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一种通用的机械定时器的测试方法

阅读：537发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种通用的机械定时器的测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种通用的机械定时器的测试方法，包括以下步骤：1)在被测机械定时器的摆轮的一端使用光纤发生器照射，在其另一端通过光纤传感器采集，得到光束穿过摆轮的后转换成的脉冲信号；2)将采集到的脉冲信号传输给MCU，其中，MCU为微控制单元或者单片机；3)MCU对脉冲信号进行计数处理，得到摆轮的摆动角度和对应的测量时间，通过显示器显示并存入MCU的存储器。本发明基于长时间对机械定时器的结构的研究和反复的测试，提出了一种通用的机械定时器的测试方法，其用于测试各类机械定时器的性能指标。本发明不仅为各种类型机械定时器的性能测试提供了一个有效的方法，而且可以准确的测量机械定时器的定时时间，并将定时时间显示出来。，下面是一种通用的机械定时器的测试方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种通用的机械定时器的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在被测机械定时器的摆轮(1)的一端使用光纤发生器(2)照射，在其另一端通过光纤传感器(3)采集，得到光束穿过摆轮(1)的后转换成的脉冲信号；

2)将采集到的脉冲信号传输给MCU，其中，MCU为微控制单元或者单片机；

3)MCU对脉冲信号进行计数处理，得到摆轮(1)的摆动角度和对应的测量时间，通过显示器显示并存入MCU的存储器。

2.根据权利要求1所述的一种通用的机械定时器的测试方法，其特征在于，步骤

1)中，光纤发射器(2)采用欧姆龙OMRON E3X-DZ21-S2M；光纤传感器(3)采用欧姆龙OMRONE3X-DZ21-S2M。

3.根据权利要求1所述的一种通用的机械定时器的测试方法，其特征在于，步骤2)中，MCU采用德州仪器TI MSP430。

4.根据权利要求1所述的一种通用的机械定时器的测试方法，其特征在于，步骤3)中，显示器为液晶显示器。

说明书全文

一种通用的机械定时器的测试方法

【技术领域】

[0001] 本发明属于机械定时器测试的技术领域，具体涉及一种通用的机械定时器的测试方法。【背景技术】

[0002] 尽管电子定时器已发明多年，但机械定时器仍因其可靠性高、价格低廉、操作方便、维修简单等诸多的优点仍广泛使用。机械定时器广泛的应用在各种设备中，如洗衣机、电风扇、微波炉、电暖气等家用电器中，用来设定设备的运行时间等；除此之外机械定时器因其不会受电磁干扰的特性，被广泛的使用在军事设备中，如炮弹、炸弹里面的定时器，特别是现代战争中电磁脉冲炸弹的使用，会使得某些设备会瞬间失效，机械定时器因此固有的特性，根本不受电磁干扰的影响，因此仍然被广泛使用在军事上。

[0003] 定时时间的精确性是机械定时器最重要的性能参数，然而机械定时器的定时时间的精确性确不易测量。机械定时器实质是一个钟表机构，定时时间就对应着指针转过多少角度，然而这个角度的测量没有一个通用的简单易行的方法。

[0004] 特别的，机械定时器的参数各异、结构多样，有定时时间为一分钟的，有定时时间为二十四小时的，因此很多的测试系统只是针对某一种类型的机械定时器可测量，换为另外一种型号的定时器，测试系统就无法使用，这也给生产厂家购买测试设备带来了额外的成本。

[0005] 一些老的机械定时器测试系统大量的使用模拟电路、分立器件，不但造价高昂、易出故障，测量精度还不高。

[0006] 基于以上原因，迫切的需要一种通用的机械定时器的测试方法，使得各个定时器生产厂家都可以很容易的测量定时器的性能指标。【发明内容】

[0007] 本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供了一种通用的机械定时器的测试方法，该测试方法在深入研究机械定时器结构的基础上，提出了通过测量机械定时器的摆轮摆动次数来测量定时时间的方法。

