專利名稱：一種高精度測(cè)厚儀的制作方法
一種高精度測(cè)厚儀技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于輕工業(yè)制造領(lǐng)域，涉及一種測(cè)厚儀，尤其是一種適用于輕工行業(yè)皮革、 塑料、紙張等厚度測(cè)量的高精度測(cè)厚儀。
背景技術(shù)：
近年來，隨著輕工行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和手段的不斷提高，對(duì)皮革、玻璃、紙張、塑料等在生產(chǎn)中有關(guān)參數(shù)(比如厚度)的測(cè)量提出了更高的要求。目前我國(guó)輕工行業(yè)對(duì)于厚度的測(cè)量仍然采用的是傳統(tǒng)的指針式測(cè)厚儀，然而這種測(cè)厚儀采用指針式表頭，通過測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，來反映被測(cè)物的厚度，這種裝置測(cè)量精度不高、人工誤差較大等缺點(diǎn)十分突出，雖然市面上也出現(xiàn)了一些數(shù)字式厚度測(cè)定儀，但是這些厚度測(cè)定儀也存在位移傳感器采用不合理、精度不高、只能測(cè)量單一物品等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高精度測(cè)厚儀，這種測(cè)厚儀采用微處理器為處理核心，配合壓力傳感器，通過結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，使其不但具有測(cè)量精度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠適合測(cè)量多種物品厚度。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的
這種高精度測(cè)厚儀，包括微處理器以及連接于微處理器上的顯示模塊和鍵盤，還包括有差動(dòng)變壓器式位移傳感器、步進(jìn)電機(jī)和壓力傳感器，所述差動(dòng)變壓器式位移傳感器的差動(dòng)變壓器副邊依次通過采樣電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路連接到微處理器上，所述步進(jìn)電機(jī)的控制端與微處理器連接，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過嚙合裝置與差動(dòng)變壓器式位移傳感器的鐵芯的上端連接，所述壓力傳感器設(shè)于鐵芯的下端，壓力傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換電路與微處理器連接；所述的控制信號(hào)采樣端子連接到微處理器上。
上述鐵芯的下端設(shè)有一倒扣的凹字形連接器，所述壓力傳感器設(shè)于連接器內(nèi)，壓力傳感器的感壓觸頭向下伸出一連接桿，所述連接桿的下端設(shè)有一水平接觸面，水平接觸面的正下方還有一水平設(shè)置的側(cè)厚臺(tái)。
上述微處理器采用Atmegaie單片機(jī)。
本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明采用高精度差動(dòng)變壓器式位移傳感器(精度可達(dá)1 μ m，普通數(shù)字式測(cè)厚儀僅為10-100 μ m)，可以通過鍵盤按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定被測(cè)物體單位面積的受力大小，適用于不同物品的測(cè)量。微處理器通過檢測(cè)壓力傳感器和和鍵盤設(shè)定值之間的差值，通過PID控制算法計(jì)算出相應(yīng)的控制量，控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)了從單一測(cè)量到復(fù)合測(cè)量、低精度測(cè)量到高精度測(cè)量、豎直測(cè)量到任意位置測(cè)量的跨越。


圖1是本發(fā)明的工作原理結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明的測(cè)量部分機(jī)械圖3是本發(fā)明的傳感器受力圖4是差動(dòng)式位移傳感器的結(jié)構(gòu)等效圖5是差動(dòng)變壓器的輸出特性曲線。
其中1為步進(jìn)電機(jī)；2為嚙合裝置；3為差動(dòng)變壓器式位移傳感器；4為壓力傳感器；5為連接桿；6為側(cè)厚臺(tái)；7為水平接觸面；8為連接器；9為引導(dǎo)桿。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明的高精度測(cè)厚儀，主要包含有微處理器、顯示模塊、鍵盤、差動(dòng)變壓器式位移傳感器3、步進(jìn)電機(jī)1和壓力傳感器4。它們之間的連接關(guān)系是差動(dòng)變壓器式位移傳感器3的差動(dòng)變壓器副邊依次通過采樣電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路連接到微處理器上，步進(jìn)電機(jī)1的控制端與微處理器連接。如圖2，步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸通過嚙合裝置 2與差動(dòng)變壓器式位移傳感器3的鐵芯a的上端連接，嚙合裝置2可以由齒輪和齒條實(shí)現(xiàn)， 嚙合裝置2具體包括一齒輪和一引導(dǎo)桿9，齒輪設(shè)于步進(jìn)電機(jī)1的輸出軸上，其與引導(dǎo)桿9 上設(shè)置的條形齒嚙合，引導(dǎo)桿9下端與鐵芯a的上端固定連接，步進(jìn)電機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)從而驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)桿9上下垂直移動(dòng)，從而使鐵芯a在線圈內(nèi)上下移動(dòng)。壓力傳感器4設(shè)于鐵芯a的下端， 壓力傳感器4的信號(hào)輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換電路與微處理器連接，所述采樣電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端還連接到微處理器上。
