MEASURING APPARATUS, IN PARTICULAR FOR MEASURING TRANSVERSAL AND LONGITUDINAL INCLINATIONS OF A ROAD SURFACE

Abstract: 1. Inclination indicator, especially for measuring the road surface inclination in longitudinal and transverse direction, with an electric inclination sensitive unit (17) which has an hung inclination sensitive pendulum (22), swinging freely in the direction of the inclination indicator and which is connected to an indicating unit (20), characterized in that the inclination sensitive unit (17) comprises a differential transformer (DT), the mobile core of which forms the inclination sensitive pendulum (22), that the primary coils (Tr2 , Tr3 ) of the differential transformer (DT) are supplied by a coil (L1 ) of an additional transformer (Tr1 ) and that the secondary coils (Tr4 , Tr5 ) of the differential transformer (DT) are in connection with other coils (L2 , L4 respectively L3 , L5 ) of the additional transformer (Tr1 ).

Description: Messgerät, insbesondere zum Messen der Fahrbahnneigung in Längs; und Querrichtung Gegenstand der Erfindung ist ein Neigungsmessgerät, dass insbesondere zum Messen der Fahrbahnneigung in Längsund Querrichtung, der Neigung der Fahrbahnkurven, aber daneben auch zum Abmessen von Gleisen, Halterungsgerüsten, Plätzen, Kunstgegenständen oder für das Abmessen von Paneelen bei der Montage verwendbar ist. Momentan erfolgt die Bestimmung der Neigungsverhältnisse von Strassen, Bahnlinien, Plätzen und Kunstgegenständen mittels Nivellierung. Dazu machen zwei, drei Personen Längenmessungen mit einem Messband, anschliessend bestimmen zwei Personen mit Hilfe eines optischen Gerätes den Niveauunterschied der Messpunkte der gemessenen Entfernung durch Messreihen. Aus diesen Daten wird durch Rechnung der Abfall oder Anstieg in Prozent bestimmt. Die Nivellierung besteht also aus einer Datenaufnahme an Ort und Stelle und einer Datenverarbeitung im Büro. In den letzten Jahren sind zwar Vorschläge zur Vervollkommnung der optischen Geräte gemacht worden, z.B. Lasertechnik, hinsichtlich der gesamten Neigungsmessung wird aber auch weiterhin die zeitaufwendige und eine grosse Anzahl an Personen beanspruchende, unfall gefähr- liche Arbeit durchgeführt. Es wären z.B. bei einer in bestimmten Zeitabständen erfolgenden Untersuchung bzw. Kontrolle der Fahrbahnen aus der Sicht der Verkehrstechnik, z.B. entsprechend der internationalen Vorschriften von T.I.R., innerhalb ver hältnismässig kurzer Zeitabständen eine grosse Anzahl von Messungen erforderlich, was mit den bisher bekannten Methoden jedoch kaum durchzuführen ist. Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Neigungsmessgerät zu schaffen, mit dem unter Beseitigung der oben angegebenen Mängel auf einfache Weise viele Messungen schnell durchgeführt werden können. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein mit einer neigungsempfindlichen Einheit ausgestattetes Nei gungsmessgerät geschaffen wird, welches einen Differential Transformator besitzt, dessen beweglicher Kern ein in Richtung der Neigungsmessung frei pendelnd aufgehängtes, neigungsempfindliches Pendel ist, wobei die Primärwindung des Differential-Transformators von einer Windung eines weiteren Transformators gespeist wird, die Sekundärwindungen des Differential-Transformators mit den weiteren Windungen des Transformators in Verbindung stehen und die elektrische neigungsempfindliche Einheit an eine Anzeigeeinheit angeschlossen ist. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Neigungsmessgerätes ist darin zu sehen, dass es für viele Anwendungsgebiete einsetzbar ist. So kann das erfindungsgemässe Neigungsmessgerät beispielsweise für die Berechnung der erforderlichen Asphaltmenge für die Neu- oder Reperaturbeschichtung von StraDen eingesetzt werden. Derartige Berechnungen sind bisher sehr aufwendig und darüberhinaus sehr ungenau, da sehr viele Parameter, wie beispielsweise in Kurven der Krümmungsradius der Strassen und der davon abhängige Oberhöhungsgrad der Kurve und dergleichen, für eine exakte Berechnung zu berücksichtigen sind, die mit Hilfe des erfindungsgemässen Messgerätes allein durch ein Befahren der Strasse automatisch ermittelt werden können. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Nei- gungsmessgerätes sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Messgerätes wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine perspektivischer Ansicht des erfindungs gemässen Neigungsmessgerätes in einem der mög lichen Anwendungsfälle, Fig. 2 das Blockschaltbild des aus Fig. 1 ersichtli chen Neigungsmessgerätes und Fig. 3 den elektrischen Schaltplan des erfindungsge mässen Messgerätes, dass nach Fig. 2 ausgebildet und durch einen Entfernungsmesser ergänzt ist. Aus Fig. 1 ist ein entsprechend der Erfindung ausgebildetes Neigungsmessgerät ersichtlich, das als Ganzes mit 10 bezeichnet ist und auf einem Balken 11 derart befestigt ist, dass die Schwingungsebene eines in Fig. 1 nicht dargestellten Pendels in Längsrichtung des Balkens 11 fällt. Der Balken 11 ist in Richtung eines Pfeiles 12 auf Stützrädern 13 verfahrbar. Die Stützräder 13 sind an den Enden des Balkens 11 angebracht und tragen denselben. Die Entfernung der Stützräder 13 voneinander beträgt im aus Fig. 1 ersichtlichen Fall ca. 5 m. Der Balken 11 ist an einem Vorderteil eines PKW 16 über Stangen 14 und 15 angelenkt. Aus Fig. 2 ist das Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemässen Neigungsmessers 10 ersichtlich, wobei der Neigungsmesser 10 hier aus einer elektrischen, neigungsempfindlichen Einheit 17, einem Verstärker und Umformer 18, einer Anzeigeeinheit 20 und einem an sich bekannten Spannungsstabilisierungsteil 21 besteht. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besitzt die erfindungsgemässe neigungsempfindliche Einheit 17 einen Differential-Transformator DT, dessen Kern als ein in der Neigungsmessebene aufgehängtes Pendel 22 ausgebildet ist. In der Zeichnung ist das Pendel 22 nur schematisch dargestellt. Durch das Pendel 22 ist von Anfang an die vertikale Ebene bzw. die darauf senkrechte Horizontalebene definiert, so dass der Wert der gemessenen Abweichung des Pendels 22 von der horizontalen Ebene (die Neigung) gleich der Abweichung des Pendel 22 von der vertikalen Ebene ist. Die Bestimmung der Abweichung erfolgt mit dem Differential-Transformator DT, in dessen Windungen Tor2, Tor39 Tr4 und Tr5 elektrische Signale induziert werden, deren Grösse zur Abweichung der jeweiligen Lage des als Kern funktionierenden Pendels 22 von der vertikalen Ebene proportional ist. Diese elektrischen Signale steuern, nachdem sie im Verstärker und Umformer 18 verstärkt wurden, die digitale Anzeigeeinheit 20, an der in Prozent die Zahlenwerte der Neigung mit positiven oder negativen Vorzeichen abzulesen sind. Wie aus Fig. 3 ersichtlich bilden die Transistoren T1 und T2 der neigungsempfindlichen Einheit 17 zusammen mit Windungen L2 bzw. L3 eines weiteren Transformators Tor1 einen Transverter, der ein zu der Fortbewegung des Pendels 22 proportionales periodisches Signal abgibt. In einer Windung L1 des Transformators Tri wird eine Sinuswechselspannung induziert, welche die Primärwindungen Tr2 und T r3 des Differential Transformators DT speist. Die Kopplung zwischen den Windungen Tor2 und Tor4 bzw. Tr3 und T r5 des Differential Transformators DT wird von dem beweglichen Pendel 22 ver ändert. Die Spannung in den Sekundärwindungen T r4 und Tr5 ändert sich linear mit der Fortbewegung des Pendels 22 durch die Anderung der induktiven Kopplung. Der stablie Eisenkern der Transformatoren Tor1 und DT ist durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Die am Ausgang der Sekundärwindungen Tor4 und T r5 des Differentila-Transformators DT befindlichen Transistoren T3 bzw. T4 funk tionieren als Amplitudendetektoren Y, d.h. sie funktionieren nur oberhalb eines bestimmten Spannungssignalwertes n Für ihre Sychronisation sorgen die Windungen L4 und L5 des Transformators Trl. Die an dem Kollektor der Transistoren T3 und T4 befindlichen