[0008] 为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

[0009] 一种通用的机械定时器的测试方法，包括以下步骤：

[0010] 1)在被测机械定时器的摆轮的一端使用光纤发生器照射，在其另一端通过光纤传感器采集，得到光束穿过摆轮的后转换成的脉冲信号；

[0011] 2)将采集到的脉冲信号传输给MCU，其中，MCU为微控制单元或者单片机；

[0012] 3)MCU对脉冲信号进行计数处理，得到摆轮的摆动角度和对应的测量时间，通过显示器显示并存入MCU的存储器。

[0013] 本发明进一步改进在于，步骤1)中，光纤发射器采用欧姆龙OMRON E3X-DZ21-S2M；光纤传感器采用欧姆龙OMRON E3X-DZ21-S2M。

[0014] 本发明进一步改进在于，步骤2)中，MCU采用德州仪器TI MSP430。

[0015] 本发明进一步改进在于，步骤3)中，显示器为液晶显示器。

[0016] 相对于现有技术，本发明一种通用的机械定时器的测试方法，具有如下的技术效果：

[0017] 1、提出通过测量定时器摆轮摆动次数来确定定时时间，本发明思路新颖，精确度高，从测试方法上比以往方法提高至少一个数量级；

[0018] 2、整个测试系统实现容易，测试人员使用起来方便直观，系统通用性高、可扩展性强；

[0019] 3、整个测试系统测量时间精度达到0.001s，每次测试连续工作时间不低于48小时，平均无故障工作时间15天，测试系统稳定、抗干扰能力强。【附图说明】

[0020] 图1为本发明一种通用的机械定时器的测试方法的示意图；

[0021] 图2为本发明系统硬件结构图；

[0022] 图3为本发明系统软件结构图；

[0023] 图4为本发明系统程序流程图。【具体实施方式】

[0024] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0025] 参见图1，本发明一种通用的机械定时器的测试方法，用于准确的测量机械定时器的定时时间，并将定时时间显示出来以及和使用RS232和上位机通信，包括以下步骤：

[0026] 1)在被测机械定时器的摆轮1的一端使用光纤发生器2照射，在其另一端通过光纤传感器3采集，得到光束穿过摆轮1的后转换成的脉冲信号；其中，光纤发射器2采用欧姆龙OMRON E3X-DZ21-S2M；光纤传感器3采用欧姆龙OMRON E3X-DZ21-S2M。

[0027] 2)将采集到的脉冲信号传输给MCU，其中，MCU为微控制单元或者单片机，其采用德州仪器TI MSP430。

[0028] 3)MCU对脉冲信号进行计数处理，得到摆轮1的摆动角度和对应的测量时间，通过液晶显示器显示并存入MCU的存储器。

[0029] 具体来说，本发明包括以下步骤：

[0030] 第一步，系统的机械部分定位设计。为了避免了测量中震动所带来的误差，定时器机械器件定位必须准确。因为系统是对摆轮1的摆动进行测量，而摆轮1的尺寸相对来说比较小，定位不准会带来严重的测量误差。准对不同的不同形状定时器件的选择合适的固定装置，使得固定装置结实可靠并且不和器件旋转轴相接触。

[0031] 第二步，根据测试系统的输入输出量以及主要被控对象搭建嵌入式开发测试硬件平台。输入量是摆轮1摆动的次数，输出量是定时器时间测试结果，主要被控对象是光纤穿过摆轮1摆动后转换成的脉冲信号。将采集到的的脉冲信号送往MCU，由MCU对这些脉冲信号进行计数处理之后得到角度和测量时间并且显示到LCD(液晶显示器)上。最后通过按键进行控制整个系统的开始、停止和参数显示。其中，MCU(Micro Control Unit)为微控制单元或者单片机。

[0032] 第三步，根据测试系统的测试流程和控制策略编写嵌入式开发测试软件。系统的软件设计分为两大部分，测试仪的嵌入式软件部分和上位机软件。其中测试仪的嵌入式软件部分包括硬件驱动程序的设计、人机交互界面设计(记录、显示和监控系统状态)、主程序的设计(系统控制执行流程和思路方法)。驱动程序用于相应器件的功能实现，如LCD显示驱动程序，人机交互界面的程序使得工人便于操作，更加的人性化；人机交互界面设计则可以很好地记录、显示和监控系统状态；而主程序是为了实现系统的整个功能。通过上位机软件，可以方便的进行参数设置，观察测试结果，进行数据分析，以及图形化显示；