參見圖2，鐵芯a的下端設(shè)有一倒扣的凹字形連接器8，壓力傳感器4設(shè)于連接器 8內(nèi)，壓力傳感器4的感壓觸頭向下伸出一連接桿5，該連接桿5的下端設(shè)有一水平接觸面 7，其正下方還有一水平設(shè)置的側(cè)厚臺(tái)6。
在本發(fā)明的最優(yōu)方案中，微處理器(以下統(tǒng)稱MCU)采用Atmegaie單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
以下詳細(xì)介紹本發(fā)明的主要部件-差動(dòng)變壓器式位移傳感器3的工作原理
差動(dòng)變壓器式位移傳感器3由差動(dòng)變壓器和鐵芯a組成，對(duì)于差動(dòng)變壓器，當(dāng)鐵芯 a位于中心位置時(shí)，兩個(gè)二次繞組互感相同，兩個(gè)副邊的輸出電壓大小相同，防線相反，由于兩個(gè)二次繞組反相串聯(lián)，因而輸出電壓U。=0;若鐵芯不位于中間位置時(shí)，互感不同輸出電動(dòng)勢(shì)U2不為零。
如圖4所示在原邊線圈加載正弦電壓Ui,則副邊的感應(yīng)電勢(shì)為Γ τ, Φ MdIo(Λ χ
E= — =--(1)dt dt
上式中，M為原邊與副邊間的互感；Itl為通過原邊線圈的電流；Φ為通過副邊的總磁通。
設(shè)Im為原邊線圈的電流峰值，ω為激勵(lì)電壓的角頻率，則
-=-jalMQ-i(0t(2) dt
E = -JcoMI (3)
U0 = E21-E22 = _j ωM1Itl-(_j ωM2Itl) = j ω I0(M2-M1) (4)根據(jù)互感的定義有γ λ/γ ΝιΦι Λ/Γ Ν2Φ2“、
M1=-，M2=--(5)IoIo4
如果兩副邊線圈的匝數(shù)相同，均為N匝，O1為L(zhǎng)21的磁通，Φ2為L(zhǎng)22的磁通，則有
權(quán)利要求
1.一種高精度測(cè)厚儀，包括微處理器以及連接于微處理器上的顯示模塊和鍵盤，其特征在于還包括有差動(dòng)變壓器式位移傳感器C3)、步進(jìn)電機(jī)(1)和壓力傳感器，所述差動(dòng)變壓器式位移傳感器(3)的差動(dòng)變壓器副邊依次通過采樣電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路連接到微處理器上，所述步進(jìn)電機(jī)(1)的控制端與微處理器連接，步進(jìn)電機(jī)(1)的輸出軸通過嚙合裝置( 與差動(dòng)變壓器式位移傳感器(3)的鐵芯(a)的上端連接，所述壓力傳感器 (4)設(shè)于鐵芯(a)的下端，壓力傳感器(4)通過A/D轉(zhuǎn)換電路與微處理器連接；所述采樣電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端連接到微處理器上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)厚儀，其特征在于所述鐵芯(a)的下端設(shè)有一倒扣的凹字形連接器(8)，所述壓力傳感器(4)設(shè)于連接器(8)內(nèi)，壓力傳感器的感壓觸頭向下伸出一連接桿(5)，所述連接桿(5)的下端設(shè)有一水平接觸面(7)，水平接觸面(7) 的正下方還有一水平設(shè)置的側(cè)厚臺(tái)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)厚儀，其特征在于所述微處理器采用Atmegaie單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測(cè)厚儀，其特征在于所述嚙合裝置O)由齒輪和齒條組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度測(cè)厚儀，包括微處理器以及連接于微處理器上的顯示模塊和鍵盤，還包括有差動(dòng)變壓器式位移傳感器、步進(jìn)電機(jī)和壓力傳感器，所述差動(dòng)變壓器的副邊依次通過采樣電路、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路連接到微處理器上，所述步進(jìn)電機(jī)的控制端與微處理器連接，步進(jìn)電機(jī)的輸出軸通過嚙合裝置與差動(dòng)變壓器的鐵芯的上端連接，所述壓力傳感器設(shè)于所述鐵芯的下端，壓力傳感器通過A/D轉(zhuǎn)換電路與微處理器連接；所述采樣電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端還與微處理器連接。這種測(cè)厚儀采用ATmega16微處理器為處理核心，配合壓力傳感器，通過結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化，使其不但具有測(cè)量精度高、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠適合測(cè)量多種物品厚度。
文檔編號(hào)G01B7/06GK102506687SQ20111030075
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者張玲, 李明勇, 鄭恩讓, 靳亞麗 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)