专利名称：数字式水准仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量仪器领域，具体涉及一种武器瞄准器械的火炮射角测量仪器的数字式水准仪。
背景技术：
目前，在我国的常规军事火炮领域，对火炮射角的测定及调整仍然较为落后，普遍采用机械式的角度(倾角)测量装置，通过手摇传机构调整炮管的高低射角来进行瞄准，因而测量精度不高、读数困难、调整速度慢、难以精确到位。这些装置已难以满足现代战争日益提高的快速攻防要求。
发明内容
本实用新型的目的就是针对众多现有军事火炮领域中的水准仪的上述缺陷，研制出一种分辨率高、线性度好、读数直观、安装方便、使用简单、可以对-10°~+85°范围内的角度进行实测数显，对火炮仰角进行实测、同是可对火炮的瞄准具进行零位归正。满足在各种复杂的军事要求环境中全天候使用、作精密角度(倾角)测量的新型智能化数字式水准仪。
本实用新型的数字式水准仪是这样实现的它包括能精确测量出角度(倾角)变化的角度(倾角)传感器，集成微处理器及模/数转换单元电路、电量监控、存储、显示等单元电路以及一些控制、处理单元电路的PCB板，OLED显示模块，带有薄膜开关的面膜板、基部水平的长方体金属外壳所这的信号处理单元电路主要由一个高精度(24位)的模/数转换器件构成，其信号输入端与角度(倾角)传感器的信号输出端相连，将传感器输出的模拟信号精确地转换成数字信号，输出端与微处理器相连；通过微处理器处理实时的将火炮的仰角及相关信息送至显示处理单元电路实时显示。
所述电量监控单元电路，应用微处理器自带的A/D转换器，实时的监测电源电量。电源分压后与其输入端相连接，经微处理器处理后，及时的将电源电量显示，并具有电量不足提醒功能。
键盘模块，其输出端与微处理器相连接，实现一些既定的功能转换；所述显示单元，包括提供显示模块负电压的单元电路、和先进的OLED显示屏。其信号输入端与微处理器相连，将信息内容实时显示在显示屏。负电压单元电路通过电源转换芯片为显示模块提供高精度的负电压；所述显示屏，采用当前先进的OLED显示屏。通过其自带的控制模块，使显示效果更舒适，解决了夜间使用不便的同时，使得水准仪在苛刻的环境中依然能正常显示。
所述存储单元电路，采用EEROM存储芯片，存储水准仪及微处理器所需的一些初始化数据；其输入端与微处理器直接相连接。
所述数字式水准仪的单元电路，还包括直流稳压电路，稳压电路包括一个开关电源电路，一个5V稳压及一个3V稳压电路及一个OLED负压提供电路。
I/O接口电路，通过该电路对微处理器进行程序擦写；本实用新型采用高精度、高灵敏的角度(倾角)传感器、结合高精度的模/数转换器、高性能的微处理器及先进的OLED显示模块，使得对火炮仰角的测量精度、测量范围、测量速度各项技术指标均有极大的提高，具体的性能指标如下
测量范围-9.99°-+85°分辨力0.01°精度角度显示±0.03°密位显示，显示如00-00.0密位。
显示误差±00-00.5(360度＝6000密位)。
响应时间≮1S工作温度-40℃-+70℃所述微处理器与相关单元电路，集成在一块PCB板上。角度(倾角)传感器、PCB板、OLED显示模块都封装于一个表面漆着军绿色、前表面带有薄膜开关的而膜板、基部水平的长方体金属外壳内。本实用新型结构简单，操作方便、运行稳定、且组合灵活，便于安装、使用。适用于军队武装装备采用，可极大地提高常规火炮及相关武器的智能化、现代化水平。
图1为本实用新型整体结构电路原理框图。
图2为本实用新型具体实施例的外形示意图。
图3为本实用新型整体结构电路接线图。
具体实施方式
