一種基于移動顯示終端的渦流型涂層測厚儀電路的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,包括N型涂層探頭、音頻插頭、3芯線纜、數據采集及編碼調制電路模塊,該模塊包括數據處理電路,數據處理電路包括U5微控制器,U5微控制器共計24個接線腳;其中U5微控制器的1號接線腳為PTB6/IRQ_2端,且1號接線腳接N1端,其后接有電容C10,電容C10后接有Timer計時模塊PN1。本發明具有提高移動終端使用效率,降低儀器成本,是普通檢測儀成本的4成,測量更加準確,測量精度高,將目前該行業中難以攻克的檢測誤差的從±3%縮小至±1%,自動化程度更高,解決了儀器的網絡化問題,數據備份問題,壽命提升2.5倍,體積縮小到傳統測厚儀的1/6。
【專利說明】一種基于移動顯示終端的渦流型涂層測厚儀電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及電器【技術領域】,尤其涉及一種基于移動顯示終端的渦流型涂層測厚儀電路。
【背景技術】
[0002]傳統的涂層測厚儀采用主機加涂層探頭的形式構成涂層厚度檢測儀,作為一種專業儀器,這種模式沿用了幾十年。但這種傳統的涂層測厚儀存在如下缺點:
1.顯示內容不夠豐富,目前的硬度計多采用低分辨率(通常是128*64)FSTN液晶點陣。雖然能夠顯示一些菜單和測量結果,但是如果要進行多次結果的對比分析,只能借助PC機軟件在電腦上完成,這就造成了很大的不便。
[0003]2、較難實現復雜的溫度補償算法。由于涂層探頭基本都是靠線圈作為主要的敏感部件,由于存在著分布電阻,而使得涂層探頭受溫度的影響較大,尤其是手溫對探頭的影響常常影響測量結果到無法讓人接受的地步,而采用傳統的單片做溫度補償,從運算速度和運算深度來講都是比較吃力的。
[0004]3、數據處理能力有限。傳統涂層測厚儀僅僅能完成簡單的測量功能和顯示功能,而對大量數據的比對分析、數據統計、數據挖掘是無能為力的。
[0005]4、傳統涂層測厚儀大部分成本是花在了主機上,尤其是主機的非測量電路部分。測量電路的成本只占不到1/8,也就是說大部分成本是落在了它并不擅長的顯示、數據處理、數據傳輸及其他輔助功能上面。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是針對現有技術所存在的不足之處,提供一種基于移動顯示終端的渦流型涂層測厚儀電路,利用手機等移動終端強大的數據處理能力和顯示功能實現大量數據的數據處理和數據挖掘,并可以有美觀、方便的顯示功能,充分利用移動終端的普遍性就,提高移動終端使用效率,降低儀器成本,是普通檢測儀成本的4成,采用這種模式,單片機可以除了數據采集和數據編碼幾乎沒有其他的任務,因此其測量速度和精度都是傳統的涂層測厚電路無法比擬的,因而使得測量更加準確,測量精度高,將目前該行業中難以攻克的檢測誤差的從±3%縮小至±1%,自動化程度更高,解決了儀器的網絡化問題,數據備份問題,體積小,壽命長,由于用電量低等因素,配置有該電路的檢測儀壽命提升
2.5倍,體積縮小到傳統測厚儀的1/6,便于攜帶。
[0007]本發明的技術解決方案是,提供如下一種基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:包括N型涂層探頭、音頻插頭、3芯線纜、數據采集及編碼調制電路模塊,所述數據采集及編碼調制電路模塊包括數據處理電路。
[0008]作為優選,所述的數據處理電路包括型號為MKL05Z32VFK4的U5微控制器,所述U5微控制器包括1~24號、共計24個接線腳;其中所述U5微控制器的I號接線腳為PTB6/IRQ_2端,且I號接線腳接NI端,NI端后接有電容C10,電容ClO后接有Timer計時模塊PNl,PNl上有三個接線腳,電容ClO與PNl的2號腳相連接,PNl的I號接線腳接有+3.3V電源,PNl的3號接線腳接地,NI點后還接有電阻R3,電阻R3后接地,NI后還接有電阻R4,電阻R4后接+3.3V電源。
