专利名称：袖珍式物理量测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属一种测量仪，特别涉及一种袖珍式物理量测量仪。
目前，国产的各种物理量测量仪器或仪表产品，精度高且功能多的一般都采用传统式A/D转换电路，一般体积和功耗较大，需220伏供电不能随意携带和使用。虽然也有一些体积小的产品，但仍存在着功耗高、精度低、功能少的不足。
本实用新型的目的是提供一种袖珍式物理量测量仪。该测量仪，功耗低、精度高、功能多。
本实用新型的技术方案是壳体、显示屏、操作键及线路板组成，所述线路板电路由传感信号发生、中央测控、显示、电源四部分组成。
上述传感信号发生部分是由振荡电路、信号放大电路、信号整型电路依次串接组成，其中振荡电路由文氏桥式振荡电路组成，包括运放器(IC8A)、电阻(R21～R25)、电容(C24、C25)；信号放大电路由运放器(IC8B)、电阻(R27)组成，并经耦合电容(C26)将电信号传递给由反相驱动器(IC9A、IC9B、IC9E)组成的信号整形电路。以上振荡电路实际上是一个调频式振荡电路，一次性完成信号发生及A/D转换工作。
上述显示部分电路由显示驱动器、液晶显示和八只发光二极管组成。其中液晶显示器电路由IC13、IC14构成4位半显示驱动电路，XSQ是4位半液晶显示器。
上述电源部分由充电电路、电池、电子开关、稳压电源监视电路组成。
本实用新型的特点是功耗低、体积小、测量精度高、功能多。
下面结合实例进一步描述本实用新型。
图1为本实用新型的集成电路板联接关系图。
图2为本实用新型的外观结构简图。
图3传感器信号发生部分电路图。
图4为电源部分电路图。
图5为中央控制部分电路图。
图6为显示部分电路图。
图2中，袖珍式物理量测量仪的外壳为圆形，外壳的表面设置有液晶显示屏和八只发光二极管，液晶显示屏的下部分分别设置有操作键，操作键(C、I、Z、E、N、R、P)分别表示命令、显示、调零、极值、保持、复位、开关等功能；集成线路板安置于测量仪外壳内并接线分别与显示屏、操作键连接。集成线路板整个系统由传感器信号发生、中央测控、显示和电源四部分组成，其联接关系中央测控部分上分别外接传感器信号发生，电源、显示四部分。
图31.振荡电路该电路部分由IC8A、R21、R23、R24、R25、C24、C25组成，这是一个典型的文氏桥式振荡电路。R21和R22构成反馈桥臂，R24、C24和R25、C25构成振荡桥臂。改变R24或C24的值，振荡频率将随之变化。因此，电容式传感器可以代替C24接入，而电阻式或电感式传感器可以代替R24接入。当被测量的(模拟)物理量发生变化时，传感器的相应电阻/电容/电感值随之变化，最终将引起振荡频率的变化。这就是调频式振荡电路。因为频率值本身已经是数字量，所以，该电路不仅完成了传感信号的发生，同时也完成了模/数转换任务。该电路的简洁、高效特点是非常突出的。
R22、D5、D6是作温度补偿用的，其原理是利用了二极管所具有的负温特性。如果接入的传感器(如电感式)具有正温特性，则可将补偿电路接入。改变R22的大小可以调节补偿量的大小。2.信号放大电路IC8B、R27构成了开环放大电路，负责将振荡电路的正弦信号初步整形为近似方波。C26为耦合电容。3.信号整形电路IC9A是带施密特触发器的反相驱动器，用于将前级送来的近似方波整形成标准的方波。IC9B和IC9E并联工作，增大了驱动负载能力。本级输出的方波信号送至单片机IC10的15脚，由单片机的计数器进行测频。
图4电源部分1.充电电路图4的上半部分是充电电路。J1是外接直流电源输入插座，BX是保险丝，D1用于电源接反保护。IC1、C1、C2构成直流稳压电路。Q1、Q2、C3、R1～R5构成间歇式振荡电路，产生一个低频方波信号，通过R6送至Q4的基极。Q4用作充电电流驱动，Q3和R7的作用是使充电电流恒定。D24是充电指示灯，D2起隔离作用，防止电池电流倒灌。2.电子开关电路K7、IC2A、IC2B及其外围元件构成了电子开关电路。IC2A接成单稳电路，当K7被按了一下并松开后，等于向IC2A和3脚送入了一个正脉冲。经过C5、C6、R9、R10组成的防抖动电路延时一段时间后，IC2A的1脚便发出一个正脉冲。IC2B接成双稳电路，11脚每收到一个脉冲，13脚的输出电平就翻转一次。这个电平信号被送至IC4的7脚，控制电源的开或关。
