基于单片机控制的角度测量装置论文和设计-雷晓平

全文摘要

本实用新型公开了基于单片机控制的角度测量装置，涉及测量工具技术领域，包括电子数显角度尺,电子数显角度尺包括主尺、角度尺和角度传感器，角度传感器设在主尺与角度尺之间以使主尺和角度尺的一端形成铰接，主尺上设有垂直水泡、水平水泡和数字显示器，还包括单片机、步进电机和角度升降装置，单片机和步进电机均安装在主尺内部，步进电机与单片机连接，步进电机的转轴从主尺的侧壁穿出，角度升降装置包括连杆和转动安装在连杆一端的滑块，滑块滑动安装在角度尺的外侧壁上，连杆的另一端固定安装在步进电机的转轴上。本实用新型自动化程度高，方便在一些空间较小或者人为操作不方便的地方测量夹角。

主设计要求

1.基于单片机控制的角度测量装置，包括电子数显角度尺,所述电子数显角度尺包括主尺(1)、角度尺(2)和角度传感器(3)，所述角度传感器(3)设在主尺(1)与角度尺(2)之间以使主尺(1)和角度尺(2)的一端形成铰接，所述主尺(1)上设有垂直水泡(4)、水平水泡(5)和数字显示器(6)，其特征在于：还包括单片机(7)、步进电机(8)和角度升降装置，所述单片机(7)和步进电机(8)均安装在主尺(1)内部，所述步进电机(8)与单片机(7)连接，所述步进电机(8)的转轴从主尺(1)的侧壁穿出，所述角度升降装置包括连杆(9)和转动安装在连杆(9)一端的滑块(10)，所述滑块(10)滑动安装在角度尺(2)的外侧壁上，所述连杆(9)的另一端固定安装在步进电机(8)的转轴上，所述角度尺(2)的上表面上安装有压力传感器(13)，所述压力传感器(13)与单片机(7)信号连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的角度测量装置，其特征在于：所述步进电机(8)的转轴与数字显示器(6)同侧设置，所述角度尺(2)的侧壁上开设有沿角度尺(2)长度方向设置的滑槽(11)，所述滑槽(11)与滑块(10)相匹配，所述滑块(10)滑动安装在滑槽(11)内。

3.根据权利要求2所述的基于单片机控制的角度测量装置，其特征在于：所述滑槽(11)为T形槽。

4.根据权利要求3所述的基于单片机控制的角度测量装置，其特征在于：所述连杆(9)的两端均向角度尺(2)方向弯折形成弯折部，其中一个所述弯折部的端部焊接在步进电机(8)的转轴上，另一个所述弯折部的端部设置有万向球(12)，所述滑块(10)的表面开设有与万向球(12)相匹配的球形槽，所述万向球(12)转动安装在球形槽内。

5.根据权利要求4所述的基于单片机控制的角度测量装置，其特征在于：所述角度尺(2)靠近连杆(9)的侧立面上开设有用于容纳步进电机(8)转轴的弧形槽(14)。

6.根据权利要求5所述的基于单片机控制的角度测量装置，其特征在于：所述主尺(1)内还安装有电源(15)，所述角度传感器(3)、数字显示器(6)、单片机(7)和步进电机(8)均与电源(15)连接。

7.根据权利要求6所述的基于单片机控制的角度测量装置，其特征在于：所述主尺(1)上表面上安装有按键板(16)，所述按键板(16)与单片机(7)连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及测量工具技术领域，尤其涉及基于单片机控制的角度测量装置。

背景技术

目前在房屋装璜、维修、物品安装等作业过程中，对物体之间的夹角度进行测量时通常是采用普通角度尺进行测量，而普通角度尺的精度较低，刻度分度是一般在1度以上，并在测量时是通过肉眼观察来读出角度测量值的，故角度测量误差较大，不能满足测量精度要求较高场合的需要。

申请号为CN200520014845.2的中国实用新型专利公开了一种电子数显角度尺，“包括主尺、角度尺和角度传感器，角度传感器设在主尺与角度尺之间，其中，在主尺上设有水准泡和数字显示器；角度传感器包括支座、支板、轴承、传动轴、信号发射板、信号接收板、传感器和连接盘，其中，支座一端与主尺连接，支板一端固定在支座上，信号接收板固定在支板的另一端，在支板内装有轴承，传动轴装在轴承的轴承孔内，信号发射板与信号接收板连接在一起，在信号发射板与信号接收板之间装有传感器，传感器固定在传动轴上并可随传动轴一起转动，连接盘装在传动轴上，角度尺与连接盘连接；在角度尺上分别设有水准泡观察孔和数字显示器观察孔。工作时，电子数显角度尺将角度尺测量的角度通过传感器将机械转动信号转换为电子信号在液晶屏上以所测量的角度数值显示出来”。虽然上述的电子数显角度尺具有测量精度高，其测量精度为0.2度以上、角度测量误差小，以及可将角度尺测量的角度值在液晶屏上以数值显示出来，消除人为误差的特点，但是，由于上述的电子数显角度尺需要人工手动将主尺和角度尺掰开，使主尺和角度尺与被测夹角的两边接触贴合以后才能测量到夹角度数，在一些空间较小或者人为操作不方便的地方，上述的电子数显角度尺在使用时也会不方便，导致测量的误差较大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供基于单片机控制的角度测量装置，方便在一些空间较小或者人为操作不方便的地方使用。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