[0033] 进一步具体来说，本法明包括以下步骤：

[0034] 第一步，转化测量对象。在深入研究机械定时器结构的基础上，提出通过测量定时器的摆轮摆动次数来测量定时时间的方法。所有定时机构即是钟表机构，定时器的转轴转过一度对应固定的摆轮摆动次数，进而可以通过测量摆轮摆动次数来确定转轴转过的角度，这样就能方便的测量定时时间。

[0035] 振动机构主要由摆轮、摆轴、游丝、快慢针等组成。摆轮受外力会偏离其平衡位置开始摆动，这时游丝便被扭转而产生恢复力矩，这就是机械钟表在运转时重复循环工作的原理。

[0036] 第二步，搭建MCU嵌入式硬件系统平台，测量出定时时间。测量系统中的“开始”按键按下后，定时器的锁定装置解除，摆轮开始摆动，按下按键的同时开始对摆轮摆动次数计数，并开始计时，当定时器转动到测量角度，即摆轮摆过一定的次数，也就是计数达到某个后，停止计数，并停止计时，此时的时间即是需要测量的定时时间。

[0037] ●系统硬件结构图

[0038] 参见图2，系统的整体硬件结构包括电子部分和机械部分。

[0039] 系统的硬件主要包括两部分，机械部分和电子部分。机械部分主要是定时器夹具，用来固定机械定时器，实现器件的定位和动力器件的安装，使得定时器可稳定的测量。

[0040] MCU：电子部分以MCU为核心，MCU中是系统的程序，所有的功能都是通过MCU的处理运算来实现的，主要包括参数的设置和记录、对定时器摆轮摆动次数的计数、把摆动次数处理成定时时间、LCD显示的驱动以及串口通讯；

[0041] 电源：电源部分则是负责给整个系统供电，提供5V和12V电压；

[0042] 信号采集：使用较强光量的光束打到某个位置，摆轮摆动到这个位置时必然会影响反射光线的光强，因此可以通过测量反射光的强度来确定摆轮摆动的次数，在本发明中，我们提出了用高速反射型光纤来测量摆轮的摆动。因此，光纤传感器用来实现摆轮摆动信号的采集，并把采集的信号转换成脉冲信号，方便MCU的处理；

[0043] 电磁铁：通过电磁铁的动作，解除定时器件的锁定，摆轮开始摆动，才能开始测量；

[0044] 串口：通过上位机实现参数的设置和修改，提高系统的通用性和扩展性；

[0045] LCD：显示测量结果及相应的参数；

[0046] 按键：对整个测量过程进行控制；

[0047] 系统的工作流程：定时器件安放在工作台上后，按下开始测量的按键后，电磁铁动作解除定时器件的锁定，定时器件的摆轮开始摆动，光纤对摆轮进行测量把摆轮的摆动转换成脉冲，把脉冲送往MCU，则MCU对这些脉冲进行计数处理，得到角度和测量时间，角度和测量时间会实时的显示在LCD上，而整个系统的工作都可以通过按键进行控制，包括开始、停止和参数显示都可以通过按键控制。

[0048] 第三步，搭建嵌入式软件系统，记录测量得到的定时时间。首先进行系统的初始化，(包括系统时钟的初始化，I/O口的初始化，串口的初始化，LCD显示的初始化以及定时器参数的初始化)。定时器参数是存储在Flash中的。初始化完成之后，通过测量摆轮摆动次数，对摆动次数计数的同时进行计时，这样就记录了测量得到的定时时间。

[0049] ●系统软件结构图

[0050] 参见图3，系统的软件分为两大部分，包括硬件驱动程序和主程序。驱动程序用于实现器件相应的功能，包括Flash驱动、串口驱动、液晶驱动。而主程序是为了实现系统的整个功能。

