V穩(wěn)壓電路的輸出端，輸出端與微處理器及其它需要的模塊相連接。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的PCB板還集成了I/O接口電路，對微處理器進(jìn)行程序擦寫。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的PCB板還集成了一個(gè)電源輕觸開關(guān)控制電路。該控制電路可有效的減少電源的開、關(guān)對整個(gè)系統(tǒng)的影響。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的PCB板還集成了一個(gè)精準(zhǔn)的負(fù)電壓提供電路，該電路為OLED顯示模塊提供所需有負(fù)電壓，確保OLED模塊能正常工作。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于所述的角度(傾角)傳感器是一種利用重力對流體的作用引起膜電位變化的原理制成慣性傳感器。
10.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式水準(zhǔn)儀，其特征在于存儲(chǔ)單元電路采用EEROM存儲(chǔ)芯片，存儲(chǔ)水準(zhǔn)儀及微處理器所需的初始化數(shù)據(jù)，其輸入端與微處理器直接相連接。
專利摘要一種數(shù)字式水準(zhǔn)儀，安裝于火炮炮身。包括角度(傾角)傳感器、OLED模塊、微處理器、以及以下單元電路模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電量監(jiān)測單元、鍵盤模塊、穩(wěn)壓單元電路、存儲(chǔ)單元電路、I/O接口電路。微處理器與相關(guān)單元電路，集成在PCB板上。角度(傾角)傳感器、PCB板、OLED模塊都封裝于一個(gè)表面漆軍綠色、前表面帶有薄膜開關(guān)的面膜板且基部水平的長方體金屬外殼內(nèi)。本實(shí)用新型的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，性價(jià)比較現(xiàn)行技術(shù)均有數(shù)倍的提高，便于快速調(diào)整火炮炮管射角，便于安裝、易使用。
文檔編號G01D5/12GK2760507SQ200420069288
公開日2006年2月22日 申請日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者周業(yè)華 申請人:周業(yè)華