專利名稱：一種雙層結構的數顯量具組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電容傳感器的數顯量具組件。它通過對以往數顯量具組件的結構改進，擴大了電容傳感器測量的應用范圍。
現在國內各量具廠生產的數顯量具都是利用兩標尺之間的電容量隨電極之間相互覆蓋面積變化而變化的原理進行測量。這種電容傳感器與其它傳感器(如感應同步器、磁柵、光柵)相比，它具有體積小、抗干擾能力強、造價低、耗電省和環境適應性強的特點。被廣泛地應用于電子數顯卡尺、百分表、高度尺和坐標儀的測量中。


圖1為現有數顯量具組件的結構圖。
圖中1為組件的外罩殼，2為線路板，3為專用集成電路，4、5為卡尺尺身，6為電容傳感器。線路板2的背面做成電容傳感器的一組發射、接收極。卡尺尺身4上放置有電容傳感器的另一組發射、接收極。外罩殼1、線路板2由螺釘固定在卡尺尺身5上。拉動卡尺尺身5，帶動電容傳感器的兩組發射、接收極產生相對移動。專用集成電路3提供電容傳感器工作所必須的驅動信號，并根據電容傳感器的兩組發射、接收極相對移動產生接收信號轉換成其位移量并顯示輸出。
對于這種類似于卡尺的小型手持數顯測量工具，較小的外型是一個必要條件。因此電容傳感器的驅動、處理電路都集成為專用集成電路。眾所周知，對專用集成電路來說一旦電路制作完成修改十分不易。哪怕只是增加一兩個元件也會使整個電路重新制版。制造一塊專用集成電路往往需要十幾萬元甚至幾十萬元的前期投入，而且其制造周期長，一般需要一至兩年。投資高、風險大、見效慢，使其推廣應用受到很大的影響。隨著經濟的發展，人們對測量的要求越來越高。不同量程的切換、不同單位的換算、測量狀態的改變和各種狀態的提示，要求人們在不同的測量狀態下對測量數據采用不同的處理方法。
本發明針對上述問題提供了一種雙層結構的數顯量具組件，具有結構簡單，投資少，見效快，制作方便、使用范圍廣的特點。特別適宜于制作數顯卡尺、數顯角度尺、數顯百分表等小型手持測量儀表。
圖2為本發明的實施示意圖。
圖中10為電容傳感器，11為組件的外罩殼，12為上層線路板，13為微處理器，14為框架，15為導電橡膠條，16為下層線路板，17為專用集成電路，18、19為卡尺尺身。如上所述，專用集成電路的更改十分不易。因此我們利用軟件易于變換的特點，將經常需要變化的計算、控制、顯示等工作交與微處器13處理。但如果還是利用原有結構，增加微處器13勢必會增加組件的外形尺寸。同時，由于微處器13的存在，它的信號也將會干擾電容傳感器的信號，造成測量誤差。所以，我們采用了以下的結構。
線路板16的背面做成電容傳感器的一組發射、接收極。卡尺尺身19上放置有電容傳感器的另一組發射、接收極。線路板12上放置有微處器13，線路板16上放置有專用集成電路17，框架14置于線路板12與線路板16之間。框架14同線路板12與線路板16的兩接觸面為兩平行平面。框架14上開有細槽，細槽上下貫通，導電橡膠條15放置在框架的細槽之中。線路板12、線路板16、框架14通過螺釘，定位銷與組件的外罩殼11相連，從而保證了線路板12、線路板16、框架14的空間位置固定，也就保證了導電橡膠條15與線路板12、線路板16的位置關系。框架14保證了線路板12與線路板16平行層疊放置。組件的外罩殼11由螺釘固定在卡尺尺身18上。拉動卡尺尺身18，帶動組件的外罩殼11，也就可帶動整個組件移動。這樣線路板背面的電容傳感器便能在卡尺尺身19上平穩的滑動。專用集成電路17提供電容傳感器工作所必須的驅動信號，并根據電容傳感器的兩組發射、接收極相對移動產生接收信號轉換成數字信號。線路板12上的微處理器13，根據傳感器的變換特性，將專用集成電路17傳遞來的數字量變為對應的物理量并顯示測量值，同時微處理器13還能根據要求完成各種控制功能。
