[实用新型]一种便携式无线测力仪

权利要求书

1.一种便携式无线测力仪，包含控制盒(1)，其特征在于：在所述控制盒(1)内部封装有PCB板(2)，在所述PCB板(2)上设有主控模块(3)、5V转3.3V电平转换模块(4)、ADC模块(5)、力值信号采集模块(6)、蓝牙模块(7)、按键控制与电源管理模块(8)、系统工作状态指示灯模块(9)、电池电量采集与电压监测模块(10)、8.4V锂电池充电模块(11)、5V转10V升压模块(12)、3.3V供电模块(13)及5V供电模块(14)；

在所述控制盒(1)外壁上嵌设有USB充电接口(15)、RS232-DB9接头(16)及电源开关键(17)；

在所述控制盒(1)背面嵌设有电池盒(18)，在所述电池盒(18)内设有两颗串联的3.7V可充电锂电池(19)，所述两颗串联的3.7V可充电锂电池(19)的正极端和负极端对应与所述电池盒(18)内设置的电池正极端子及电池负极端子接触；

所述主控模块(3)分别与所述5V转3.3V电平转换模块(4)、蓝牙模块(7)、按键控制与电源管理模块(8)、系统工作状态指示灯模块(9)及电池电量采集与电压监测模块(10)连接，所述5V转3.3V电平转换模块(4)与所述ADC模块(5)连接，所述ADC模块(5)与所述力值信号采集模块(6)连接，所述力值信号采集模块(6)与所述RS232-DB9接头(16)连接；

所述电池盒(18)的电池正极端子还分别与所述按键控制与电源管理模块(8)、电池电量采集与电压监测模块(10)及8.4V锂电池充电模块(11)连接，所述8.4V锂电池充电模块(11)与所述5V转10V升压模块(12)连接，所述5V转10V升压模块(12)与所述USB充电接口(15)连接；

所述按键控制与电源管理模块(8)还分别与所述电源开关键(17)、3.3V供电模块(13)及5V供电模块(14)连接；

所述3.3V供电模块(13)分别与所述主控模块(3)及蓝牙模块(7)连接；

所述5V供电模块(14)分别与所述ADC模块(5)及力值信号采集模块(6)连接。

2.根据权利要求1所述的便携式无线测力仪，其特征在于：所述主控模块(3)由集成电路U5构成；

所述5V转3.3V电平转换模块(4)由集成电路U6构成；

所述ADC模块(5)由集成电路U7构成；

所述力值信号采集模块(6)由端口P1、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电容C32、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、运算放大器U8及运算放大器U9连接构成；

所述蓝牙模块(7)由集成电路U10、电阻R24及发光二极管D7连接构成；

所述按键控制与电源管理模块(8)由插座JP1、二极管D1、二极管D2、二极管D3、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电源开关管Q1、三极管Q2连接构成；

所述系统工作状态指示灯模块(9)由发光二极管D8、发光二极管D9、电阻R25及电阻R26连接构成；

所述电池电量采集与电压监测模块(10)由电阻R14、电阻R15、电阻R16及三极管Q5连接构成；

所述8.4V锂电池充电模块(11)由二极管D4、发光二极管D5、电阻R6、电阻RS、电阻R8、电阻R13、电容C11、电容C17、电容CT1、电容C19、三极管Q3、三极管Q4及集成电路U2连接构成；

所述5V转10V升压模块(12)由二极管D6、电感L1、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、集成电路U1、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C18、电容C20及电容C21连接构成；

