微機遙測垂線坐標儀制造技術

微機遙測垂線坐標儀，屬于垂線坐標測量儀器。它主要由光電開關，步進電機線性機構、驅動電路，環形分配器，脈沖發生器及控制門，數字顯示，輸入輸出接口電路，單板計算機，打印機組成。主要用于測定水壩、高層建筑物的撓度變形，連續地記錄一條鉛垂線在兩個正交軸線（Ｘ和Ｙ）上的位置，測量精度為±０．０５ｍｍ，巡測點數可達數百個。（*該技術在1996年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于遙測垂線座標儀器。在已有技術中，遙測垂線座標儀是由包含探測器，電子控制裝置的一次儀表以及包含線驅動器，微型終端，數據采集器的二次儀表所組成。由步進電機拖動的線性機構帶動光電開關探測器進行探測，分別從兩對光電開關得到垂線在兩個正交軸線(X和Y)上的到位信號。信號電平通過以微處理器為主的電子控制裝置向二次儀表發送數據，二次儀表將數據處理后進行顯示同時監控整機工作。在已有技術中，微處理器配用串行接口，故每個探測器均要配置一個主要由微處理器組成的電子控制裝置，加上二次儀表的三大部件(線驅動器，微型終端，數據采集器)，造成整個儀器電路復雜，成本高，體積大，操作難，也增加了不可靠的因素。本專利技術的目的是減少上述電子控制裝置的數量，也就是減少微處理器及其它電子元件的使用數量，僅用一個配用並行輸出接口的單板計算機來控制所有的探測器，並將步進電機驅動器，可逆計數器，顯示器與上述單板計算機組裝在一個機箱內，達到簡化整個儀器系統的電路及其結構，降低成本，提高可靠性。本專利技術的技術解決方案如圖1所示，啟動單板計算機〔10〕的控制程序，輸出接口〔11〕輸出一信號，打開選通器〔6〕的控制門，使某一垂線探測器處于工作狀態。同時，Y座標脈沖發生器控制門〔3〕也被打開，脈沖發生器開始輸出脈沖信號，經過環形分配器〔4〕，得到多相的節拍脈沖，送入步進電機驅動電路〔5〕進行放大，當步進電機驅動電路〔5〕與選通器〔6〕同時有輸出時，步進電機線性機構〔2〕工作，帶動裝有光電開關的探測頭進行探測。同時，可逆計數器〔7〕開始計算送往步進電機的脈沖數，並以十進制的形式在數字顯示〔8〕上讀出。脈沖發生器及控制門〔3〕還同時通過輸入接口〔9〕向單板計算機〔10〕輸出脈沖，單板計算機開始監測整個系統工作。當Y座標軸上的光電開關〔1〕探測到垂線時，產生一個到位電信號，通過步進電機線性機構〔2〕，關閉脈沖發生器及控制門〔3〕，使步進電機停止轉動，探測頭停止工作?？赡嬗嫈灯鳌?〕停止計數。同時，該到位信號通過輸入接口〔9〕進入單板計算機〔10〕，啟動打印機〔12〕的程序，將垂線的Y座標值打印下來。手動切換開關〔13〕的作用是當計算機發生故障時，可以用手動控制測量的過程進行。垂線的X座標值測量過程的控制原理與Y座標相同。圖1中虛線框內的光電開關〔1〕，步進電機線性機構〔2〕，選通器〔6〕組裝在一個殼體內成為一次儀表，單板計算機〔10〕，打印機〔12〕，輸入輸出接口〔9〕〔11〕，脈沖發生器及控制門〔3〕，環形分配器〔4〕，步進電機驅動電路〔5〕，可逆計數器〔7〕，數字顯示〔8〕，手動切換開關〔13〕組裝在一個機殼內成為二次儀表，一次儀表與二次儀表之間即從輸出接口〔11〕到選通器〔6〕之間用通信電纜連接。本專利技術的優點在于減少了電子控制裝置的數量，所有的探測器只用一個單板計算機控制，並簡化了二次儀表的電路結構，降低了成本，提高了可靠性，同時還具有體積小，操作簡便的優點。圖1為整機電路方框圖。圖2為光電開關〔1〕的電路圖。圖3為步進電機線性機構〔2〕的簡圖。圖4為脈沖發生器及控制門〔3〕的電路圖。圖5為環形分配器〔4〕，步進電機驅動電路〔5〕的電路圖。圖6為可逆計數器〔7〕，數字顯示〔8〕的電路圖。圖7為輸入接口〔9〕的電路圖。圖8為輸出接口〔11〕，手動切換開關〔13〕的電路圖。圖9為選通器〔6〕的電路圖。圖10為單板計算機〔10〕的方框圖。附圖2－9描述了本專利技術的一個實施例。參看圖2，它是光電開關〔1〕的電路圖。當被測垂線遮住紅外發光二極管時，T1輸出一個高電平信號，經單電源運算放大器8FC7放大后，通過限流電阻R5，使T2導通，繼電器Jg的合，Jg的觸點電壓通過線性機構上的限位開關送到脈沖發生器控制門和輸入接口。計算機檢測到這個信號后，一是啟動打印程序自動記錄，二是使光電開關探測頭退出到位狀態，退回另位后等待進行下一次探測。圖3為步進電機線性機構簡圖。Y向步進電機(3)按接收到的脈沖數產生角位移，絲桿螺母線性機構(8)將角位移轉變為直線位移，驅動光電探測頭(2)移動，探測到垂線(1)后，產生到位信號，控制Y步進電機停止。Y另位開關(4)及終點開關(7)作為行程控制用。(5)為X向步進電機，(6)為X零位開關，(9)為X終點開關。圖4是脈沖發生器及控制門電路，由門4、門5、R18、C6、電位器W組成脈沖發生器。