基于单片机控制的角度测量装置，包括电子数显角度尺,所述电子数显角度尺包括主尺、角度尺和角度传感器，所述角度传感器设在主尺与角度尺之间以使主尺和角度尺的一端形成铰接，所述主尺上设有垂直水泡、水平水泡和数字显示器，还包括单片机、步进电机和角度升降装置，所述单片机和步进电机均安装在主尺内部，所述步进电机与单片机连接，所述步进电机的转轴从主尺的侧壁穿出，所述角度升降装置包括连杆和转动安装在连杆一端的滑块，所述滑块滑动安装在角度尺的外侧壁上，所述连杆的另一端固定安装在步进电机的转轴上，所述角度尺的上表面上安装有压力传感器，所述压力传感器与单片机信号连接。

进一步，所述步进电机的转轴与数字显示器同侧设置，所述角度尺的侧壁上开设有沿角度尺长度方向设置的滑槽，所述滑槽与滑块相匹配，所述滑块滑动安装在滑槽内。

进一步，所述滑槽为T形槽。

进一步，所述连杆的两端均向角度尺方向弯折形成弯折部，其中一个所述弯折部的端部焊接在步进电机的转轴上，另一个所述弯折部的端部设置有万向球，所述滑块的表面开设有与万向球相匹配的球形槽，所述万向球转动安装在球形槽内。

进一步，所述角度尺靠近连杆的侧立面上开设有用于容纳步进电机转轴的弧形槽。

进一步，所述主尺内还安装有电源，所述角度传感器、数字显示器、单片机和步进电机均与电源连接。

进一步，所述主尺上表面上安装有按键板，所述按键板与单片机连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过单片机控制步进电机转动，步进电机转动时带动连杆转动，从而使得角度尺在滑块的带动下张开，直到角度尺与被测夹角的一边接触贴合以后，步进电机停止转动，即可完成角度测量。

本实用新型自动化程度高，方便在一些空间较小或者人为操作不方便的地方测量夹角，使角度测量更加方便，减小测量误差。

附图说明

图1是本实用新型基于单片机控制的角度测量装置的结构示意图一；

图2是图1中A处的放大结构示意图；

图3是本实用新型基于单片机控制的角度测量装置的结构示意图二；

图4是本实用新型基于单片机控制的角度测量装置的结构示意图三；

其中，主尺1、角度尺2、角度传感器3、垂直水泡4、水平水泡5、数字显示器6、单片机7、步进电机8、连杆9、滑块10、滑槽11、万向球12、压力传感器13、弧形槽14、电源15、按键板16。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明：

如图1-图4所示，本实用新型的基于单片机控制的角度测量装置，包括电子数显角度尺、单片机7、步进电机8和角度升降装置,电子数显角度尺包括主尺1、角度尺2和角度传感器3，角度传感器3设在主尺1与角度尺2之间以使主尺1和角度尺2的一端形成铰接，主尺1上设有垂直水泡4、水平水泡5和数字显示器6，单片机7和步进电机8均安装在主尺1内部，步进电机8与单片机7连接，单片机7用于控制步进电机8的运转，步进电机8的转轴从主尺1的侧壁穿出，角度升降装置包括连杆9和转动安装在连杆9一端的滑块10，滑块10滑动安装在角度尺2的外侧壁上，连杆9的另一端固定安装在步进电机7的转轴上，主尺1内还安装有电源15，角度传感器3、数字显示器6、单片机7和步进电机8均与电源15连接，主尺1上表面上安装有按键板16，按键板16与单片机7连接，在按键板16上设定好步进电机8的启动时间，例如设定10s以后启动步进电机8，在将本实施例的角度测量装置放在要测量的夹角处以后，10s以后单片机7启动步进电机8转动，步进电机8转动时带动连杆9转动，从而使得角度尺2在滑块10的带动下张开，直到角度尺2与被测夹角的一边接触贴合以后，步进电机8停止转动，完成角度测量。角度尺2的上表面上安装有压力传感器13，压力传感器13与单片机7信号连接。当压力传感器13与与被测夹角的一边接触贴合后，压力传感器13将压力转换成数字信号反馈到单片机7中，单片机7接收到压力传感器13的反馈信号后，控制步进电机8停止转动，防止角度测量装置被拿出后步进电机8继续转动，导致角度测量有误差。

具体的，步进电机8的转轴与数字显示器6同侧设置，角度尺2的侧壁上开设有沿角度尺2长度方向设置的滑槽11，滑槽11与滑块10相匹配，滑块10滑动安装在滑槽11内，滑槽11为T形槽。滑块10滑动安装在T形槽内，可以防止滑块10运动的过程中从T形槽内脱落。

连杆9的两端均向角度尺2方向弯折形成弯折部，其中一个弯折部的端部焊接在步进电机8的转轴上，另一个弯折部的端部设置有万向球12，滑块10的表面开设有与万向球12相匹配的球形槽，万向球12转动安装在球形槽内。万向球12使连杆9可以在滑块10内转动。

角度尺2靠近连杆9的侧立面上开设有用于容纳步进电机8转轴的弧形槽14，将主尺1和角度尺2收纳在一起时，步进电机8容纳在弧形槽14内。

本实施例中的基于单片机控制的角度测量装置通过单片机控制步进电机8转动，步进电机8转动时带动连杆9转动，从而使得角度尺2在滑块10的带动下张开，直到角度尺2与被测夹角的一边接触贴合以后，压力传感器13将压力转换成数字信号反馈到单片机7中，单片机7接收到压力传感器13的反馈信号后，控制步进电机8停止转动，防止角度测量装置被拿出后步进电机8继续转动，导致角度测量有误差。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

设计图

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主设计要求

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