一種高精度電子微距測量裝置制造方法
【專利摘要】一種高精度電子微距測量裝置，包括微控制器、按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器、液晶顯示器、硬件電路；本裝置的微控制器采用STC89C51單片機進行控制，同時微控制器安裝在設備外殼內(nèi)部；按鍵與微控制器連接，且通過硬件電路對裝置進行控制；旋轉(zhuǎn)編碼器為本裝置的檢測單元，其與微控制器進行連接；液晶顯示器為顯示單元，用以輸出顯示的結(jié)果；所述硬件電路包括旋轉(zhuǎn)編碼器測角位移電路、單片機檢測電路、復位清零電路、微距值顯示電路，并且整體硬件電路由按鍵進行控制。
【專利說明】—種高精度電子微距測量裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子微距測量裝置，該裝置涉及高精度測量領域，特別涉及一種高精度電子微距測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)微距測量儀器的測量精度普遍不高，如牛頓環(huán)實驗使用的顯微鏡，它的測量精度是0.01_，其通過機械傳動將Imm分割成100份，由于螺紋存在空程所以測量中的測微鼓輪只能向一個方向轉(zhuǎn)動，以防因螺紋中的空程而引起的誤差，然而在實際測量過程中由于測量人員的手誤經(jīng)常會發(fā)生空程，若測量人員未及時發(fā)現(xiàn)那么在整個測量過程中，由于空程誤差的積累最終使測量數(shù)據(jù)不準確。
[0003]為解決上述問題和提高微距測量儀器的測量精度，本實用新型提出一種高精度電子微距測量裝置，該裝置能很好地解決測量精度較低和避免空程等人工影響帶來的測量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種高精度電子微距測量裝置，該裝置以微控制器為信息處理的核心，其利用內(nèi)部定時計數(shù)模塊測量旋轉(zhuǎn)編碼器的角位移，再通過角位移和實際位移的對應函數(shù)關(guān)系計算出實際移動的距離；該裝置的顯示部分利用液晶屏顯示位移值。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種高精度電子微距測量裝置，該裝置包括微控制器、按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器、液晶顯示器、硬件電路；本裝置的微控制器采用STC89C51單片機進行控制，同時微控制器安裝在設備外殼內(nèi)部；按鍵與微控制器連接，且通過硬件電路對裝置進行控制；旋轉(zhuǎn)編碼器為本裝置的檢測單元，其與微控制器進行連接；液晶顯示器為顯示單元，用以輸出顯示的結(jié)果；所述硬件電路包括旋轉(zhuǎn)編碼器測角位移電路、單片機檢測電路、復位清零電路、微距值顯示電路，并且整體硬件電路由按鍵進行控制；
[0006]所述旋轉(zhuǎn)編碼器測角位移電路中，旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖量；
[0007]所述旋轉(zhuǎn)編碼器上設有微調(diào)旋鈕，且保證其與轉(zhuǎn)軸同步，當微調(diào)時旋轉(zhuǎn)編碼器同步旋轉(zhuǎn)；
[0008]編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器；旋轉(zhuǎn)編碼器的精度有100?5000p/r不等，即旋轉(zhuǎn)一周輸出100?5000個脈沖，因為旋轉(zhuǎn)一周對應刻度是I個單位，故每檢測到一個脈沖即表示向前或向后移動了 0.01?
0.0002個單位，考慮到測量精度和實際存在的問題，旋轉(zhuǎn)編碼器選用精度為1000p/r，也就是說測量精度是0.001個單位；此外還需要通過編碼器判斷旋轉(zhuǎn)方向，因此選用歐姆龍的5線式IOOOp的旋轉(zhuǎn)編碼器。[0009]與傳統(tǒng)測量方法相比較，本實用新型具有以下優(yōu)點。
[0010]1、本裝置可以很方便的安裝在需要調(diào)微距的儀器上，比如牛頓環(huán)測量儀。
[0011]2、本實用新型可以很好的改進傳統(tǒng)微距測量計存在的精度低、測量不方便等缺點。
[0012]3、利用此裝置可以實現(xiàn)測量精度提高10倍或更高的數(shù)量級，且測量效率大大提高以節(jié)省測量時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為該高精度電子微距測量裝置的框圖。
[0014]圖2為該高精度電子微距測量整體硬件的電路框圖。
[0015]圖3為該高精度電子微距測量的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出波形。
[0016]圖4為該高精度電子微距測量的轉(zhuǎn)速測量電路。
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖和實例對本實用新型作進一步說明。
[0018]如圖1-4所示，一種高精度電子微距測量裝置，該裝置以51單片機為信息處理的核心，利用其內(nèi)部定時計數(shù)模塊測量旋轉(zhuǎn)編碼器的角位移，再通過角位移和實際位移的對應函數(shù)關(guān)系計算出實際移動的距離；該裝置的顯示部分利用1602液晶屏顯示位移值。