[0009]作為優選,所述U5微控制器的3號接線腳為VDD VREFH端,3號接線腳接有D3.3V電源,3號接線腳還接有電容C25,電容C25的另一端接地。
[0010]作為優選,所述U5微控制器的5號接線腳為PTA3/EXTAL0端,6號接線腳為PTA4/LLWU_P0/XTAL0端,5號接線腳和6號接線腳之間通過電阻R5相連接,且電阻R5上并聯有晶振X2,晶振X2的兩側分別通過電容C31和電容C32接地。
[0011]作為優選,所述U5微控制器的17號接線腳為PTB3/IRQ_14端,接有STK_TX端,STK_TX端后接有電阻R11,電阻Rll后并聯接有電容C8和電容C9,電容C9后接地,電容C8后接有電阻R12,電阻R12后接地,電容C8和電阻Rl2之間還接有MIC端。
[0012]作為優選,所述U5微控制器的18號接線腳為PTB4/IRQ_15/LLWU_P6端,接有STK_RX端后接有電容C5,電容C5后接有LEFT端,STK_RX端后還接有電阻R9,電阻R9后接有D3.3V電源,STK_RX端后還接有電阻R10,電阻RlO后接地。
[0013]作為優選,所述U5微控制器的16號接線腳為PTA9端,接有P0WER_EN端;所述P0WER_EN端后接有供電電路,為P0WER_EN端后接有電阻R7,電阻R7后接有電容C21,電容C21后接地,電阻R7后還接有D3.3V電源,電阻R7后接有電容C3,電容C3為有極性電容,正極一側與電阻R7相連接,電容C3后接地,電阻R7后還接有電阻R24,電阻R24后接有有電阻R23,電阻R23后接地,電阻R7后還接有二極管D20,二極管D20后接有電感LI ;
還包括型號為TPS61040DBV的U4控制器,U4控制器的SW端與二極管D20的正極端相連接,U4控制器的GND端接地,電阻R24后與U4控制器的FB端相連接,電感LI后與U4控制器的Vin端相連接,U4控制器的En端接SHUTDOWN端,電感LI后還接有電容C30,電容C30為有極性電容,正極一側與電感LI相連接,電容C30后接地,電感LI后還接有紐扣電池P3 ;
P0WER_EN端后還接有型號為SI2323DS的場效應管,場效應管的G端接P0WER_EN端,場效應管的D端接+3.3V電源,場效應管的S端接D3.3V電源,場效應管的D端還接有二極管VQ5, 二極管VQ5后與場效應管的S端相連接,電阻R7后還接有TPl端。
[0014]作為優選,所述U5微控制器的23號接線腳為PTAl/IRQ_l/RESET_b端,23號接線腳后接nRESET端,nRESET端后接有電阻R41,電阻R41后接有D3.3V電源,nRESET端后還接有電容C41,電容C41后接地,nRESET端后還接有電容C6,電容C6后接RIGHT端。
[0015]作為優選,所述U5微控制器的2號接線腳為PTB7/IRQ_3端,且2號接線腳空置;4號接線腳為VREFL VSS端,4號接線腳接地;7號接線腳為PTA5/LLWU_P1/RTC_CLKIN端,且7號接線腳空置;8號接線腳為PTA6/LLWU_P2端,且8號接線腳空置;9號線腳為PTBlO端,且9號接線腳空置;10號接線腳為PTBll端,且10號接線腳空置;11號接線腳為PTA7/IRQ_7/LLWU_P3端,且11號接線腳空置;12號接線腳為PTB0/IRQ_8/LLWU_P4端,12號接線腳接SHUTDOWN端;13號接線腳為PTB1/IRQ_9端,且13號接線腳空置;14號接線腳為PTB2/IRQ_10/LLWU_P5端,且14號接線腳空置;15號為PTA8端,且15號接線腳空置;19號接線腳為PTB5/IRQ_16端,且19號接線腳空置;20號接線腳為PTA12/IRQ_17端,且20號接線腳空置;21號接線腳為PTB13端,且21號接線腳空置;22號接線腳為PTA0/IRQ_0/LLWU_P7/SWD_CLK端,且22號接線腳接SWD_CLK端。