Kondensatoren C4 bzw. C5 dienen zur Einstellung der Resonanz. An den Widerständen R7 und R8 erscheint abhängig vom Neigungswinkel, d.h. je nach speziellem Fall, eine Gleichspannung. Diese Gleichspannung wird auf den Minuseingang einer Verstärkereinheit IC1 des Verstärkers und Umformers 18 gegeben. Der positive Eingang der Verstärkereinheit IC1 sowie der schwebende Eingang eines Analog-Digital Wandlers (A/D-Wandlers) IC2 liegen an einer konstanten 5-Volt-Spannung. Die Verstärkereinheit ICI verstärkt das Spannungssignal auf den erforderlichen Wert, der fUr den A/D-Wandler 1C2 bereits ausreichend ist. Die aus Potentiometern P1 und P2 und einem Widerstand Rlo des Verstärkers und Umformers 18 bestehende Einheit dient zum Einstellen der Nullage und zum Kalibrieren. Die Anzeigeeinheit 20 ist ein an sich bekannter flüssigkristalliner digitaler Anzeiger, an dem die gemessene Neigung in Prozent mit einer Genauigkeit von einem Zehntel-Prozent ablesbar ist. Das Messinterval liegt in diesem Fall zwischen -19,9% und + 19,9%, was den Erfahrungen nach ausreichend ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind Kondensatoren mit C, Widerstände mit R und Potentiometer mit P bezeichnet. Die Stromversorgung wird für den Fall, dass das erfindungsgemässe Neigungsmessgerät an ein Kraftfahrzeug angeschlossen ist, durch die 12-Volt-Gleichspannung des PKW 16 sichergestellt. Die inneren Netzspannungen des Neigungsmessgerätes 10 von 9 und 5 Volt sind stabilisierte Gleichspannungen. Sie werden von an sich bekannten IC3-, 1C4- und IC5-Stabilisatoren bzw. von den analogintegrierten Schaltkreisen des Netzteiles 21 geliefert (siehe Fig. 3). Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Ausführungsform ist das erfindungsgemässe Neigungsmessgerät 10 mit einem Längenmesser 23 kombiniert, dessen Schaltplan ebenfalls aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Längenmesser 23 hat einen im Handel als "SZMT-34" bekannten Signalgeber 24, welcher ein magnetgesteuerter Schmidt-Trigger ist. Das Signal des Signal gebers 24 steuert nach der Phasenumkehr einen elektronischen Schalter 1C6 und lässt dadurch den konstanten Summierer eines bekannten Rechners 25 arbeiten. Bei der Messung entspricht einem bestimmten Impuls ein bestimmter Längenwert (abhängig vom Konstruktionsaufbau des Kraftwagens). Die Eingabe dieses Wertes in den Rechner 25 als Konstantwert bestimmt die Genauigkeit der Längenmessung. Im vorliegenden Fall wird der Signalgeber 24 von der Spirale des Kilometeranzeigers des Kraftwagens 16 gesteuert. Der Rechner 25 steht mit einem digitalen Anzeiger 26 in Verbindung der die gemessene Entfernung in Meter anzeigt. Die Netzspannung von 3 und 5 Volt des Längenmessers 23 wird gleichfalls vom Netzteil 21 sichergestellt. Der Differential-Transformator DT des Neigungsmessgerätes 10 ist im vorliegenden Fall zusammen mit dem Pendel 22 in einem Gerätegehäuse 19 untergebracht, wohingegen der elektrische Verstärker und Umformer 18, der Anzeiger 20, das Netzteil 21 und der Längenmesser 23 an der Gerätewand des Kraftfahrzeuges angebracht und mit einem Kabel 27 untereinander verbunden sind. Der Nullabgleich des Neigungsmessgerätes 10 wird entsprechend der Erfindung auf einer im Voraus kontrollierten waagerechten Ebene vollzogen. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Messgerätes 10 besteht darin, dass es keine optische Einheit enthält und dass es die mühevollen, unfallgefährlichen und zeitraubenden Tätigkeiten bei der gewöhnlichen Datenaufnahme, die auf der Strasse - in der Regel bei fliessendem Verkehr - erfolgt, überflüssig macht, d.h. es ist für die Ausführung einer grösseren Anzahl von Messungen innerhalb einer kurzen Zeit auf elektrischem Wege geeignet. Die Produktivität der Messungen ist mindestens zehnmal grösser als bei den bisher bekannten Lösungen. Darüberhinaus benötigt man für den Betrieb des erfindungsgemässen Messgerätes 10 lediglich eine einzige Bedienungsperson, nämlich einen Fahrer des Kraftfahrzeuges. