專利名稱：一種雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容傳感器的數(shù)顯量具組件。它通過對(duì)以往數(shù)顯量具組件的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，擴(kuò)大了電容傳感器測(cè)量的應(yīng)用范圍。
現(xiàn)在國內(nèi)各量具廠生產(chǎn)的數(shù)顯量具都是利用兩標(biāo)尺之間的電容量隨電極之間相互覆蓋面積變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)量。這種電容傳感器與其它傳感器(如感應(yīng)同步器、磁柵、光柵)相比，它具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、造價(jià)低、耗電省和環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。被廣泛地應(yīng)用于電子數(shù)顯卡尺、百分表、高度尺和坐標(biāo)儀的測(cè)量中。


圖1為現(xiàn)有數(shù)顯量具組件的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1為組件的外罩殼，2為線路板，3為專用集成電路，4、5為卡尺尺身，6為電容傳感器。線路板2的背面做成電容傳感器的一組發(fā)射、接收極。卡尺尺身4上放置有電容傳感器的另一組發(fā)射、接收極。外罩殼1、線路板2由螺釘固定在卡尺尺身5上。拉動(dòng)卡尺尺身5，帶動(dòng)電容傳感器的兩組發(fā)射、接收極產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)。專用集成電路3提供電容傳感器工作所必須的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并根據(jù)電容傳感器的兩組發(fā)射、接收極相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成其位移量并顯示輸出。
對(duì)于這種類似于卡尺的小型手持?jǐn)?shù)顯測(cè)量工具，較小的外型是一個(gè)必要條件。因此電容傳感器的驅(qū)動(dòng)、處理電路都集成為專用集成電路。眾所周知，對(duì)專用集成電路來說一旦電路制作完成修改十分不易。哪怕只是增加一兩個(gè)元件也會(huì)使整個(gè)電路重新制版。制造一塊專用集成電路往往需要十幾萬元甚至幾十萬元的前期投入，而且其制造周期長(zhǎng)，一般需要一至兩年。投資高、風(fēng)險(xiǎn)大、見效慢，使其推廣應(yīng)用受到很大的影響。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)測(cè)量的要求越來越高。不同量程的切換、不同單位的換算、測(cè)量狀態(tài)的改變和各種狀態(tài)的提示，要求人們?cè)诓煌臏y(cè)量狀態(tài)下對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)采用不同的處理方法。
本發(fā)明針對(duì)上述問題提供了一種雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，見效快，制作方便、使用范圍廣的特點(diǎn)。特別適宜于制作數(shù)顯卡尺、數(shù)顯角度尺、數(shù)顯百分表等小型手持測(cè)量?jī)x表。
圖2為本發(fā)明的實(shí)施示意圖。
圖中10為電容傳感器，11為組件的外罩殼，12為上層線路板，13為微處理器，14為框架，15為導(dǎo)電橡膠條，16為下層線路板，17為專用集成電路，18、19為卡尺尺身。如上所述，專用集成電路的更改十分不易。因此我們利用軟件易于變換的特點(diǎn)，將經(jīng)常需要變化的計(jì)算、控制、顯示等工作交與微處器13處理。但如果還是利用原有結(jié)構(gòu)，增加微處器13勢(shì)必會(huì)增加組件的外形尺寸。同時(shí)，由于微處器13的存在，它的信號(hào)也將會(huì)干擾電容傳感器的信號(hào)，造成測(cè)量誤差。所以，我們采用了以下的結(jié)構(gòu)。
線路板16的背面做成電容傳感器的一組發(fā)射、接收極?？ǔ叱呱?9上放置有電容傳感器的另一組發(fā)射、接收極。線路板12上放置有微處器13，線路板16上放置有專用集成電路17，框架14置于線路板12與線路板16之間。框架14同線路板12與線路板16的兩接觸面為兩平行平面?？蚣?4上開有細(xì)槽，細(xì)槽上下貫通，導(dǎo)電橡膠條15放置在框架的細(xì)槽之中。線路板12、線路板16、框架14通過螺釘，定位銷與組件的外罩殼11相連，從而保證了線路板12、線路板16、框架14的空間位置固定，也就保證了導(dǎo)電橡膠條15與線路板12、線路板16的位置關(guān)系?？蚣?4保證了線路板12與線路板16平行層疊放置。組件的外罩殼11由螺釘固定在卡尺尺身18上。拉動(dòng)卡尺尺身18，帶動(dòng)組件的外罩殼11，也就可帶動(dòng)整個(gè)組件移動(dòng)。這樣線路板背面的電容傳感器便能在卡尺尺身19上平穩(wěn)的滑動(dòng)。專用集成電路17提供電容傳感器工作所必須的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并根據(jù)電容傳感器的兩組發(fā)射、接收極相對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。線路板12上的微處理器13，根據(jù)傳感器的變換特性，將專用集成電路17傳遞來的數(shù)字量變?yōu)閷?duì)應(yīng)的物理量并顯示測(cè)量值，同時(shí)微處理器13還能根據(jù)要求完成各種控制功能。
