专利名称：一种数显倾角仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种角度测量仪表，具体涉及一种数显倾角仪。
背景技术：
随着工业体系的发展，对角度测量技术的要求也越来越高，从开始的离线、抽检测 量到现在的在线连续测量；从人工测量到目前的自动或半自动测量；从指针式按钮式的机 械仪表到位后来的数字式仪表；从纯粹的硬件电路测量系统到虚拟系统。现阶段由于运用了各种先进的测量手段和仪器使测量准确度及精度达到了很高 的水平。近年来工业上常用的方法按照测量原理大致可以分为三大类机械测量技术，电 磁式测角技术和光学测角技术。机械式和电磁式倾角技术由于研究较早，技术已经非常成 熟。其优点是简单成本低，但其设备体积大，测量延时长、精度低，多数情况下不能实时动态 测量，而且不能实施非接触式测量，另一方面测量值因人而易、功能单一、测量范围小等，所 以不适合高精度的角度测量。光学测角技术是随着新型光电材料和器件的出现而发展起来 的，具有测量准确度高和非接触测量的特点。光学测角方法比一般的机械和电磁方法有更 高的准确度，而且更容易实现细分和测试过程的自动化，但是在很多场合，现有的基于光学 测角技术的测角仪还是不能满足测量要求，有些被测量已经拓展到传统仪器难以达到的微 小测量作业区域和不易携带的野外，某些需要大密度测量的场合，此类倾角测量仪器更是 无能为力。因此，具有电子检测、即时数值显示、测量精度高、测量范围大、使用及携带方便等 特点的电子数显倾角测量产品势在必出。
实用新型内容本实用新型针对目前数显倾角仪表体积大、功耗高、测量范围小的不足，提供一种 数显倾角仪。为解决上述问题，本实用新型所设计的一种数显倾角仪，包括壳体和设置在壳体 内部的电子电路板；所述壳体的一侧固定有液晶显示屏和按键，壳体的另一侧设有电池仓， 电池仓内装有电池；液晶显示屏、按键和电池均与电子电路板电连接；所述电子电路板主 要由单片机、电源稳压电路、晶体振荡电路、数据存储电路、角度校正电路、加速度传感器电 路、以及液晶显示电路所构成；电池经电源稳压电路与单片机相连；晶体振荡电路、数据存 储电路、角度校正电路和加速度传感器电路连接在单片机上；液晶显示屏通过液晶显示电 路与单片机相连。上述方案中，所述加速度传感器电路最好包括加速度传感器、外围调节电路和外 围滤波电路，上述单片机经过调节电路与加速度传感器相连，加速度传感器通过外围调节 电路连接至单片机。上述方案所述加速度传感器最好采用基于微电机系统的MXD2020E加速度传感 器，该型号的加速度传感器具有体积小，重量轻、耗能低、惯性小、谐振效率高、响应时间短等优点。上述方案中，所述单片机上最好还连接有复位电路。上述方案中，所述单片机上最好还连接有报警电路。为了能够让本实用新型能够吸附在待测量机体的表面，所述壳体的其中至少一侧 上设有磁铁。与现有技术相比，本实用新型采用基于微机电系统的加速度传感器作为角度传感 器，因而具有体积小，重量轻、耗能低、惯性小、谐振效率高、响应时间短等优点；这既符合对 大角度范围测量要求的发展趋势，也简化了测量系统的整体设计、缩小仪器体积；其次，在 壳体的1个或1个以上的侧面设置磁铁，这样既无需配置其他固定夹件即可吸附在铁质材 质测量体附件上、方便携带和测量；又能够有效拓宽角度测量的范围，使本实用新型的测量 范围变为4X90°。
图1为本实用新型一种优选实施例的结构示意图；图2为本实用新型一种优选实施例的电路原理图。附图标记1、面贴；2、壳体；3、磁铁；4、液晶固定框；5、液晶显示屏；6、导电胶条； 7、按键；8、电子电路板；9、壳体密封圈；10、电池仓；11、电池密封圈；12、电池盖。
具体实施方式
本实用新型一种数显倾角仪如图1所示，其主要壳体2、电子电路板8、液晶显示屏 5、按键7和电池仓10所构成。液晶显示屏5固定在一液晶固定框4内，并与按键7安装在 壳体2的其中一个侧面上，且这一侧面的前表面覆贴有面贴1。电池仓10位于在壳体2的 另一侧，电池设置在电池仓10内。上述电池仓10的表面还附有电池盖12，电池盖12经一 电池密封圈11与电池仓10相连。电子电路板8设置在壳体2的内部，并介于液晶显示屏5 与电池仓10之间。液晶显示屏5通过导电胶条6与电子电路板8电连接。按键7则直接 焊接在电子电路板8的指定位置上。电子电路板8经过电池仓10上的导电金属与电池电 相连。为了加强壳体2的的壳体2的密封性能，防止外界环境对仪表内部产生的干扰，所述 外壳上还设有壳体2密封圈进行密封。此外，壳体2的其中至少一侧上设有磁铁3，该磁铁 3可吸附在铁质材质测量体附件上，这样机体的四个面都可以用作测量面，这不仅方便携带 和测量；同时也使得角度的测量范围加大。上述电子电路板8如图2所示，主要由单片机、电源稳压电路、晶体振荡电路、数据 存储电路、角度校正电路、加速度传感器电路、以及液晶显示电路所构成。参见图2。电池经 电源稳压电路与单片机相连，为仪表中各电路提供稳定的工作电压。