專利名稱：一種高精度測厚儀的制作方法
一種高精度測厚儀技術(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、紙張等厚度測量的高精度測厚儀。
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)的測量提出了更高的要求。目前我國輕工行業(yè)對于厚度的測量仍然采用的是傳統(tǒng)的指針式測厚儀，然而這種測厚儀采用指針式表頭，通過測量感應(yīng)電動勢的大小，來反映被測物的厚度，這種裝置測量精度不高、人工誤差較大等缺點十分突出，雖然市面上也出現(xiàn)了一些數(shù)字式厚度測定儀，但是這些厚度測定儀也存在位移傳感器采用不合理、精度不高、只能測量單一物品等缺點。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，提供一種高精度測厚儀，這種測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，使其不但具有測量精度高、使用方便等優(yōu)點，而且能夠適合測量多種物品厚度。
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，還包括有差動變壓器式位移傳感器、步進電機和壓力傳感器，所述差動變壓器式位移傳感器的差動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，所述步進電機的控制端與微處理器連接，步進電機的輸出軸通過嚙合裝置與差動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。
上述微處理器采用Atmegaie單片機。
本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明采用高精度差動變壓器式位移傳感器(精度可達1 μ m，普通數(shù)字式測厚儀僅為10-100 μ m)，可以通過鍵盤按照國家標準設(shè)定被測物體單位面積的受力大小，適用于不同物品的測量。微處理器通過檢測壓力傳感器和和鍵盤設(shè)定值之間的差值，通過PID控制算法計算出相應(yīng)的控制量，控制步進電機帶動鐵芯運動，而實現(xiàn)了從單一測量到復(fù)合測量、低精度測量到高精度測量、豎直測量到任意位置測量的跨越。
圖1是本發(fā)明的工作原理結(jié)構(gòu)框圖2是本發(fā)明的測量部分機械圖3是本發(fā)明的傳感器受力圖4是差動式位移傳感器的結(jié)構(gòu)等效圖5是差動變壓器的輸出特性曲線。
其中1為步進電機；2為嚙合裝置；3為差動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；7為水平接觸面；8為連接器；9為引導(dǎo)桿。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進一步詳細說明。
參見圖1，本發(fā)明的高精度測厚儀，主要包含有微處理器、顯示模塊、鍵盤、差動變壓器式位移傳感器3、步進電機1和壓力傳感器4。它們之間的連接關(guān)系是差動變壓器式位移傳感器3的差動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，步進電機1的控制端與微處理器連接。如圖2，步進電機1的輸出軸通過嚙合裝置 2與差動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)于步進電機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，步進電機1轉(zhuǎn)動從而驅(qū)動引導(dǎo)桿9上下垂直移動，從而使鐵芯a在線圈內(nèi)上下移動。壓力傳感器4設(shè)于鐵芯a的下端， 壓力傳感器4的信號輸出端通過A/D轉(zhuǎn)換電路與微處理器連接，所述采樣電路的驅(qū)動信號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單片機來實現(xiàn)。
以下詳細介紹本發(fā)明的主要部件-差動變壓器式位移傳感器3的工作原理
差動變壓器式位移傳感器3由差動變壓器和鐵芯a組成，對于差動變壓器，當(dāng)鐵芯 a位于中心位置時，兩個二次繞組互感相同，兩個副邊的輸出電壓大小相同，防線相反，由于兩個二次繞組反相串聯(lián)，因而輸出電壓U。=0;若鐵芯不位于中間位置時，互感不同輸出電動勢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L21的磁通，Φ2為L22的磁通，則有
權(quán)利要求
1.一種高精度測厚儀，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變壓器式位移傳感器C3)、步進電機(1)和壓力傳感器，所述差動變壓器式位移傳感器(3)的差動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，所述步進電機(1)的控制端與微處理器連接，步進電機(1)的輸出軸通過嚙合裝置( 與差動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)動信號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(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測厚儀，其特征在于所述微處理器采用Atmegaie單片機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度測厚儀，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，還包括有差動變壓器式位移傳感器、步進電機和壓力傳感器，所述差動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，所述步進電機的控制端與微處理器連接，步進電機的輸出軸通過嚙合裝置與差動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)動信號端還與微處理器連接。這種測厚儀采用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，使其不但具有測量精度高、使用方便等優(yōu)點，而且能夠適合測量多種物品厚度。
文檔編號G01B7/06GK102506687SQ20111030075
公開日2012年6月20日 申請日期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 申請人:陜西科技大學(xué)