所述3.3V供电模块(13)由电容C3、电容C4、电容C5、电容C6及集成电路U3连接构成；

所述5V供电模块(14)由电容C7、电容C8、电容C9、电容C10及集成电路U4连接构成；

其中，集成电路U5的引脚1为NRST引脚，集成电路U5的引脚28为SWIM引脚，集成电路U5的引脚4为电池电压输入引脚BAT_SIG接电池电量采集与电压监测模块(10)中三极管Q5的发射极,集成电路U5的引脚6为VSS/REF-引脚数字接地，集成电路U5的引脚7为VDD/REF+引脚接3.3V供电模块(13)输出的MCU_3V3信号,集成电路U5的引脚10为红色指示灯控制引脚RED_LED接系统工作状态指示灯模块(9)中的电阻R25输出端，集成电路U5的引脚11为绿色指示灯控制引脚GREEN_LED接系统工作状态指示灯模块(9)中的电阻R26输出端，集成电路U5的引脚12为蓝牙唤醒控制引脚WAKE_SLEEP接蓝牙模块(7)中集成电路U10的引脚5，集成电路U5的引脚13为蓝牙数据接收状态检测引脚APP_DATA_REV接集成电路U10的引脚4，集成电路U5的引脚14为蓝牙模式控制引脚GFG_MODE接集成电路U10的引脚3，集成电路U5的引脚15为蓝牙输出状态检测引脚CON_STATE通过电阻R24、发光二极管D7接入集成电路U10的引脚1，集成电路U10的引脚16为PWR_KEY引脚接按键控制与电源管理模块(8)中二极管D2的阳极，集成电路U10的引脚17为PWR_CTR引脚接按键控制与电源管理模块(8)中电阻R5输入端，集成电路U5的引脚18为SPI数据输入引脚MOSI接集成电路U6的引脚3，集成电路U5的引脚19为SPI数据输出引脚MISO接集成电路U6的引脚4，集成电路U5的引脚20为SPI时钟引脚SCK接集成电路U6的引脚5，集成电路U5的引脚21为BAT_SIG_CTR引脚接电池电量采集与电压监测模块(10)中电阻R16的输入端，集成电路U5的引脚23为RXD引脚接蓝牙模块(7)中集成电路U10的引脚9，集成电路U5的引脚24为TXD引脚接蓝牙模块(7)中集成电路U10的引脚10；

其中，集成电路U10的引脚2、引脚7均接MCU_3V3信号，集成电路U10的引脚8数字接地；

其中，集成电路U6的引脚1、引脚8均接MCU_3V3信号，集成电路U6的引脚7模拟接地，集成电路U6的引脚10接集成电路U7的引脚13，集成电路U6的引脚11接集成电路U7的引脚12，集成电路U6的引脚12接集成电路U7的引脚7，集成电路U6的引脚14接AD_5V信号；

其中，力值信号采集模块(6)中端口P1的引脚1为拉压力传感器的正激励电源端，端口P1的引脚2为拉压力传感器的负激励电源端，端口P1的引脚5为拉压力传感器的屏蔽端，端口P1的引脚3及引脚4为拉压力传感器的两路差分信号输出端，端口P1的引脚3通过电阻R19输出信号AIN_P，信号AIN_P接运算放大器U8的引脚3，端口P1的引脚4通过电阻20输出信号AIN_N,信号AIN_N接运算放大器U9的引脚3，端口P1的引脚2和引脚3均还分别通过三个并联的电容C33、电容C34及电容C35模拟接地，运算放大器U8的引脚2通过电阻R17、电阻R18输出差分信号AOUT_N，运算放大器U9的引脚2通过电阻R22、电阻R23输出差分信号AOUT_P；

其中，集成电路U7的引脚1、引脚4、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚14及引脚16均模拟接地，集成电路U7的引脚2为VCC引脚接5V供电模块(14)输出的AD_5V信号，集成电路U7的引脚3为REF+引脚接VREF,集成电路U7的引脚4为REF-引脚，集成电路U7的引脚5为IN+引脚接力值信号采集模块(6)输出的差分信号AOUT_P，集成电路U7的引脚5为IN-引脚接力值信号采集模块(6)输出的差分信号AOUT_N，电阻R17与电阻R18串联，电阻R22与电阻R23串联,电阻R17的两端还分别与电阻R21一端及运算放大器U8的引脚6连接，电阻R22的两端还分别与电阻R21另一端及运算放大器U9的引脚6数字连接，电阻R18还通过电容C32接地，电阻R23还通过电容C36数字接地，运算放大器U8及运算放大器U9的引脚7均接5V供电模块的输出信号AD_5V,运算放大器U8及运算放大器U9的引脚4均数字接地；

