一种可电子读数的百分表指针及其表盘的制作方法

本发明属于工程数据监测领域，具体涉及一种可电子读数的百分表指针及其配套使用的表盘。

背景技术：

百分表是一种非常重要的计量器具，是一种用来测量物体的形状尺寸和位移变化等机械测量的工具，如圆度、直线度等，也可以运用在土木工程领域用于结构变形的测量。

普通的百分表主要由3个部件组成：表体部分、传动系统和读数装置。读数装置主要包括了指针和表盘。百分表是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动，经过齿轮传动放大，变为指针在表盘上的转动，从而读出被测尺寸的大小。百分表在读数时需要预先读取指针所在位置，待指针旋转结束后，通过目测读取指针转过的刻度线，并乘以0.01，即可到所测量的数值。

普通的百分表在连续测量时需要工程人员持续不断地进行读数操作，费时费工并且读取效率低，容易出现数字读取错误、记录错误等问题，并且读取时间间隔不确定，不能达到定时读取的要求。目前市面上有一些新型的可以电子读数的百分表是依靠测量测杆的上下移动位移量来实现数值自动测量的，并没有经过测微放大机构将位移量进行放大，其精度完全由百分表测杆加工精度决定，当其内部出现机械故障或加工误差时，并不能有效直观地体现出来，给工程人员读数带来一定的数值错误隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可电子读数的百分表指针及其表盘，用来实现百分表读数过程的自动化，并且可以实现人工读数和电子读数同时进行，提高数据准确程度。

实现本发明的技术方案为，设计了一种特殊的百分表的指针（102）形式，该指针（102）侧视时呈直角弯钩形状，指针（102）的长边位于表盘（101）之上，固定在百分表中心转轴上并可随转轴一起转动。在指针（102）的靠近表盘（101）正面的一侧安装2个感光器件，分别为感光器件a（106）和感光器件b（107），两者安装位置的连线垂直于指针（102）。感光器件a（106）和感光器件b（107）的中心距离为窄缝（103）宽度的（1+0.75n）倍（其中n为大于零的自然数）。在指针（102）的靠近表盘（101）背面的一侧安装1个激光器件（105）。在表盘（101）上沿着表盘（101）外缘刻有均匀分布的辐射状精密窄缝（103），窄缝（103）的宽度等于两个相邻窄缝（103）之间的间隙，并且小于百分表最小刻度的0.1倍。在指针（102）转动时，指针（102）上安装的激光器件（105）发射的激光会透过表盘（101）上的窄缝（103），照射到感光器件a（106）和感光器件b（107）上。由于2个感光器件（106）、（107）的安装位置的特点及窄缝（103）的遮挡作用，在指针（102）发生旋转时，2个感光器件（106）、（107）接收到的光强度呈规律性的变化。2个感光器件（106）、（107）将光强度信息转换成电信号，信号识别电路将电信号处理并输出给数据处理系统，数据处理系统识别并统计2个感光器件（106）、（107）所接收到的光强度变化时序和变化次数并计算出指针（102）的旋转方向和指针（102）旋转时所经过的窄缝（103）的数量，从而计算得到指针（102）目前所指示的位置。同时数据处理系统提供与上位机的数据交换接口，将指针（102）目前所指示的位置以数据通讯的方式传输给上位机，以供读数和记录。同时在指针（102）上设置读数窗口（108）以实现人工读数与电子读数进的比，降低错误发生的可能性。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)本发明结合机械式百分表的特点，设计了一种可电子读数的百分表指针及其表盘，能够在实现既有的机械式百分表优点的前提下，同时实现百分表读数过程的完全自动化。可以全天候运行，不仅能节省人工开支，也能减少因人工读数和记录带来的数据误差或错误；

(2)本发明突破了市面上现有的数显百分表的设计形式，从表盘出发，利用表盘作为百分表读数的关键部件，降低数显百分表对测杆加工精度的依赖，提高了测量精度和测量过程中的数据稳定性；

(3)本发明可以替换原有的百分表普通表盘，便捷地实现百分表读数的电子化和自动化，与此同时依然保留了目视读数的功能，用户可以通过目视的方式读取数值、检查百分表电子读数的准确性，降低了百分表电子读数数据错误的可能性，特别适用于一些为专业工程定制的百分表实现可电子化读数。

附图说明

图1为本发明表盘（101）及其相关部件的组装示意图。

图2为本发明的运行示意图。

图3为本发明中指针（102）顺时针旋转时的信号时序图。

图4为本发明中指针（102）逆时针旋转时的信号时序图。

其中，各代号所指部件的名称为：表盘（101）、指针（102）、窄缝（103）、刻度（104）、激光器件（105）、感光器件a（106）、感光器件b（107）、读数窗口（108）。

具体实施方式

结合图1，一种可电子读数的百分表指针及其表盘，其包括：表盘（101）、指针（102）、窄缝（103）、刻度（104）、激光器件（105）、感光器件a（106）、感光器件b（107）和读数窗口（108）。

结合图1、图2、图3和图4，一种可电子读数的百分表指针及其表盘，当本发明中指针（102）顺时针旋转时，表盘（101）上的窄缝（103）与指针（102）及其上安装的激光器件（105）、感光器件a（106）和感光器件b（107）发生相对运行，在图2中体现为窄缝（103）和表盘（101）相对于指针（102）及其上安装的激光器件（105）、感光器件a（106）和感光器件b（107）向右运动。由于感光器件a（106）和感光器件b（107）的安装距离为窄缝（103）宽度的（1+0.75n）倍（其中n为大于零的自然数），由激光器件（105）发生的激光一部分被表盘（101）遮挡住，一部分穿过窄缝（103）照射到感光器件a（106）和感光器件b（107）上，其所接收到的光强度随指针（102）旋转角度变化的曲线如图3中光强度变化图所示，其中横轴为旋转角度，纵轴为接收到的光强度。信号识别电路将感光器件a（106）和感光器件b（107）接收到的光强度信号转换成如图3中信号输出图所示的方波信号，并且感光器件b（107）产生的方波信号的波形超前感光器件a（106）产生的方波信号的波形1/4个相位。同样地，当本发明中指针（102）逆时针旋转时，信号识别电路将感光器件a（106）和感光器件b（107）接收到的光强度信号转换成如图4信号输出图所示的方波信号，并且感光器件b（107）产生的方波信号的波形落后感光器件a（106）产生的方波信号的波形1/4个相位。

结合图2，数据处理系统接收到信号识别电路传输来的带有相位差异的两组方波信号，识别出指针（102）相对于表盘（101）的旋转方向，并记录所接收到的信号脉冲数量。因表盘（101）上沿着外缘刻有的均匀分布的辐射状精密窄缝（103）的数量和距离是固定的，因此数据处理系统通过统计信号脉冲数量，并以指针（102）顺时针旋转方向为脉冲统计增加方向，以指针（102）逆时针旋转方向为脉冲统计减少方向，最终的统计数据即是指针（102）旋转时所经历的窄缝（103）的数量，通过计算可以得到指针（102）此时所指示的数值。数据处理系统中的数据交换接口可以通过通讯线缆连接上位机，使上位机能够通过通讯电缆自动读取指针（102）所指示的数值。

同时，结合图1，使用者可以通过指针（102）上所设置的读数窗口（108）来查看表盘（101）的刻度（104），读取到指针（102）所指示的数值。

以上实施例显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。