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Messgerätes ist darin zu sehen, dass der zahlen- und inhaltliche Wert der Neigung unmittelbar auf dem Anzeiger 20 erscheint, so dass keine nachträglichen Berechnungen mehr erforderlich sind. Mit der vorgeschlagenen Lösung können unabhängig von der Witterung fortwährend Messungen vorgenommen werden. Ein zusätzlicher Vorteil des in der Zeichnung abgebildeten Neigungsmessgerätes, dass mit einem Längenmesser kombiniert ist, besteht darin, dass - z.B. auf der Autobahn mit einer Geschwindigkeit von 15-20 km/h fahrend - die Neigung des Strassenprofils mit einer Genauigkeit von 0,1% gleich an dem Anzeiger 20 zahlenmässog ablesbar ist und dass an dem Anzeiger 26 die Entfernung der geprüften Stelle von einem beliebigen Strassenprofil mit einer Metergenauigkeit ablesbar ist. Natürlich kann das der Erfindung entsprechende Neigungsmessgerät 10 auch in einer anderen Ausführungsform konzipiert sein. Wenn z.B. bereits eine annähernde Genauigkeit der Neigungsmessung ausreicht, kann das erfindungsgemässe Gerät 10 auch in dem Kraftfahrzeug selbst angeordnet sein. In diesem Fall ist der Balken 11 entbehrlich. Es ist auch eine derartige Ausführungsform möglich, bei der das Neigungsmessgerät 10 mit der Hand zu bewegen ist, beispielsweise in Form einer auf Rädern rollenden Zieleinrichtung. In diesem Fall muss allerdings für die Strom versorgung des Gerätes 10 ein gesonderter Akkumulator oder eine andere beliebig konzipierte Stromerreugungseinheit vorgesehen sein.

Claims: Patentansprüche 1. Neigungsmessgerät, insbesondere zum Messen der Fahr bahnneigung in Längs- und Querrichtung, mit einer neigungsempfindlichen Einheit, dadurch gekennzeich net, dass die neigungsempfindliche Einheit (17) ei nen Differential-Transformator (DT) besitzt, dessen beweglicher Kern einen in Richtung der Neigungsmes sung frei pendelnd aufgehängtes, neigungsempfindli ches Pendel (22) bildet, dass die Primärwindungen (tor2 Tr3) des Differential-Transformators (DT) von einer Windung (L1) eines weiteren Transformators (tor4) gespeist werden, die Sekundärwindungen (tor4 Tr5) des Differential-Transformators (DT) mit wei teren Windungen (L2, L4 bzw. L3, L5) des Transfor- mators (Tr1) in Verbindung stehen und die elektri sche neigungsempfindliche Einheit (17) an einer Anzeigeeinheit (20) angeschlossen ist. 2. Neigungsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Windungen (L2, L3) des Trans formators (Trl ) in der neigungsempfindlichen Ein heit (17) zusammen mit Transistoren (T1, T2) einen Transverter bilden, der mit der Fortbewegung des Pendels (22) ein proportionales elektrisches Sig nal umformt. 3. Neigungsmessgerät nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die vom Ausgang der Sekundärwindungen (tor4, Tr5) des Differential-Transformators (DT) befindlichen Transistoren (T3, T4) als Amplituden detektoren funktionieren, die von den Windungen (L4, L5) des Transformators (Tr1 ) her synchroni siert sind. 4. Neigungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1-3, da durch gekennzeichnet, dass zwischen der neigungsemp findlichen Einheit (17) und der Anzeigeeinheit (20) ein elektrischer Verstärker und Umformer (18) zwi schengeschaltet ist. 5. Neigungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1-4, da durch gekennzeichnet, dass es mit einem elektrischen Längenmesser (23) kombiniert ist und beide mit einem spannungsstablisierten Netzteil (21) in Verbindung stehen. 6. Neigungsmessgerät nach einem der Ansprüche -1-5, da durch gekennzeichnet, dass es in einem Kraftfahrzeug (16) oder auf einer ähnlich rollbaren Vorrichtung (11) angeordnet ist, wobei ein elektrischer Signal geber (24) des Entfernungsmessers (23) wenigstens durch eines der umiaufenden Räder steuerbar ist.

Inventors: KAVIAK, LASZLO, DIPL.-ING., PERTZ, FERENC, SZTANEK, TAMAS, DIPL.-ING., VELENCEI, LASZLO, DIPL.-ING., Kaviák, László, Dipl.-Ing., Velencei, László, Dipl.-Ing.
Applicants: AGROINNOVACIOS KOZOS VALL
Application year: 1983
Main classification: G01C9
IPC codes: G01C9