本实用新型的数字式水准仪包括角度(倾角)传感器、OLED显示模块、微处理器、数/模转换器、稳压电路、负压提供电路、I/O接口电路、存储电路、负压提供电路、开关电源模块，轻触电源开关控制电路。
角度(倾角)传感器转换出来的电信号经模/数转换器转换后输入微处理器，经微处理器处理送OLED显示模块，在OLED屏上显示出所测的数据。开关电源模块输入端与电源相连接，输出端分别与稳压电路相关部分及负压提供电路的各电源输入端。稳压电路各个稳压模块的稳压输出端分别接到传感器、微处理器、数/模转换器、OLED模块相应的电压输入端。
如图三所示本实用新型的数字式水准仪的电路接线图，包括传感器信号输入所述的角度(倾角)传感器是采用国家863计划成果的“膜电位倾角传感器”专利产品，该传感器可精确地、灵敏地将火炮仰角变化转换成电信号。
传感器的输出引线2-1中红线为电源正端、黑线为电源负端、黄线为信号输出端。传感器输出的电信号，经过一级RC滤波，与模/数转换器相连接。
微处理器4-1高性能，低功耗的单片机(型号MSP430F135)模/数转换器4-3为高精度的24位的串行输出式(型号MAX1244)，其Ainp与传感器信号输出端相连接，GND、Ainn/Vrefn端接地，AVDD/Vrefp端接5V电源，DVDD端接触3V电源，CLK、SCLK、DRDY端分别与微处理器的P5.4/MCLK、P2.0/ACLK、P2.1/TAINCLK引脚相连接。
稳压电路包括5V稳压电路4-5-1，3V稳压电路4-5-2。5稳压电路由开关电源输出的电压输出端与高精度的稳压集成芯片(型号MAX6035)的Vin端相连，Vout端输出精准的+5V电压，输出到模数转换器和传感器的电源正端。3稳压电路由高精度的3稳压集成芯片(型号TPS77030)完成。其输入端Vin接开关电源的输出端，输出端Vout与微处理器、模数转换器、OLED模块相应的电源引脚相连。
开关电源电路4-2是由一集成芯片(型号MAX639ESA)和功率电感、二极管、稳压管构成，9伏电源的正极接芯片的V+端，GND和VFB端经二极管接地。SHND接电源正极、同时接兆欧级的电阻至地。LX输出端与功率电感相接，VOUT端与功率电感串联输出，分别接至稳压电路的各个模块及负压提供电路的电源输入端。
存储电路4-8是由一片存储芯片(型号24LC64)组成，其A0、A1、A2、VSS、WP端口与接地。SCL、SDA通过上接电阻分别与微处理器的P1.3/TA2、P1.4/SMCLK相连接。
I/O接口电路4-9由微处理器的TDI/TDO、TDI、TMS、TCK、RST/NMI引脚端引出组成，作为微处理器的程序写入与擦除的接口。
负压提供电路4-4由集成电路芯片(型号SCI7661)组成，CAP1+和CAP1-，CAP2+和CAP2-，VI和VO之间分别接-10uF的钽电容，OSC2、OSC1间接一兆欧级的震荡电阻。由VO端输出两倍于输入电压的负电压。
轻触开关控制电路4-6由CD4013的两路D触发器、二级管，三极管组成一个控制开关。
OLED显示模块所述的OLED显示模块包括自带的控制电路和OLED屏，控制器型号为SSD1301；OLED显示模块共36个引脚5-1，先进的有机发光二级管技术研制出的汉字图形显示模块，显示效果好、使用简便。
如图二所示本实用新型的数字式水准仪的外形是一个长方体的金属框3。表面漆军绿色。正面安装有带薄膜开关的面膜板，面膜板上有图示的3-2按键和3-1OLED显示窗口，其3-3下表面为高度水平的工作基准面。
本实用新型的数字式水准仪，其操作方法如下它通过电源开关接通电源，将数字式水准仪的工作基准面顺着火炮炮管轴线紧贴，按下键盘的电源开关，启动水准仪即可对炮管的仰角进行测量等工作。同时可以通过密位和角度按键，实现密位、角度的互换显示。它具有高灵敏度、宽动态范围、耐恶劣环境、性有稳定、准确性高、结构简单、成本低、操作使用方便等优点。