[0016]采用本技術方案的有益效果:該電路可置于N型涂層探頭中,用戶只需采購裝有該電路的N型涂層探頭,并在移動終端上下載免費的APP軟件就可以使用,降低了儀器成本,提高了儀器性能,強大的數據處理能力、數據轉儲能力、數據傳輸能力,增強了儀器便攜性,一根沖擊裝置只需要一個簡單的包裝就可以攜帶,到現場不需要用沉重的儀器箱。
[0017]此外,該沖擊裝置中的電路具有較高的調節作用,利用手機APP軟件對沖擊裝置中電路上的單片機進行數據的分析、顯示、保存和網絡輸送等,精度高,數據處理快速。
[0018]經試驗驗證,利用該電路保證了測厚儀測量涂層厚度的準確性,其測量誤差不超過被測涂層厚度的±0.01%,測量精度高,性能可靠,提高了測厚儀的使用壽命及穩定性,待機和長達一年,有效提高測厚儀的使用性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明渦流型數據處理部分電路圖。
[0020]圖2為圖1中P0WER_EN端后的電源部分電路圖。
[0021]圖3為本發明的涂層測厚儀的工作原理圖框圖。
【具體實施方式】
[0022]為便于說明,下面結合附圖,對發明的基于移動顯示終端的渦流型涂層測厚儀電路做詳細說明。
[0023]如圖1至圖3中所示,一種基于移動顯示終端的渦流型涂層測厚儀電路,包括N型涂層探頭、音頻插頭、3芯線纜、數據采集及編碼調制電路模塊。
[0024]所述數據采集及編碼調制電路模塊包括數據處理電路。
[0025]所述的數據處理電路包括型號為MKL05Z32VFK4的U5微控制器,所述U5微控制器包括1~24號、共計24個接線腳;
I號接線腳為PTB6/IRQ_2端,且I號接線腳接NI端,
還包括計時電路,該電路與I號接線腳PTB6/IRQ_2端連接的NI端連接,NI端后接有電容C10,電容ClO后接有Timer計時模塊PNl,PNl上有三個接線腳,電容ClO與PNl的2號腳相連接,PNl的I號接線腳接有+3.3V電源,PNl的3號接線腳接地,NI點后還接有電阻R3,電阻R3后接地,NI后還接有電阻R4,電阻R4后接+3.3V電源;
2號接線腳為PTB7/IRQ_3端,且2號接線腳空置;
3號接線腳為VDD VREHl端,3號接線腳接有D3.3V電源,3號接線腳還接有電容C25,電容C25的另一端接地;
4號接線腳為VREFL VSS端,4號接線腳接地;
5號接線腳為PTA3/EXTAL0端,6號接線腳為PTA4/LLWU_P0/XTAL0端,5號接線腳和6號接線腳之間通過電阻R5相連接,且電阻R5上并聯有晶振X2,晶振X2的兩側分別通過電容C31和電容C32接地;
7號接線腳為PTA5/LLWU_P1/RTC_CLKIN端,且7號接線腳空置;
8號接線腳為PTA6/LLWU_P2端,且8號接線腳空置;
9號接線腳為PTBlO端,且9號接線腳空置; 10號接線腳為PTBll端,且10號接線腳空置;
11號接線腳為PTA7/IRQ_7/LLWU_P3端,且11號接線腳空置;
12號接線腳為PTB0/IRQ_8/LLWU_P4端,12號接線腳接SHUTDOWN端;
13號接線腳為PTB1/IRQ_9端,且13號接線腳空置;
14號接線腳為PTB2/IRQ_10/LLWU_P5端,且14號接線腳空置;
15號為PTA8端,且15號接線腳空置;
16號接線腳為PTA9端,接有P0WER_EN端。
[0026]還包括供電電路,所述供電電路為P0WER_EN端后接有電阻R7,電阻R7后接有電容C21,電容C21后接地,電阻R7后還接有D3.3V電源,電阻R7后接有電容C3,電容C3為有極性電容,正極一側與電阻R7相連接,電容C3后接地,電阻R7后還接有電阻R24,電阻R24后接有有電阻R23,電阻R23后接地,電阻R7后還接有二極管D20,二極管D20后接有電感LI ;