[0019]本裝置需顯示測量得到的微距值，并在出現(xiàn)空程時顯示“erroragain”字符，由于該顯示方式控制簡單又能顯示字符和數(shù)字，所以選用1602液晶；考慮到出現(xiàn)空程時需要警示用戶，為了不產(chǎn)生噪聲警示電路選用Led燈；按鍵的作用是使測量從頭開始，即當按鍵按下時重新測量，按鍵就選用復位按鍵；設計使微調(diào)旋鈕和旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸同步，當微調(diào)時旋轉(zhuǎn)編碼器同步旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)編碼器的作用是通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖量，微處理器再對編碼器輸出的脈沖進行計算并判斷其旋轉(zhuǎn)方向，最后可以通過微處理器計算出絕對位移，并實時顯示在液晶屏上；微控制器是本裝置的信息處理核心部分，擔任采集和處理旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖數(shù)字量，把脈沖數(shù)量轉(zhuǎn)換成位移量并判斷旋轉(zhuǎn)方向以提醒用戶是否出現(xiàn)了空程誤差，因此選用比較常用的STC89C51單片機，它具有計數(shù)定時、外部中斷、管腳多、操作方便等特點。
[0020]編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器；旋轉(zhuǎn)編碼器的精度有100?5000p/r不等，即旋轉(zhuǎn)一周輸出100?5000個脈沖，因為旋轉(zhuǎn)一周對應刻度是I個單位，故每檢測到一個脈沖即表示向前或向后移動了
0.01?0.0002個單位，考慮到測量精度和實際存在的問題，旋轉(zhuǎn)編碼器選用精度為IOOOp/r，也就是說測量精度是0.001個單位；此外還需要通過編碼器判斷旋轉(zhuǎn)方向，因此選用歐姆龍的5線式IOOOp的旋轉(zhuǎn)編碼器。
[0021]所述轉(zhuǎn)編碼器用5V供電，輸出的三路信號分別為A、B、Z ;A和B輸出的是連續(xù)脈沖；當編碼器正轉(zhuǎn)(假設順時針為正轉(zhuǎn))時，A相脈沖比B相脈沖提前90°相位，反轉(zhuǎn)時A相脈沖比B相脈沖滯后90°相位；每旋轉(zhuǎn)一周Z輸出一個脈沖；本裝置就是通過對A相脈沖進行連續(xù)計數(shù)從而計算出微距值，通過比較A相和B相的相位差判斷旋轉(zhuǎn)方向。
[0022]本裝置的IXD1602液晶屏電路接口的液晶屏讀、寫和控制信號分別連接51單片機的P2.4、P2.5和P2.6 口，8位數(shù)據(jù)端口連接單片機的Pl 口。
[0023]本裝置不僅提高了測量精度，而且使測量速度得到了較大提高節(jié)省了測量時間。本裝置實用價值好、安裝方便且不破壞原有儀器的結(jié)構(gòu)、可移植性強。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度電子微距測量裝置，其特征在于:該裝置包括微控制器、按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器、液晶顯示器、硬件電路；本裝置的微控制器采用STC89C51單片機進行控制，同時微控制器安裝在設備外殼內(nèi)部；按鍵與微控制器連接，且通過硬件電路對裝置進行控制；旋轉(zhuǎn)編碼器為本裝置的檢測單元，其與微控制器進行連接；液晶顯示器為顯示單元，用以輸出顯示的結(jié)果；所述硬件電路包括旋轉(zhuǎn)編碼器測角位移電路、單片機檢測電路、復位清零電路、微距值顯示電路，并且整體硬件電路由按鍵進行控制； 所述旋轉(zhuǎn)編碼器測角位移電路中，旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖量； 所述旋轉(zhuǎn)編碼器上設有微調(diào)旋鈕，且保證其與轉(zhuǎn)軸同步，當微調(diào)時旋轉(zhuǎn)編碼器同步旋轉(zhuǎn); 編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器；旋轉(zhuǎn)編碼器的精度有100?5000p/r不等，即旋轉(zhuǎn)一周輸出100?5000個脈沖，因為旋轉(zhuǎn)一周對應刻度是I個單位，故每檢測到一個脈沖即表示向前或向后移動了 0.01?0.0002個單位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度電子微距測量裝置，其特征在于:所述液晶顯示屏采用1602液晶；為了不產(chǎn)生噪聲警示電路選用Led燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度電子微距測量裝置，其特征在于:所述轉(zhuǎn)編碼器用5V供電，輸出的三路信號分別為A、B、Z ; A和B輸出的是連續(xù)脈沖；當編碼器正轉(zhuǎn)時，A相脈沖比B相脈沖提前90°相位，反轉(zhuǎn)時A相脈沖比B相脈沖滯后90°相位；每旋轉(zhuǎn)一周Z輸出一個脈沖。
【文檔編號】G01B21/02GK203657774SQ201320632733
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】高興茹, 宗廣志, 張松松, 李琳, 尚宏齡 申請人:北京聯(lián)合大學