利用此結構，將線路板16與專用集成電路17做成一個標準部件，微處理器13內部的程序則根據實際要求進行設定，從而就能實現不同量程的切換、不同單位的換算、測量狀態的改變和各種狀態的提示。
例如將分辨率為0.1mm的卡尺變為分辨率為0.01mm的卡尺時，只須折下螺釘，換上與分辨率0.01mm相對應的微處理器13，就能實現這一轉變。
圖3本發明應用于卡尺時的剖面圖。
圖中20為組件的外罩殼，21為下層線路板，22為上層線路板，23為導電橡膠條，24為框架，26為按鍵，27為微處理器，28為專用集成電路，29為液晶屏。為減小組件的縱向尺寸，將上層線路板22與下層線路板21相對放置，即微處理器27與專用集成電路28在兩線路板之間。
上層線路板22與下層線路板21之間的電信號的傳遞也可使用撓性線路板或導電斑馬紙。
由此圖可以看出，本發明不會增加組件長度和寬度，高度也僅比原組件增加了一個上層線路板22的厚度。而其適用的范圍卻較以往大了許多，不再只局限于長度的測量。例如利用彈性元件的受力與其形變的對應關系，可制成測力計。原來難度很大的單位換算則可完全交給微處理器解決。
總之，本發明所述的結構對于擴大電容傳感器的應用范圍，降低研制的成本提供了一條新的途徑。
權利要求1．一種雙層結構的數顯量具組件，特征在于其核心部分由兩層線路板組成，分上下兩層平行放置，下層線路板上帶有電容傳感器及電容傳感器專用集成電路，上層線路板上帶有微處理器，兩層之間以導電橡膠條來傳遞電信號。
2．如權利要求1所描述的雙層結構的數顯量具組件，特征還在于兩層線路板之間放置一個框架，框架與上下兩線路板的接觸面相互平行，用以保持兩線路板的空間位置和進行力的傳遞。
3．如權利要求1和2所描述的雙層結構的數顯量具組件，特征還在于框架上具有細槽，線路板之間的導電條被固定在框架的細槽內。
4．如權利要求1和2和3所描述的雙層結構的數顯量具組件，特征在于下層線路板上帶有電容傳感器，它產生傳感器的驅動信號，并將傳感器的模擬信號變換為數字信號。上層線路板上帶有微處理器，它根據傳感器的變換特性，將下層線路板的數字量變為對應的物理量并顯示測量值。
5．如權利要求1和2和3和4所描述的雙層結構的數顯量具組件，特征在于增加彈性測量元件，裝置在扭矩扳手、測力計、扭矩校準儀方面的應用。
6．如權利要求1所描述的雙層結構的數顯量具組件，特征還在于兩層之間的電信號也可由撓性線路板或導電斑馬紙來傳遞。
專利摘要一種雙層結構的數顯量具組件。核心部分由兩層線路板組成,兩層線路板平行放置,它們之間有導電橡膠條來傳遞電信號。線路板21上帶有電容傳感器和專用集成電路,專用集成電路產生傳感器的驅動信號,并將傳感器的模擬信號變換為數字信號。線路板22上帶有微處理器,它根據傳感器的變換特性,將線路板1的數字量變為對應的物理量并顯示測量值。不改變線路板21只更換線路板22,就可改變其用途。此結構擴大了電容傳感器的應用范圍,降低了研制的成本。
文檔編號G01B3/04GK2438096SQ9924854
公開日2001年7月4日 申請日期1999年10月19日 優先權日1999年10月19日
發明者張 杰 申請人:北京峰光科技開發公司