其中，按键控制与电源管理模块(8)中二极管D2的阴极接插座JP1输入端，插座JP1输出端接地，二极管D1阳极接电池盒(18)的电池正极端输出信号8.4V，二极管D1阴极分别与电源开关管Q1的S极及电阻R3一端连接，电阻R3另一端分别与电源开关管Q1的G极、二极管D3的阳极及三极管Q2的集电极连接，二极管D3的阴极接插座JP1输入端，电源开关管Q1的D极输出信号POWER_OUT，三极管Q2的基极与电阻R5输出端连接，三极管Q2的发射极通过电阻R4接地；

其中，系统工作状态指示灯模块(9)中的电阻R25输入端接发光二极管D8的阴极，电阻R26输入端接发光二极管D9的阴极，发光二极管D8的阳极与发光二极管D9的阳极并接MCU_3V3；

其中，电池电量采集与电压监测模块(10)中电阻R16的输出端接三极管Q5的基极，电阻R14的输入端接电池盒(18)的电池正极端8.4V，电阻R14的输出端接三极管Q5的集电极，三极管Q5的发电极还通过电阻R15接地；

其中，集成电路U2的引脚1接电池盒(18)的电池正极端8.4V，集成电路U2的引脚7通过电阻R6、发光二极管D5接集成电路U2的引脚2，集成电路U2的引脚7还通过电容C17接三极管Q4的基极及集成电路U2的引脚6，集成电路U2的引脚7还通过电阻R8接三极管Q4的发射极及三极管Q3的基极，集成电路U2的引脚7还通过电阻RS1接三极管Q4的发射极及集成电路U2的引脚8，集成电路U2的引脚7还通过电容C11接地，集成电路U2的引脚7还通过二极管D4接5V转10V升压模块(12)输出端VCC_9V，集成电路U2的引脚3、引脚4及引脚5均接地，且集成电路U2的引脚3通过电容C17接地，集成电路U2的引脚5通过电阻R13接地，三极管Q3的集电极接电池盒(18)的电池正极端，三极管Q3的集电极还通过电容C19接地，集电极接电池盒(18)的电池负极端以及三极管Q4的集电极均接地；

其中，集成电路U1的引脚1通过电阻R9与集成电路U1的引脚11连接，集成电路U1的引脚10通过电容C16与集成电路U1的引脚11连接，集成电路U1的引脚11分别通过电感L1接集成电路U1的引脚7和引脚9，集成电路U1的引脚11还通过电感L1、电容C14接地，集成电路U1的引脚11还通过电感L1、二极管D6接5V，5V接USB充电接口(15)，集成电路U1的引脚2通过电容C20接地，集成电路U1的引脚8通过电阻R12接地，集成电路U1的引脚4分别通过电容C18接地和通过电阻R11、电容C21接地，集成电路U1的引脚3分别通过电阻R10接地和通过电阻R7接VCC_9V，电阻R10与电阻R7串联，集成电路U1的引脚6与引脚5之间并接着电容C12、电容C13、电容C15连接，三个并接的电容C12、电容C13、电容C15的一端还接有VCC_9V,另一端还接地；

其中，3.3V供电模块(13)中的电容C3与电容C4并联，电容C5与电容C6并联，电容C3与电容C4的并联输入端接集成电路U3的引脚1及按键控制与电源管理模块(8)中POWER_OUT信号输出端，电容C3与电容C4的并联输出端接集成电路U3的引脚2及电容C5与电容C6的并联输出端，集成电路U3的引脚3接集成电路U3的引脚1，电容C5与电容C6的并联输入端接集成电路U3的引脚5，集成电路U3的引脚5输出信号MCU_3V3,电容C3与电容C4的并联输出端及电容C5与电容C6的并联输出端并联接地；

其中，5V供电模块(14)中的电容C7与电容C8并联，电容C9与电容C10并联，电容C7与电容C8的并联输入端接集成电路U4的引脚2及按键控制与电源管理模块(8)中的POWER_OUT信号输出端，电容C7与电容C8的并联输出端接集成电路U4的引脚4及电容C9与电容C10的并联输出端，集成电路U4的引脚3接集成电路U4的引脚2，电容C9与电容C10的并联输入端接集成电路U4的引脚6，集成电路U4的引脚6输出信号AD_5V，电容C7与电容C8的并联输出端及电容C9与电容C10的并联输出端并联接地。