專利名稱：單片機多點通用測微儀的制作方法
技術領域：
一種用于測量各種金屬零件多參數幾何尺寸的多點通用測微儀。
本實用新型屬于以應用電或電磁的方法為特征的計量裝置。
以往用于對機械零件幾何形狀復雜，多相關的測量，常常采用百分表、千分表等機械手動式測量量具，其使用步聚繁鎖，精度低，速度慢。現已逐漸被氣動量儀和電氣量儀所替代。電氣量儀如有中原量儀廠生產的DGS－6型數字電感測微儀及第二汽車制造廠與湖北省機械所共同研制的汽缸園柱度測量系統等等，均采用模數轉換方法實現自動測量的。它們比機械式的氣動式量儀都具有精度較高，自動化程度高、操作方便等優點。但是用模數轉換方式實現多點測量，其電路結構復雜、造價高、穩定性較差。目前出現一種電感式調頻位移測微儀。該儀器把電感線圈和LC振蕩器都裝在傳感器內，從傳感器直接輸出線性位移頻率脈沖，再通過二次儀表－頻率計輸出顯示。其優點測量范圍較大、電路結構簡化、但它不能對測量值直接進行處理，并且只能用于單點測量。
為了實現多點自動測量、并能直接對測量值進行處理、存貯、顯示、紀錄及打印。本實用新型提供一種用單片機作主機，采用新的測量方法來實現多點測量、并可通用的智能測微儀。
本儀器的發明思想是采用若干個電感傳感器、每個傳感器分兩路進行測量。并依次經位移頻率轉換器，將位移信號變為脈沖信號輸出。靠單片機配上相應的程序軟件，將脈沖信號作線性處理后，直接作為數字信號來進行檢測判別、計算，同時配以必要的外設，輸出其測量結果。
本儀器的具體結構和工作原理，根據附圖加以詳盡的說明。
圖1、單片機多點通用測微儀的電路原理圖。
圖2、位移頻率轉換器的電路圖。
本儀器采用若干個三抽頭電感傳感器21，直接與多通道模擬開關20相連，而多通道模擬開關20與一個位移頻率轉換器19相連，其輸出為脈沖信號。該信號經整形器18、倍頻器17接至單片機1的計數器上。單片機1將脈沖信號直接作為數字信號輸出。所述的單片1還接有鎖存器2、存貯器3、4、5，并通過接口電路8、9、驅動電路10、11與顯示器12、指示器13、鍵盤開關電路14打印機15、同步開關16相連接。所述的位移頻率轉換器19由運算放大器22加電阻R1、R2、R3和電容C1、C2組成。它與傳感器21中的電感線圈接通，則構成一個高頻振蕩電路。如圖2所示。而所述的鍵盤開關電路14上設有“調整”、“選擇”、“認可”、“測量”、“單測”等12個鍵。
本儀器的測量方法由于每個電感傳感器有對稱的兩組線圈、三根引線。其中心抽頭接至儀器的公共端，另兩個對稱抽頭分別接至多通道模擬開關20的兩個通道上，由單片機1控制對每傳感器分兩次測量。兩次測量的位移量產生的電感變化量，經位移頻率轉換器19，輸出相應的位移頻率變化量。這兩個變化量與位移量一個成正比增加，一個成正比減少。單片機1通過軟件處理，計算出兩次頻率變化量之差。即得到線性測量值。該值并以二進制原碼形式存入單機1中。即一路測量完畢，按著自動測量下一路。方法類同，依次類推，所測的值進入單片機1中可按予先編制的各種尺寸、公差等要求，進行判別、計算、分級等處理，必要時可通過顯示器12、打印機15輸出。
其測量過程(1)在測量臺架上放上標準件，分別調整每一路傳感器在測量臺架上的初始位置，用鍵盤開關電路14上的“調整”、“選擇”和“認可”鍵，確定調整工作狀態和選中某路傳感器。使傳感器所測顯示值接近于0(可能不為0。這樣做是保證測量中心盡量靠近傳感器的幾何中心)；然后固緊傳感器，按“認可”鍵，將該值作為實際測量的零值(注在正式測量、計算時，單片機把測量值減去這個值后作為實際值來處理)。
(2)重復以上操作直到所有傳感器都定位之后，再取下標準件，放上被測工件，這時按下“測量”鍵，系統進入自動測量狀態，當儀器檢測到“同步開關”閉合之后，則自動顯示出級別，同時可通過鍵盤操作；讓顯示器12顯示要求顯示的值，通過打印機打印出測量結果和直方圖。
(3)若單點測量，則只需按下“單側”鍵。
該儀器只需要調整一項參數即確定每路所對應的T0定時常數。
本實用新型的最佳實施例本儀器的單片機1選用51系列8031芯片，同時采用8個DGC－8ZG傳感器，四片八通道模擬開關20，2倍的倍頻器17，6位LED顯示器12，位移頻率轉換器19中的運算放大器22選用LM747芯片，電阻R1、R2、R3的阻值分別為100K、51K、5.6K，電容C1、C2分別為5100P、620P。本儀器作進一步改進，可將定時器的常數和其它有關常數不固化于單片機1中的EPROM中，而是通過鍵盤操作寫入存貯器P2ROM中，這樣能使傳感器互換。通用性好。
本儀器的特點(1)精度高、穩定性好，點數多、操作簡便，維修方便。
(2)在整個量范圍內無須換檔，使用前無須預熱。
(3)高性能價格比高，對于同軸度、平行度、園柱度、角度等相關量的測量，并不要求很高性能的機械臺架，就可保證準確度。
(4)電路結構簡單、體積小，成本低。
(5)測量指標測量范圍±0.5mm分辨率0.01μm精度0.1μm一路測量時間0.1秒(分辨率為0.1μm時)系統溫度特性A、不帶軟件校正時，小于0.06μm／每變化1度小時B、帶軟件校正時，長時間運行≤0.05μm
權利要求1.一種用于測量各種金屬零件多參數幾何尺寸的多點通用測微儀，其特征在于，由若干個三抽頭電感傳感器21，直接與多通道模擬開關20相連，其中每個傳感器的中心抽頭接至儀器的公共端，另兩個對稱抽頭分別接至多通道模擬開關20的兩個通道上，而多通道模擬開關20與一個位移頻率轉換器19相連，其輸出為脈沖信號，該儀號經整形器18、倍頻器17接至單片機1的計數器上，單片機1以將脈沖信號直接作為數字信號輸出。
2.根據權利要求1所述的多點通用測微儀，其特征在于，位移頻率轉換器19由運算放大器22加電阻R1、R2、R3和電容C1、C2組成。
3.根據權利要求2所述的多點通用測微儀，其特征在于，單片機1通過鎖存器2，存貯器3、4、5，接口電路8、9，驅動電路10、11與顯示器12、指示器13、鍵盤開關電路14及打印機15、同步開關16相連接。
專利摘要一種用于測量幾何形狀復雜、多相關量機械零件的多點通用測微儀，采用八個電感傳感器，一個位移頻率轉換器作測量硬件接口，單片機作主機配以程序軟件，將接收的位移信號變為頻率脈沖信號并直接作為數字量處理、輸出。本儀器具有自動測量、判別、記錄、顯示及打印等功能。同時由于配有功能較強的軟件，使儀器的傳感器可互換，通用性較強。特別適合于機加工行業、汽車行業等測量精度要求較高的場合。
文檔編號G01B7/00GK2036657SQ8821412
公開日1989年4月26日 申請日期1988年9月19日 優先權日1988年9月19日
發明者霍木林 申請人:第二汽車制造廠
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
