技術(shù)研制背景：

本技術(shù)原本是為了解決手卷鋼琴不支持力度的問題而研制發(fā)明的，但本技術(shù)的應(yīng)用意義要遠(yuǎn)大于問題的本身，本技術(shù)在工業(yè)檢測(cè)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)，航天航空等領(lǐng)域均有不同程度的應(yīng)用意義

技術(shù)內(nèi)容摘要：

本技術(shù)的設(shè)計(jì)原理是將力度的變化經(jīng)過光電感應(yīng)轉(zhuǎn)變成電位的變化，再經(jīng)過比較電路轉(zhuǎn)換成雙光電隔離器電阻開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間差，然后接入鑒別電路而實(shí)現(xiàn)力度測(cè)定。

技術(shù)內(nèi)容：

本力度測(cè)定裝置采用光敏檢測(cè)方法，檢測(cè)裝置和被測(cè)定物無任何機(jī)械接觸，反應(yīng)速度快，在檢測(cè)快速變化作用力方面，比現(xiàn)有技術(shù)更顯獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。本力度測(cè)定裝置主要由彈力部件，光電感應(yīng)電路和比較電路構(gòu)成。本力度測(cè)定裝置有兩種型式，一種直射型，另一種反射型。

圖1是本力度測(cè)定裝置直射型的主視圖，圖2是A-A剖面圖，如圖1，圖2，塑料板1，固定塊2，擋板3構(gòu)成彈力部件。塑料板1下面固定一片擋板3，擋板3的作用是擋住光線，塑料板1和固定塊2固定一起，固定塊2固定在電路板7上。紅外接收管4和紅外發(fā)射管6構(gòu)成光電感應(yīng)電路。紅外接收管4和紅外發(fā)射管6相向焊接在印刷電路板7上，當(dāng)擋板3靜止時(shí)，紅外發(fā)射管6發(fā)射的紅外線直射進(jìn)紅外接收管4，紅外接收管4處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)擋板3下移時(shí)，紅外發(fā)射管6發(fā)射的紅外線被擋住，紅外接收管4處于截止?fàn)顟B(tài)。緩沖墊8硅膠材料，固定在電路板7上，其作用是當(dāng)擋板3下移時(shí)可靠的切斷光線。

圖3是本力度測(cè)定裝置反射型結(jié)構(gòu)示意圖。塑料板9下面粘一片反光紙10，塑料板9和固定塊16固定，固定塊16又與電路板14固定。紅外接收管12和紅外發(fā)射管15焊接在電路板14上，中間間隔一個(gè)擋板11，擋板11固定在電路板14上。紅外發(fā)射管15上傾一定角度，使得紅外發(fā)射管15發(fā)射的紅外線剛好反射到紅外接收管12上。當(dāng)塑料板9靜止時(shí)，紅外發(fā)射管15反射到紅外接收管12的紅外光最強(qiáng)，紅外接收管12

接近于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)塑料板9下移時(shí)，紅外發(fā)射管15反射到紅外接收管12的紅外光減弱直至0，紅外接收管12接近于截止?fàn)顟B(tài)。

圖4是比較電路電路圖，電阻R1,R2,R3,R4,三極管T1,T2,二極管D，光電隔離器OC1，OC2構(gòu)成了比較電路。電源電壓經(jīng)電阻R2加到紅外接收管4，經(jīng)電阻R1加到紅外發(fā)射管6。當(dāng)塑料板1處于靜止時(shí)，紅外接收管4接收到的反射光最強(qiáng)，處于接近飽和導(dǎo)通狀態(tài)，輸出端a電位接近于0。當(dāng)塑料板1下移，直射到紅外接收管4的紅外光線減弱直至0，紅外接收管4阻值隨之增大直至接近截止?fàn)顟B(tài)，輸出端a電位隨之升高直至最大值。由于反向暗電流的存在及電阻R2阻值較大，這個(gè)最大值通常只能達(dá)到電源電壓的三分之二左右。力度越大，塑料板1下移速度就越快，輸出端a電位從0到最大值所用的時(shí)間就越快，因而檢測(cè)輸出端a電位從零升高到最大值之間任意一個(gè)固定值電位差所用的時(shí)間即可確定力度的大小。輸出端a電位經(jīng)過三極管T1和T2組成的射極跟隨輸出到光電隔離器OC1和OC2的輸入端正極。由于電阻R2阻值較大，輸出端a輸出內(nèi)阻相應(yīng)大，不能直接推動(dòng)光電隔離器OC1和OC2工作，三極管T1和T2組成的射極跟隨輸出便起著阻抗變換作用。光電隔離器OC2輸入端負(fù)極經(jīng)電阻R4和二極管D接到電源負(fù)極，而光電隔離器OC1輸入端負(fù)極經(jīng)過電阻R3接到電源負(fù)極，二極管D導(dǎo)通電壓為0.7伏，光電隔離器OC1和OC2輸入端導(dǎo)通電壓均為1.5伏，由電路可以看出，二極管D的存在使得光電隔離器OC2導(dǎo)通電壓要高于光電隔離器OC1導(dǎo)通電壓一個(gè)固定值 0.7伏。串聯(lián)多個(gè)二極管D可以改變這個(gè)固定值。光電隔離器OC1和OC2輸出端相當(dāng)于一個(gè)電阻開關(guān)，工作于導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開關(guān)處于閉合和斷開兩個(gè)狀態(tài)，如圖中虛線所示。由電路可以看出，當(dāng)輸出端電位a由0向最高值升高時(shí)，由于光電隔離器OC2輸入導(dǎo)通電壓比OC1要高出0.7伏，其輸入端導(dǎo)通時(shí)間總是要落后OC1一個(gè)時(shí)間差⊿t，同樣，其輸出端電阻開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間也相應(yīng)落后OC1一個(gè)時(shí)間差⊿t。塑料板1下按力度越大，下移速度就越快，輸出端a電位升高速度越快，光電隔離器OC1和OC2輸入端導(dǎo)通時(shí)間差⊿t就越小，相應(yīng)的，輸出端導(dǎo)通時(shí)間差⊿t就越小。

將光電隔離器OC1和OC2輸出端導(dǎo)通時(shí)間差⊿t輸入鑒別電路，即可計(jì)算出塑料板1下按力度。

審核編輯黃宇