晶体振荡电路、数据存 储电路、角度校正电路和加速度传感器电路连接在单片机上；其中晶体振荡电路为系统提 供所需的工作频率；数据存储电路为系统存储校准值；角度校正电路为系统提供基准角度 值。液晶显示屏5通过液晶显示电路与单片机相连。加速度传感器电路由加速度传感器， 外围滤波和调节电路构成。单片机经过调节电路与加速度传感器相连，加速度传感器通过 外围调节电路连接至单片机。通过加速度传感器电路进行频率和带宽的选择，利用单片机 系统来处理加速器部分产生的占空比调制信号，并计算出倾斜角度，之后通过液晶显示电路用液晶显示屏5对倾角进行显示。在本实用新型优选实施例中，所述加速度传感器选用 基于微机电系统技术的MXD2020E加速度传感器作为角度传感器，利用低功耗的单片机来 处理加速度传感器电路产生的占空比调制信号，并计算出倾斜角度和误差补偿；之后用液 晶显示屏5对加速度和倾角进行显示。此外，电子电路板8还包括有复位电路和/或报警 电路。上述报警电路包括低电压报警电路和特殊角度报警电路。低电压报警电路在电池电 压低于阈值时发出报警，同时液晶显示屏5上有低电压报警符号显示。特殊角度报警电路 在测量进入特殊角度状态时，如测量值为0°或90°时，小警报器发出“B—一”长声；而当 测量为10°、20°、30°、40°、50°，60°、70°、或80°时，小警报器发出“B”短声，同时液 晶显示屏5上有声音报警符号显示。 本实用新型的工作原理是放在加速度传感器硅芯片中间的热源在空腔中产生一 个悬浮的热气团，同时以同样间隔同样距离并且对称地将热电偶由铝和多晶硅组成放在热 源的四个方向上。它以封装在内部的热对流小气团作为重力块，当未受到加速度或水平放 置时温度的下降陡度是以热源为中心完全对称的，四个热电耦组因感应温度而产生的电压 是相同的。但由于自由对流热场的传递性，当在任何方向产生加速度时，热场的轮廓都会受 到干扰，破坏其原有的对称性，使热电耦组的输出电压产生差异，而这种差异与所感应的加 速度正好直接成比例。在加速器的内部有两条完全相同的加速度信号传输路径一条是用 于测量X轴上所感应的加速度；另一条是用于测量Y轴上所感应的加速度，而X轴和Y轴在 同一个平面内相互垂直。当把热流加速器用作倾斜角测量时，实质就是在热流加速器处于 静止时测量重力加速度在加速器两个轴上的分量大小，进而根据加速器的各种初始位置确 定倾斜角度。加速度传感器的输出信号是脉宽调制信号，它共有两路PWM占空比输出，tl是 高电平持续的时间，t2是占空比整个周期，加速度的大小与占空比tl/t2成正比。Og时的输 出被设定为50%的占空比，灵敏度比例因子设定为20%的占空比每g。在X轴方向上的重 力为mgx，在Y轴方向上的重力为mgy，则可得倾角A 即tgA = mgy/mgx, A = arc tg(mgy/ mgx) ο
权利要求1.一种数显倾角仪，包括壳体( 和设置在壳体O)内部的电子电路板(8)；所述壳体 (2)的一侧固定有液晶显示屏(5)和按键(7)，壳体O)的另一侧设有电池仓(10)，电池仓 (10)内装有电池；液晶显示屏(5)、按键(7)和电池均与电子电路板⑶电连接；其特征在 于所述电子电路板(8)主要由单片机、电源稳压电路、晶体振荡电路、数据存储电路、角度 校正电路、加速度传感器电路、以及液晶显示电路所构成；电池经电源稳压电路与单片机相 连；晶体振荡电路、数据存储电路、角度校正电路和加速度传感器电路连接在单片机上；液 晶显示屏( 通过液晶显示电路与单片机相连。
2.根据权利要求1所述的一种数显倾角仪，其特征在于所述加速度传感器电路包括 加速度传感器、外围调节电路和外围滤波电路，上述单片机经过调节电路与加速度传感器 相连，加速度传感器通过外围调节电路连接至单片机。
3.根据权利要求2所述的一种数显倾角仪，其特征在于所述加速度传感器为 MXD2020E。
4.根据权利要求1所述的一种数显倾角仪，其特征在于所述单片机上还连接有复位 电路。
5.根据权利要求1所述的一种数显倾角仪，其特征在于所述单片机上还连接有报警 电路。
6.根据权利要求1所述的一种数显倾角仪，其特征在于所述壳体O)的其中至少一 侧上设有磁铁(3)。
专利摘要本实用新型公开一种数显倾角仪，包括壳体和设置在壳体内部的电子电路板；所述壳体的一侧固定有液晶显示屏和按键，壳体的另一侧设有电池仓，电池仓内装有电池；液晶显示屏、按键和电池均与电子电路板电连接；所述电子电路板主要由单片机、电源稳压电路、晶体振荡电路、数据存储电路、角度校正电路、加速度传感器电路、以及液晶显示电路所构成；电池经电源稳压电路与单片机相连；晶体振荡电路、数据存储电路、角度校正电路和加速度传感器电路连接在单片机上；液晶显示屏通过液晶显示电路与单片机相连。本实用新型具有测量精度高、测量范围大、使用及携带方便的特点。
文档编号G01C9/02GK201828261SQ201020573979
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者李小莉 申请人:桂林迪吉特电子有限公司