還包括型號為TPS61040DBV的U4控制器,U4控制器的SW端與二極管D20的正極端相連接,U4控制器的GND端接地,電阻R24后與U4控制器的FB端相連接,電感LI后與U4控制器的Vin端相連接,U4控制器的En端接SHUTDOWN端,電感LI后還接有電容C30,電容C30為有極性電容,正極一側與電感LI相連接,電容C30后接地,電感LI后還接有紐扣電池P3 ;
P0WER_EN端后還接有型號為SI2323DS的場效應管,場效應管的G端接P0WER_EN端,場效應管的D端接+3.3V電源,場效應管的S端接D3.3V電源,場效應管的D端還接有二極管VQ5, 二極管VQ5后與場效應管的S端相連接,電阻R7后還接有TPl端;
17號接線腳為PTB3/IRQ_14端,接有STK_TX端,STK_TX端后接有電阻R11,電阻Rll后并聯接有電容C8和電容C9,電容C9后接地,電容C8后接有電阻R12,電阻R12后接地,電容C8和電阻R12之間還接有MIC端;
18號接線腳為PTB4/IRQ_15/LLWU_P6端,接有STK_RX端后接有電容C5,電容C5后接有LEFT端,STK_RX端后還接有電阻R9,電阻R9后接有D3.3V電源,STK_RX端后還接有電阻R10,電阻RlO后接地;
19號接線腳為PTB5/IRQ_16端,且19號接線腳空置;
20號接線腳為PTA12/IRQ_17端,且20號接線腳空置;
21號接線腳為PTB13端,且21號接線腳空置;
22號接線腳為PTA0/IRQ_0/LLWU_P7/SWD_CLK端,且22號接線腳接SWD_CLK端;
23號接線腳為PTAl/IRQ_l/RESET_b端,23號接線腳后接nRESET端,nRESET端后接有電阻R41,電阻R41后接有D3.3V電源,nRESET端后還接有電容C41,電容C41后接地,nRESET端后還接有電容C6,電容C6后接RIGHT端。
[0027]所述電阻R7=100K Ω,電容 C21=0.1uF,電容 C3=10uF,電阻 R24=200K Ω,電阻R23=120KQ,二極管 D20 為 MBR0530 型,電感 Ll=1uH,電容 C30=4.7uF,電阻 R12=1KQ ,電容 C8=10uF,電阻 Rl I=1K Ω,電容 C9=4.7nF,電容 C5=0.1uF,電阻 R9=500KQ,電阻 R10=500ΚΩ,電容 C6=0.1uF,電容 C41=luF,電阻 R41=10KQ ,電容 C25=0.1uF,電阻 R5=1MQ ,晶振X2= 32.768MHz,電容 C31=5.6pF,電容 C32=5.6pF,電容 ClO=I uF,電阻 R4=100KQ ,電阻R3=100KQ 0
[0028]本發明要點之一是特制N型涂層探頭的研制,其二是在移動終端上開發配套的APP軟件,而N型涂層探頭的關鍵也在于電路的設計上,該特制沖擊裝置包括3.5mm音頻插頭,3芯線纜,數據采集及編碼調制電路模塊1,沖擊裝置探頭,電路模塊因為其體積小,既可以集成在沖擊裝置探頭內部,也可集成在音頻電纜線上(類似于隨身聽的線控端子),根據音頻電纜線總長度大約為1.5m。
[0029]本發明的工作原理是,N型探頭A輸出的信號經過一個電容和兩個電阻組成的電路進行電平轉換,然后輸入到微控制器B內進行數據采集,單片機根據通信協議將采集到的數據進行調制,調制成音頻信號,通過音頻線C發動到移動終端D。在移動終端上運行的APP軟件對微控制器B發送來的結果進行數據處理,顯示,保存等操作。
[0030]本發明的關鍵是在于電路模塊的連接、微型化、低功耗設計。首先盡量減小器件體積,為此電路搭建采用如下器件:微處理器采用MKL05Z32VFK4(QFN24封裝),晶振采用2520封裝,阻容器件除精密度要求比較高的電阻其余均采用0402封裝。
[0031]N型涂層探頭(傳感器)由于其頻率較高,調理電路(振蕩電路)一般被植入緊靠線圈的傳感器端部,輸出一個與工件厚度相關的頻率信號NI,這個頻率信號輸入到微處理器中,在通過厚度頻率之間的對應關系就可以計算出涂層的厚度。
[0032]P3為3V紐扣電池,電壓低落的時候也應在2.3V以上,而本發明所用到的微控制器工作電壓可以在1.8V-3.6V之間。
