專利名稱：便攜式砂型緊實度數字化測定儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于現代鑄造測試儀器，用于鑄造行業快速測定濕砂型緊實度，以利于造型生產的優化控制。
鑄造生產目前仍以普通砂型鑄造為主，其中尤以粘土砂濕型鑄造居多。砂型緊實度分布不僅影響鑄件質量，而且影響勞動生產率，因此是評價造型質量和造型方法優劣的重要指標。國內外普遍采用砂型硬度計測定砂型表面硬度以表征內部緊實度，實驗表明，造型方法和模樣結構都將影響砂型內部緊實度的分布，僅用表面硬度不足以正確評價造型質量，也有人曾研究過帶計算機的砂型緊實度觸探儀，但終因設備結構復雜、體大笨重而不能用于生產現場。
本實用新型的目的在于為鑄造行業提供一種能夠快速測定濕砂型任意部位緊實度的便攜式數字化測量儀器，不但滿足造型生產實際需要，而且為研究新造型方法提供一種有力的評價工具。
本實用新型的主要技術內容為，該便攜式砂型緊實度數字化測定儀，由緊實度傳感器、緊實度數字顯示系統、探測深度設定裝置組成；其特征在于該測定儀的外型結構為手槍型(如
圖1所示)；緊實度傳感器由壓力傳感器2、探桿1組成，兩者通過螺紋聯接，壓力傳感器2緊固在槍身上；緊實度數字顯示系統裝于槍柄3內，由A／D轉換電路Ⅰ、液晶顯示器Ⅱ、電源久壓指示電路Ⅲ和傳感器電路Ⅳ組成；探測深度設定裝置由標尺7、標尺座6、游標9、游標鎖緊扭8、數據鎖存開關10和標尺導向套11組成；緊實度傳感器的探桿1和探測深度設定裝置的標尺7均穿過標尺座6、游標9并連為一體，游標9通過游標鎖緊扭8鎖在標尺7上，游尺座6固接在游尺7上與探桿1為活動連接；手槍柄可推動探桿1使數據鎖定開關10和標尺導向套11沿標尺7滑動，當鎖定開關10與游標9接觸時，數據鎖定開關10閉合鎖定予測深度的緊實度值。
本實用新型的技術效果在于該便攜式砂型緊實度數字化測定儀與現有的測定儀器比較具有功能強、結構簡單、使用方便的優點。由于該儀器有探測深度設定裝置，并采用了機械結構與電子電路相結合的技術，可實現砂型任意深度下緊實度的測定，對研究各種造型方法實砂機理及檢測造型質量具有重要意義。由于該儀器采用了高精度模數轉換電路構成儀器的數字顯示系統，故測試準確，讀數直觀。另外該儀器所用集成電路均為CMOS型器件，所以系統功耗低，可用干電池供電，攜帶方便，且儀器外型設計為手槍形，結構合理，使用靈活。
圖1為本實用新型的外形結構示意圖；圖2為本實用新型電路原理圖；1探桿、2壓力傳感器、3槍柄、4電源開關、5調零電位器、6標尺座、7標尺、8游標鎖緊鈕、9游標、10數據鎖定開關、11標尺導向套、ⅠA／D轉換電路、Ⅱ液晶顯示電路、Ⅲ電源久壓指示電路、Ⅳ傳感器電路。
實現本實用新型的最佳方案如圖所示緊實度傳感器如圖1所示，緊實度傳感器由探感1和壓力傳感器2構成，兩者靠螺紋聯接，探桿前端加工成圓錐形(錐角為60°)，錐底直徑為4mm，直桿直徑為3mm，探桿長度可根據探測最大深度而確定。壓力傳感器由彈性元件和半導體力敏電橋組成，探桿貫入砂型所受阻力大小即反映出砂型緊實度變化，通過壓力傳感器可以輸出與之相對應的電壓信號。
緊實度數字顯示系統如圖2所示，緊實度數字顯示系統由A／D轉換電路Ⅰ，液晶顯示器Ⅱ、電源久壓指示電路Ⅲ和傳感器橋路Ⅳ等部分組成。以大規模CMOS電路ICL7116為核心構成的A／D轉換電路，將傳感器橋路輸出的模擬信號變換為數字量，直接驅動液晶顯示器顯示緊實度值。儀器標度變換通過調整ICL7116的基準電壓(接VR＋端)得以實現。4077、9013和DW683等器件構成電源久壓指示電路，當電源電壓低于6.5V時，驅動液晶顯示器上的久壓符號。MC1403為高精度穩壓電路，向傳感器提供2.5V穩壓電源，橋路中的300Ω電位器即為圖1中的調零電位器5。