兩個控制端一個由繼電器J1控制，另一個由J3控制。兩個與非門以及R20－R23組成開關消振器。脈沖發生器輸出的方波經由門6、門7、門8、及R16、R17組成的整形電路整形后，從門9進入三相六拍環形分配器CH250。參看圖5，經分配后的脈沖信號分成A、B、C三相輸出，由T4、T5、R29組成的達林頓放大器將環形分配器送來的信號放大，供給步進電機的對應繞組。發光二極管和電阻組成相位顯示電路。步進電機的正反轉，可逆計數器的加減，由繼電器J2控制。觸發脈沖經R23、C8濾波、經門11一門13整形器整形后，送入可逆計數器C181的CP＋或CP－和分配器的C2、C2端。圖6為可逆計數器和數字顯示電路圖。由C181和CH4511、7個電阻、一個LDD580R顯示器組成一位十進數字顯示計數器。同樣的數字顯示計數器有四位，可顯示99.99mm。輸入接口電路以GD10光電耦合器為主構成。參看圖7，從脈沖發生器及控制門〔3〕送出的脈沖經R32、R35、發光二極管5GL、GD10進行光電隔離，所得脈沖信號經門17整形，輸送給單板計算機的PIO輸入口，控制Y座標的探測過程。相同的另兩個光電隔離電路，一路控制X座標的探測過程，一路控制中斷信號的電平轉換，啟動計算機的中斷程序。輸出接口由可編程並行接口PIOⅠ、PIOⅡ、達林頓放大器集成塊5G1413，發光二極管以及電阻R41－R48、R56－R62組成。參看圖8，來自單板計算機〔10〕並行接口PIOⅠ的信號經切換開關，進入5G1413放大后，直接驅動繼電器工作。共有6個繼電器，J1、J2、J3為Y座標探測控制繼電器，J4、J5、J6為X座標探測控制繼電器。來自PIOⅡ的地址碼信號，經5G1413放大后，送到選通器〔6〕的門1，參看圖9，與門1、R8－R12、C1－C5以及2個非門組成選通器。當輸入編碼信號符合時，門1輸出信號，T3導通，繼電器Js吸合，接通步進電機的繞組開關，探測器工作。圖10為單板計算機方框圖。計算機使用的中央處理單元CPu的型號為Z80，CPu輸出的地址信號經過緩沖器〔14〕后輸出，該地址母線緩沖器的型號為74LS244，CPu的數據信號由型號為74LS245構成的雙向緩沖器〔20〕驅動，CPu輸出的控制信號經過緩沖器〔21〕后輸出。該緩沖器的型號為74LS244?！?5〕是存儲器和各個輸入，輸出的接口?！?6〕是8K可編程序只讀存貯器，它們的型號為2716，用來存儲各種常數，計算和控制程序?！?7〕是8K的讀寫存儲器，它們的型號為6116。這些存儲器均通過地址母線和數據母線與計算機相連。〔18〕〔19〕為可編程並行接口，型號為Z80－PIO，作為計算機與選通器〔6〕及輸出接口〔11〕連接的緩沖存儲器?！?2〕為晶振電路，它的輸出作為時鐘信號輸出給CPu。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微機遙測垂線座標儀。它是由光電開關〔１〕，步進電機線性機構〔２〕，選通器〔６〕，步進電機驅動電路〔５〕，環形分配器〔４〕，脈沖發生器及控制門〔３〕，數字顯示〔８〕，可逆計數器〔７〕，輸入接口〔９〕，輸出接口〔１１〕，單板計算機〔１０〕，打印機〔１２〕，手動切換開關〔１３〕組成，本專利技術的特征在于：ａ）步進電機線性機構〔２〕分別與光電開關〔１〕以及選通器〔６〕相連接。ｂ）步進電機驅動電路〔５〕分別與上述的步進電機線性機構〔２〕以及環形分配器〔４〕相連接。ｃ）脈沖發 生器及控制門〔３〕分別與上述的步進電機線性機構〔２〕，環形分配器〔４〕以及輸入接口〔９〕相連接。ｄ）可逆計數器〔７〕分別與上述脈沖發生器及控制門〔３〕以及數字顯示〔８〕相連接。ｅ）輸出接口〔１１〕分別與上述的脈沖發生器及控制門〔３〕 ，選通器〔６〕以及手動切換開關〔１３〕相連接。ｆ）單板計算機〔１０〕分別與上述的輸入接口〔９〕，輸出接口〔１１〕以及打印機〔１２〕相連接。

【技術特征摘要】
1.一種微機遙測垂線座標儀，它是由光電開關[1]，步進電機線性機構[2]，選通器[6]，步進電機驅動電路[5]，環形分配器[4]，脈沖發生器及控制門[3]，數字顯示[8]，可逆計數器[7]，輸入接口[9]，輸出接口[11]，單板計算機[10]，打印機[12]，手動切換開關[13]組成，本發明的特征在于a)步進電機線性機構[2]分別與光電開關[1]以及選通器[6]相連接。b)步進電機驅動電路[5]分別與上述的步進電機線性機構[2]以及環形分配器[4]相連接。c)脈沖發生器及控制門[3]分別與上述的步進電機線性...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅訓森，
申請(專利權)人：福建省水電儀器技術開發公司，
類型：實用新型
國別省市：35[中國|福建]