[0033]RIGHT是3.5mm音頻口的右聲道輸出,來自移動終端APP (比如手機),該信號可以對微控制器進行復位。復位后,APP通過LEFT向微控制器U5發送啟動工作的指令,此時微控制器U5的程序根據指令使能SHUTDOWN和P0WER_EN,SHUTDOWN高電平時,TPS61040升壓,輸出穩定的3.3V,P0WER_EN被拉低后,Ml上電工作,輸出一路頻率信號NI輸入到U5的I腳,這個管腳對應微處理器的Timer計時模塊,可以測量信號NI的頻率。運用實現植入的頻率和涂層厚度之間的對應關系,可以計算出涂層厚度。測量完之后,U5對測量結果進行編碼通過17腳發送給移動終端的APP。
[0034]當不需要進行測量時,電路需要進入待機狀態,其過程是:微控制器U5檢測到APP長時間不發送測量指令之后,把SHUTDOWN置為低電平,此時TPS61040停止升壓,此時測試點TPl的電壓接近于電池電壓,但仍可供應微控制器U5工作。微處理器程序拉高P0WER_EN(U5的16腳),停止對Ml供電,此時相當于電池只給微處理器和幾個電阻(1?9,1?10,1?23,R24)供電。微控制器U5的待機電流可以降到2 μ A左右,R9,R1, R23,R24消耗電流不超過3 μ A,U4典型Shutdown電流為I μ Α,因此在待機狀態下,總電流大約在6 μ A,這種功耗可以允許整個系統待機運行2年以上(因為電路板尺寸較小可以允許使用容量稍微大一點的電池,假定電池電量10mAh),因此不需要使用開關機電路。
[0035]經試驗驗證,采用本發明的基于移動顯示終端的渦流型涂層測厚儀電路測量涂層厚度,其測量誤差不超過被測涂層厚度的±0.01%,測量精度高,性能可靠。
[0036]在上述實施例中,對本發明的最佳實施方式做了描述,很顯然,在本發明的發明構思下,仍可做出很多變化。在此,應該說明,在本發明的發明構思下所做出的任何改變都將落入本發明的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:包括N型涂層探頭、音頻插頭、3芯線纜、數據采集及編碼調制電路模塊,所述數據采集及編碼調制電路模塊包括數據處理電路。
2.根據權利要求2所述的基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:所述的數據處理電路包括型號為MKL05Z32VFK4的U5微控制器,所述U5微控制器包括1~24號、共計24個接線腳; 其中所述U5微控制器的I號接線腳為PTB6/IRQ_2端,且I號接線腳接NI端,NI端后接有電容C10,電容ClO后接有Timer計時模塊PNl,PNl上有三個接線腳,電容ClO與PNl的2號腳相連接,PNl的I號接線腳接有+3.3V電源,PNl的3號接線腳接地,NI點后還接有電阻R3,電阻R3后接地,NI后還接有電阻R4,電阻R4后接+3.3V電源。
3.根據權利要求2所述的基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:所述U5微控制器的3號接線腳為VDD VREFH端,3號接線腳接有D3.3V電源,3號接線腳還接有電容C25,電容C25的另一端接地。
4.根據權利要求2所述的基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:所述U5微控制器的5號接線腳為PTA3/EXTAL0端,6號接線腳為PTA4/LLWU_P0/XTAL0端,5號接線腳和6號接線腳之間通過電阻R5相連接,且電阻R5上并聯有晶振X2,晶振X2的兩側分別通過電容C31和電容C32接地。
5.根據權利要求2所述的基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:所述U5微控制器的17號接線腳為PTB3/IRQ_14端,接有STK_TX端,STK_TX端后接有電阻RH,電阻Rll后并聯接有電容C8和電容C9,電容C9后接地,電容C8后接有電阻R12,電阻R12后接地,電容C8和電阻R12之間還接有MIC端。