Q5的作用等效于K7，只是它的开关是由单片机控制的。当需要自动关机时，由单片机IC10的1脚送出一个脉冲，经IC9C缓冲后送至Q5的基级，使Q5导通一下，就象K7被按了一下一样。3.稳压电路IC4是一片升压式DC～DC电源转换电路，它和L1、C7、C8一起构成了一个5V稳压电路，负责把电池送来的2.7V～4.5V电压提升并稳定在5V。IC4的7脚是电源输出控制端，高电平时6脚有输出，低电路平时6脚无输出。L2、C9是+5V输出的滤波电路。IC5、C10、C11组成+3V稳压电路。IC6、C12、C13组成-3V电压转换电路，L3和C14是-3V输出的滤波电路。4.电压监视电路IC3、D4、R11构成了电压监视电路，当电池电压下降至设定值时，IC3的1脚由高电平跳变到低电平。此低电平信号送至单片机IC10脚即0#外部中断源(INT0)，计算机响应中断后，发出欠压报警信号和自动关机信号。
图5中央测控部分1.单片计算机电路IC10是单片计算机，也是全系统的指挥控制中心。为了压缩空间和简化电路，选用了内部自带EPROM程序存储器的单片机芯片。本电路系统采用的是51系列的87C51型。C28、C29、JZ组成了系统时钟振荡电路。单片机的P1口和P2口用于显示输出和外部数据存储器的读写。2.键盘阵列电路单片机的P1口、1#外部中断源(INT1)、R30和五个开关K1～K5组成了系统的键盘控制电路。该部分负责向单片机系统输入各种控制命令，各个开关的含义由软件确定。3.复位电路R28、R29、C27、K6构成了单片机系统的复位电路。每当开机时，自动完成系统的上电复位。当操作过程中出现死机情况时，按一下K6键出可使系统复位。4.存储器电路IC12是EERROM型存芯片，具有掉电不丢失数据的特性。因此，该存储器用于存储系统需要的有关重要数据。该芯片工作于SPI总线，只需(P2.5、P2.6、P2.7)三根线便可完成数据的存取任务。5.串口通迅电路IC11是RS485标准串口转换电路，J5是串口输出插座。有了RS485串口通迅功能，根据该通迅协议规定，可以将多达127个测量仪单元和主计算机系统连成测试网或组成测试系统，从而完成复杂的综合测试工作。
图6显示部分1.4位半液晶显示电路IC13、IC14构成了4位半显示驱动电路，XSQ是4位半液晶显示器。IC14用于最低一位驱动，IC13用于高3位半驱动。需要显示的数据由单片机IC10的P0口送来，P2.0～P2.3是液晶显示驱动器的地址线，改变其值可以控制相应的显示位。2.LED发光二极管显示电路IC15是发光二极管的显示驱动器，D16～D23是八只用于显示分组信息的发光管。其显示数据也是由P0口送来，P2.4是驱动器片选信号控制端。
权利要求1.一种袖珍式物理测量仪，由壳体、显示屏、操作键及线路板组成，其特征在于线路板电路由传感信号发生、中央测控、显示、电源四部分组成，传感信号发生部分是由调频式振荡电路、信号放大电路、信号整形电路依次串接组成，其中振荡电路由文氏桥式振荡电路构成，包括运放器(IC8A)、电阻(R21～R25)、电容(C24、C25)；信号放大电路由运放器(IC8B)，电阻(R27)组成，并经耦合电容(C26)将电信号传递给反相驱动器(IC9A、IC9B、IC9E)组成的信号整形电路。
2.根据权利要求1所述测量仪，其特征在于显示部分电路由显示驱动器、液晶显示和八只发光二极管组成，其中液晶显示器电路由IC13、IC14构成4位半显示驱动电路，(XSQ)是4位半液晶显示器。
3.根据权利要求1所述测量仪，其特征在于电源部分由充电电路、电池、电子开关、稳压电源监视电路组成。
专利摘要一种袖珍式物理量测量仪，由壳体、显示屏、操作键及接线板组成，其发明点是线路板由传感信号发生，中央测控、显示、电源四部分组成。其传感信号发生部分由调频式振荡电路、信号放大电路、信号整形电路依次串接组成，其中振荡电路由文氏桥式振荡电路构成，并经耦合电容电连接至信号整形电路。该测量仪可配接电阻、电容、电感式传感器对各种物理量进行检测，具有功耗低，体积小，测量精度高，功能多诸优点，特别适合于高精度产品的测量。
文档编号G01N33/00GK2354139SQ98236318
公开日1999年12月15日 申请日期1998年9月3日 优先权日1998年9月3日
发明者王德宪 申请人:王德宪