[0051] ●系统程序流程图

[0052] 参见图4，系统的整体程序流程图：

[0053] 首先是进行初始化，这其中包括系统时钟的初始化，I/O口的初始化，串口的初始化，LCD显示的初始化以及一些参数的初始化；

[0054] 接着就是在LCD上显示相应的固定字符。然后读取Flash中的值，并进行计算得出系统设置的参数。参数包括测量角度和定时器的每度脉冲数；

[0055] 然后开全局中断。系统进入while(1)循环，首先检测是否有参数从串口传入，若有就写入Flash中，然后再读出来，并计算参数。参数由Flash中读出；

[0056] 然后检测“开始”按键是否按下，若按下该按键，程序进入相应的按键处理程序。

[0057] 参见图4，系统的按键处理程序流程图：

[0058] 首先是对计数器进行初始化，然后初始化测量时间，接着LCD上显示相应的参数，然后再启动电磁铁，电磁铁会击打测量器件，定时器的摆轮开始摆动，计数器开始计数，MCU的定时器启动，开始计时，到达相应的测量角度的时候，就读取相应的时间值，得到测量时间；

[0059] 在开始按键处理程序启动计数器和定时器后，由于计数器和定时器是系统硬件中断，因此程序会并行运行其它的处理程序。接着就是检测“取消”按键是否按下，若按下舍弃当前测量结果。检测“设置”按键是否按下，若按下切换显示。最后是显示更新程序，该部分实时动态的更新LCD上的时间及角度的值。整个程序是放在while(1)循环里面会反复的执行。

[0060] 第四步，得到定时时间后，并将其显示在LCD上，方便测量人员观察测量结果；在未进行测量时，可以设置定时器的各个参数及测量的参数，设置是通过系统通过RS232和上位机连接后，通过上位机软件进行设置的。

[0061] 针对定时器件的摆轮进行测量，定时器指针转过1度，摆件的摆动次数大概为41次(不同设备定时器指针角度对应的摆件摆动次数各不相同)，通过精确测量摆轮震动的次数，就可以得到指针转过的精确角度，这样从原理上来说该测试系统的精度就比原有系统大大提高。这是我们设计中的一个关键创新点。

[0062] 综上所述，非标定时测试系统的参数及性能特点如下：

[0063] 测量时间精度达到0.001s(显示结果精确到小数点后两位)；连续工作时间不低于48小时；平均无故障工作时间15天；采样新型光电传感器重新设计检测系统，该传感器为OMRON高精度光纤传感器，采用智能信号调理技术，使得光纤反射强度不同使，系统依旧可以得到完美的测试结果；重新设计机械辅具，易于放置定时器件，测试系统动力来源采用微型电磁铁器件，可以在一定行程内实现1kg的推力，并且结构简单，维护方便；采用新型16位嵌入式系统实现系统控制逻辑，并对检测环节进行重新设计，检测精度得到很大提高，检测结果的重复性良好；采用集成电源供电，系统中还采用多种隔离方式对信号进行隔离保护，避免因外界环境导致的系统性能下降；采用240*128的LCD液晶显示方式，实验结果用中文在液晶上进行输出显示，直观且方便，同时提供多种参数信息；系统设置采用串口通讯方式进行，方便快捷且安全可靠；配套上位机软件，可进行参数设置，数据分析，具有图形化曲线显示；单或双角度的定时时间测量；多组测量数据的显示，并可查询历史测量数据；
数据分析功能；240*128的LCD显示，显示界面更加人性化；操作方便，简单易用；体积大大减小，结构更紧凑；低功耗；稳定性高。

标题	发布/更新时间	阅读量
石英钟式定时器机芯-专利编号CN106773609A	2020-05-11	1034
六端子定时器-专利编号CN201171017Y	2020-05-13	557
定时器-专利编号CN201171018Y	2020-05-11	663
定时器-专利编号CN2352978Y	2020-05-11	308
洗涤定时器-专利编号CN2338873Y	2020-05-12	190
全塑定时器-专利编号CN2265554Y	2020-05-12	976
时效定时器-专利编号CN2125156U	2020-05-13	694
静音定时器-专利编号CN2347262Y	2020-05-12	960
仿声定时器-专利编号CN2347194Y	2020-05-13	652
定时器-专利编号CN2201690Y	2020-05-11	676

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