权利要求1.一种数字式水准仪，其特征在于所述的数字式水准仪是包括由角度(倾角)传感器、集成微处理器及模/数转换单元电路、电量控制、存储、显示等单元电路以及一些控制、处理单元电路的PCB板、OLED显示模板、带薄膜开关的面膜板、底部高精度水平的长方体金属外壳。
2.如权利要求1所述的数字式水准仪，其特征在于所述的PCB板集成了微处理器，综合处理数字式水准仪的各种功能、模/数转换电路，其输入端与角度(倾角)传感器的信号输出端相连，将传感器输出的模拟信号转换成数字信号，输出端与微处理器相连、电量监控单元，其输入端与中源相连接，经微处理器处理，精确监控电源、键盘模块，其输出端与微处理器相连接，输出与面膜板相连接存储单元电路与微处理器相连，存储系统的初始化数据；负压提供电路，提供OLED显示模块所需的负电压。
3.如权利要求1所述的数字式水准仪，其特征在于所述的OLED模块包括其自带的控制电路和OLED屏，其输入端与微处理器相连，将信息实时显示；整个控制电路采用微形封装，使得体积少；OLED屏是利用有机发光二极管技术制成，是一种全视角、耐高低温、适合全天候观察的汉字图形显示屏。
4.如权利要求1所述的数字式水准仪，其特征在于所述的长方体金属外壳，表面为军绿色漆，底部为高度水平有不锈钢板；所述的带薄膜开关的面膜板，作为数字式水准仪的键盘，附有六芯排线和四个按键，且其内表面具有很强的黏糊能力。
5.如权利要求2所述的数字式水准仪，其特征在于所述的PCB板还集成了稳压单元电路，它为数字式水准仪提供精准的电源基准，包括开关电源电路、5V稳压电路、3V稳压电路单元；开关电源电路其输入端与电源端相连接，输出端与5V稳压电路单元的输入端相连；5V稳压电路的输出端分别与各模块的功率端口相连接；3V稳压电路的输入端接5V稳压电路的输出端，输出端与微处理器及其它需要的模块相连接。
6.如权利要求1所述的数字式水准仪，其特征在于所述的PCB板还集成了I/O接口电路，对微处理器进行程序擦写。
7.如权利要求1、2、3、4、5、6、所述的数字式水准仪，其特征在于所述的PCB板还集成了一个电源轻触开关控制电路。该控制电路可有效的减少电源的开、关对整个系统的影响。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6、所述的数字式水准仪，其特征在于所述的PCB板还集成了一个精准的负电压提供电路，该电路为OLED显示模块提供所需有负电压，确保OLED模块能正常工作。
9.如权利要求1所述的数字式水准仪，其特征在于所述的角度(倾角)传感器是一种利用重力对流体的作用引起膜电位变化的原理制成惯性传感器。
10.如权利要求1所述的数字式水准仪，其特征在于存储单元电路采用EEROM存储芯片，存储水准仪及微处理器所需的初始化数据，其输入端与微处理器直接相连接。
专利摘要一种数字式水准仪，安装于火炮炮身。包括角度(倾角)传感器、OLED模块、微处理器、以及以下单元电路模/数转换电路、电量监测单元、键盘模块、稳压单元电路、存储单元电路、I/O接口电路。微处理器与相关单元电路，集成在PCB板上。角度(倾角)传感器、PCB板、OLED模块都封装于一个表面漆军绿色、前表面带有薄膜开关的面膜板且基部水平的长方体金属外壳内。本实用新型的各项技术指标，性价比较现行技术均有数倍的提高，便于快速调整火炮炮管射角，便于安装、易使用。
文档编号G01D5/12GK2760507SQ200420069288
公开日2006年2月22日 申请日期2004年11月29日 优先权日2004年11月29日
发明者周业华 申请人:周业华