探測深度設定裝置如圖1所示，探測深度設定裝置由標尺座6、標尺7、游標鎖緊鈕8、游標9、數據鎖存開關10和標尺導向套11組成。標尺座與標尺鋼性聯連，可沿探桿方向前后滑動。游標在標尺上的位置可隨意設定，由于有探桿穿過，游標不會繞標尺旋轉。數據鎖存開關緊固在導向套上。根據探測深度要求，靠游標鎖緊鈕設定游標在標尺上的位置(標尺刻度值代表探測深度)。在探桿貫入砂型的過程中，標尺座浮在砂型表面，當探桿尖端達到砂型預定深度時，游標碰合數據鎖存開關，接通數字顯示系統中的鎖存電路(圖2中開關K)，此時液晶屏讀數即為該深度下砂型緊實度值。
儀器外形結構如圖1所示，儀器設計成手槍形結構，4為儀器電源開關，5為調零電位器，其余電路和2節9V層選電池均裝入槍柄3內，打開槍柄側蓋板可方便地更換電池。
本儀器工作過程如下參照圖1，打開電源開關4，將標尺座6拉向探桿尖端處，根據欲測深度值，調定游標9在標尺7上的位置，調節調零電位器5，使顯示窗數字為000。手握槍柄，保持探桿1垂直于砂型表面，勻速貫入砂型，貫入阻力(代表緊實度)將通過壓力傳感器2變換為電壓信號，送入數字顯示電路后，由液晶顯示器顯示砂型緊實度變化。隨著探桿不斷深入砂型，游標9與鎖存開關10的距離愈加縮短，當探桿尖端到達預定深度后，鎖定開關被游標壓合，接通A／D轉換電路的數據鎖存電路，使該深度下的砂型緊實度值保留在液晶屏上，直至操作者將游標9推離鎖存開關10時為止。
權利要求1.一種便攜式砂型緊實度數字化測定儀，由緊實度傳感器、緊實度數字顯示系統、探測深度設定裝置組成；其特征在于該測定儀的外型結構為手槍型；緊實度傳感器由探桿(1)和壓力傳感器(2)組成，兩者通過螺紋聯接，壓力傳感器(2)緊固在槍身上；緊實度數字顯示系統裝于槍柄(3)內，由(A/D)轉換電路(Ⅰ)、液晶顯示器(Ⅱ)、電源久壓指示電路(Ⅲ)和傳感器電路(Ⅳ)組成；探測深度設定裝置由標尺(7)、標尺座(6)、游標(9)、游標鎖緊扭(8)、數據鎖定開關(10)和標尺導向套(11)組成；緊實度傳感器的探桿(1)和探測深度設定裝置的標尺(7)均穿過標尺座(6)和游標(9)并連為一體，游標(9)通過游標鎖緊扭(8)鎖在標尺(7)上，標尺座(6)固接在標尺(7)上與探桿(1)為活動連接；手槍柄可推動探桿(1)使數據鎖定開關(10)和標尺導向套(11)沿標尺(7)滑動。
2.根據權利要求1所述的便攜式砂型緊實度數字化測定儀，其特征在于探桿(1)前端加工成圓錐形，錐角為60°，錐底直徑為4mm，直桿直徑為3mm，探桿長度可根據探測最大深度確定，壓力傳感器(2)由彈性元件和半導體力敏電橋組成，壓力傳感器輸出的模擬電壓信號送至緊實度數字顯示系統。
3.根據權利要求1所述的便攜式砂型緊實度數字測定儀，其特征在于A／D轉換電路由大規模CMOS集成電路ICL7116為核心構成，將傳感器電路輸出的模擬信號變換為數字量，直接驅動液晶顯示器(Ⅱ)顯示緊實度值；電源久壓指示電路(Ⅲ)由異或門集成電路(4077)、三極管(9013)和穩壓管(DW6830)組成；傳感器電路(Ⅳ)由(MC1403)穩壓電路、電阻(R)構成的電橋和調零電位器(5)組成，調零電位器(5)裝于手槍型結構外殼，通過導線與電橋連接，滑動端與(A／D)轉換電路(Ⅰ)輸入端連接。
專利摘要一種快速測定砂型緊實度便攜式數字化儀器，用于鑄造行業快速測定砂型任意部位緊實度，以評價造型質量和研究造型方法。測量裝置主要由探桿，壓力傳感器，數字顯示電路及探測深度設定裝置等組成。探測深度設定裝置與探桿聯動，實現了砂型緊實度與深度的同步數字化測量,整個裝置設計成手槍形結構，槍柄內裝有全部電路和電池,手握槍柄插入被測砂型即可完成緊實度測定。具有結構簡單,使用方便的優點,可測量砂型任何部位的緊實度值。
文檔編號G01N3/40GK2191427SQ9420782
公開日1995年3月8日 申請日期1994年4月1日 優先權日1994年4月1日
發明者李大勇 申請人:哈爾濱科學技術大學