利用此結(jié)構(gòu)，將線路板16與專用集成電路17做成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)部件，微處理器13內(nèi)部的程序則根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)定，從而就能實(shí)現(xiàn)不同量程的切換、不同單位的換算、測(cè)量狀態(tài)的改變和各種狀態(tài)的提示。
例如將分辨率為0.1mm的卡尺變?yōu)榉直媛蕿?.01mm的卡尺時(shí)，只須折下螺釘，換上與分辨率0.01mm相對(duì)應(yīng)的微處理器13，就能實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變。
圖3本發(fā)明應(yīng)用于卡尺時(shí)的剖面圖。
圖中20為組件的外罩殼，21為下層線路板，22為上層線路板，23為導(dǎo)電橡膠條，24為框架，26為按鍵，27為微處理器，28為專用集成電路，29為液晶屏。為減小組件的縱向尺寸，將上層線路板22與下層線路板21相對(duì)放置，即微處理器27與專用集成電路28在兩線路板之間。
上層線路板22與下層線路板21之間的電信號(hào)的傳遞也可使用撓性線路板或?qū)щ姲唏R紙。
由此圖可以看出，本發(fā)明不會(huì)增加組件長(zhǎng)度和寬度，高度也僅比原組件增加了一個(gè)上層線路板22的厚度。而其適用的范圍卻較以往大了許多，不再只局限于長(zhǎng)度的測(cè)量。例如利用彈性元件的受力與其形變的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可制成測(cè)力計(jì)。原來難度很大的單位換算則可完全交給微處理器解決。
總之，本發(fā)明所述的結(jié)構(gòu)對(duì)于擴(kuò)大電容傳感器的應(yīng)用范圍，降低研制的成本提供了一條新的途徑。
權(quán)利要求1．一種雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件，特征在于其核心部分由兩層線路板組成，分上下兩層平行放置，下層線路板上帶有電容傳感器及電容傳感器專用集成電路，上層線路板上帶有微處理器，兩層之間以導(dǎo)電橡膠條來傳遞電信號(hào)。
2．如權(quán)利要求1所描述的雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件，特征還在于兩層線路板之間放置一個(gè)框架，框架與上下兩線路板的接觸面相互平行，用以保持兩線路板的空間位置和進(jìn)行力的傳遞。
3．如權(quán)利要求1和2所描述的雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件，特征還在于框架上具有細(xì)槽，線路板之間的導(dǎo)電條被固定在框架的細(xì)槽內(nèi)。
4．如權(quán)利要求1和2和3所描述的雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件，特征在于下層線路板上帶有電容傳感器，它產(chǎn)生傳感器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將傳感器的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。上層線路板上帶有微處理器，它根據(jù)傳感器的變換特性，將下層線路板的數(shù)字量變?yōu)閷?duì)應(yīng)的物理量并顯示測(cè)量值。
5．如權(quán)利要求1和2和3和4所描述的雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件，特征在于增加彈性測(cè)量元件，裝置在扭矩扳手、測(cè)力計(jì)、扭矩校準(zhǔn)儀方面的應(yīng)用。
6．如權(quán)利要求1所描述的雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件，特征還在于兩層之間的電信號(hào)也可由撓性線路板或?qū)щ姲唏R紙來傳遞。
專利摘要一種雙層結(jié)構(gòu)的數(shù)顯量具組件。核心部分由兩層線路板組成,兩層線路板平行放置,它們之間有導(dǎo)電橡膠條來傳遞電信號(hào)。線路板21上帶有電容傳感器和專用集成電路,專用集成電路產(chǎn)生傳感器的驅(qū)動(dòng)信號(hào),并將傳感器的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。線路板22上帶有微處理器,它根據(jù)傳感器的變換特性,將線路板1的數(shù)字量變?yōu)閷?duì)應(yīng)的物理量并顯示測(cè)量值。不改變線路板21只更換線路板22,就可改變其用途。此結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了電容傳感器的應(yīng)用范圍,降低了研制的成本。
文檔編號(hào)G01B3/04GK2438096SQ9924854
公開日2001年7月4日 申請(qǐng)日期1999年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月19日
發(fā)明者張 杰 申請(qǐng)人:北京峰光科技開發(fā)公司