6.根據權利要求2所述的基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:所述U5微控制器的18號接線腳為PTB4/IRQ_15/LLWU_P6端,接有STK_RX端后接有電容C5,電容C5后接有LEFT端,STK_RX端后還接有電阻R9,電阻R9后接有D3.3V電源,STK_RX端后還接有電阻R10,電阻RlO后接地。
7.根據權利要求2所述的基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:所述U5微控制器的16號接線腳為PTA9端,接有POWER_EN端;所述POWER_EN端后接有供電電路,為POWER_EN端后接有電阻R7,電阻R7后接有電容C21,電容C21后接地,電阻R7后還接有D3.3V電源,電阻R7后接有電容C3,電容C3為有極性電容,正極一側與電阻R7相連接,電容C3后接地,電阻R7后還接有電阻R24,電阻R24后接有有電阻R23,電阻R23后接地,電阻R7后還接有二極管D20,二極管D20后接有電感LI ; 還包括型號為TPS61040DBV的U4控制器,U4控制器的SW端與二極管D20的正極端相連接,U4控制器的GND端接地,電阻R24后與U4控制器的FB端相連接,電感LI后與U4控制器的Vin端相連接,U4控制器的En端接SHUTDOWN端,電感LI后還接有電容C30,電容C30為有極性電容,正極一側與電感LI相連接,電容C30后接地,電感LI后還接有紐扣電池P3 ; P0WER_EN端后還接有型號為SI2323DS的場效應管,場效應管的G端接P0WER_EN端,場效應管的D端接+3.3V電源,場效應管的S端接D3.3V電源,場效應管的D端還接有二極管VQ5, 二極管VQ5后與場效應管的S端相連接,電阻R7后還接有TPl端。
8.根據權利要求2所述的基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:所述U5微控制器的23號接線腳為PTAl/IRQ_l/RESET_b端,23號接線腳后接nRESET端,nRESET端后接有電阻R41,電阻R41后接有D3.3V電源,nRESET端后還接有電容C41,電容C41后接地,nRESET端后還接有電容C6,電容C6后接RIGHT端。
9.根據權利要求2所述的基于移動顯示終端的鐵磁型涂層測厚儀電路,其特征是:所述U5微控制器的2號接線腳為PTB7/IRQ_3端,且2號接線腳空置; 4號接線腳為VREFL VSS端,4號接線腳接地; 7號接線腳為PTA5/LLWU_P1/RTC_CLKIN端,且7號接線腳空置; 8號接線腳為PTA6/LLWU_P2端,且8號接線腳空置; 9號接線腳為PTBlO端,且9號接線腳空置; 10號接線腳為PTBll端,且10號接線腳空置; 11號接線腳為PTA7/IRQ_7/LLWU_P3端,且11號接線腳空置; 12號接線腳為PTB0/IRQ_8/LLWU_P4端,12號接線腳接SHUTDOWN端; 13號接線腳為PTB1/IRQ_9端,且13號接線腳空置; 14號接線腳為PTB2/IRQ_10/LLWU_P5端,且14號接線腳空置; 15號為PTA8端,且15號接線腳空置; 19號接線腳為PTB5/IRQ_16端,且19號接線腳空置; 20號接線腳為PTA12/IRQ_17端,且20號接線腳空置; 21號接線腳為PTB13端,且21號接線腳空置; 22號接線腳為PTA0/IRQ_0/LLWU_P7/SWD_CLK端,且22號接線腳接SWD_CLK端。
【文檔編號】G01B7/06GK104482852SQ201410507712
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】楊慶德, 尹建華, 劉宇 申請人:山東中科普銳檢測技術有限公司