УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ УГЛА НАКЛОНА

Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в системах определения угла наклона различных устройств и объектов, например в промышленном и гражданском строительстве, а также в качестве контрольно-поверочной аппаратуры.
7
Известен цифровой измеритель угла наклона (Россия, изобретение, патент №2166732, МПК G 01 C 1/09, опубл. 10.05.2001 г.). Известное устройство содержит корпус, внутри которого расположен датчик угла наклона и электронная схема преобразования сигнала. Датчик угла наклона выполнен в виде двухкоординатного измерителя ускорения, выдающего электрический сигнал в виде напряжения, определяемого величиной измеряемого угла наклона. На лицевой поверхности корпуса расположен жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) и механический переключатель режимов измерения. ЖКИ выполнен с возможностью одновременной индикации направления и величины уклона поочередно по одной из двух осей координат. Электронная схема преобразования сигнала выполнена в виде включенных последовательно операционного усилителя, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), блока индикации режимов измерения, стабилизированного источника питания, подключенного через выключатель питания и АЦП к датчику угла наклона и операционному усилителю. Один вход ЖКИ подключен к АЦП непосредственно, а второй - через блок индикации режимов измерения, вход которого связан с выходом переключателя координат измерения, подключенного к обоим выходам датчика угла наклона к датчику угла наклона. Известное устройство содержит следующие признаки, совпадающие с существенными признаками предлагаемой полезной модели:
- корпус, внутри которого расположена электронная схема преобразования сигнала датчика угла наклона, выдающего электрический сигнал в виде напряжения, определяемого величиной измеренного угла наклона;
- на лицевой поверхности корпуса ЖКИ, выполненный с возможностью индикации величины уклона по двум осям координат;
- ЖКИ подключен к электронной схеме преобразования сигнала;
- электронная схема преобразования сигнала выполнена в виде операционного усилителя, АЦП, стабилизированного источника питания, блока индикации режимов измерения.
Известное устройство, описанное выше, является ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели.
К недостаткам ближайшего аналога можно отнести следующее:
1.
Сложность осуществления контроля измерений в случаях установки датчика угла наклона в труднодоступных местах объекта в связи с тем, что датчик угла наклона установлен внутри корпуса устройства.
2.
Ограниченные возможности управления режимами работы устройства в связи с тем, что в известном устройстве в электронной схеме преобразования сигнала отсутствует микроконтроллер, позволяющий осуществить программное управление различными режимами работы;
3.
Ограниченность информации о положении исследуемого объекта, так как на ЖКИ информация об углах наклона объекта относительно осей координат отображается поочередно.
4.
Использование морально устаревшего средства ввода режимов работы (в ближайшем аналоге, например информации об измеренных углах наклона объекта относительно осей координат), представляющего собой механический переключатель.
5.
Точность измерения углов ограничена, так как обеспечивается только точностью применяемого датчика угла наклона.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является расширение функциональных возможностей с обеспечением удобства управления режимами работы.
Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство цифрового измерителя угла наклона содержит корпус, внутри которого расположена электронная схема преобразования сигнала датчика угла наклона, выдающего электрический сигнал в виде напряжения, определяемого величиной измеряемого угла наклона. На лицевой поверхности корпуса расположен ЖКИ, выполненный с возможностью индикации величины уклона по двум осям координат. ЖКИ подключен к электронной схеме преобразования сигнала. Электронная схема преобразования сигнала выполнена в виде операционного усилителя, АЦП, стабилизированного источника питания, блока индикации режимов измерения.
Отличие от ближайшего аналога состоит в том, что датчик угла наклона расположен вне устройства и связан с ним посредством кабеля. На лицевой поверхности корпуса расположена алфавитно-цифровая клавиатура выбора режимов работы. В электронную схему включен микроконтроллер, выполненный с возможностью управления режимами работы посредством алфавитно-цифровой клавиатуры.
Кроме того, на корпусе выполнены гнезда для подключения кабеля связи с внешним компьютером и внешним источником питания.
Кроме того, микроконтроллер выполнен с возможностью управления процессом ввода цифровых коэффициентов для датчика угла наклона, записи цифровых коэффициентов и измеренных углах наклона в память устройства и/или внешнего компьютера, ввода коэффициентов преобразования.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является:
- обеспечение контроля измерений в случаях установки датчика угла наклона в труднодоступных местах, за счет того, что датчик угла наклона установлен вне устройства и электрически связан с ним;
- удобство выбора и управления различными режимами работы за счет использования алфавитно-цифровой клавиатуры и включения в электронную схему микроконтроллера;
- сохранение полученных данных в памяти устройства и/или внешнего компьютера;
- получение исчерпывающей информации об углах наклона объекта, так как на ЖКИ отображается информации одновременно о двух углах наклона, измеренных по двум взаимно перпендикулярным осям координат;
- повышение точности измерений за счет введения в электронную схему микроконтроллера, который осуществляет обработку сигнала датчика угла наклона более точным методом.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид устройства цифрового измерителя угла наклона;
На фиг.2 показана структурная схема устройства цифрового измерителя уклонов.
Устройство содержит корпус 1, на лицевой поверхности 2 которого установлен ЖКИ 3 для индикации измеряемых углов наклона и алфавитно-цифровая клавиатура 4 выбора режимов работы (фиг.1). На задней поверхности корпуса 1 выполнены гнезда для подключения датчика угла наклона 5, внешнего источника питания 6 и внешнего компьютера 7, расположенных дистанционно и подключенных к устройству посредством кабелей (фиг.2, гнезда и кабели условно не показаны). Внутри корпуса 1 размещены (фиг.2):
- блок контроля датчика угла наклона 8, включающий операционный
усилитель, стабилизаторы и преобразователь угла наклона;
- блок обработки информации 9, включающий АЦП и
микроконтроллер;
- блок индикации режимов измерения 10;
- внутренний источник питания (условно не показан).
Внутренний источник питания используют для переносного варианта исполнения устройства. Работу внутреннего источника питания обеспечивают стабилизаторы, размещенные в блоке контроля датчика угла наклона 8.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы датчик угла наклона укрепляют на объекте, угол наклона которого необходимо определить. Устройство подключают к датчику угла наклона 5 и к внешнему компьютеру 7 с помощью кабелей. В зависимости от вариантов исполнения устройство подключают или к внешнему источнику питания 6 или к внутреннему источнику питания. После включения вводятся два коэффициента преобразования характеристик датчика 6 угла наклона путем нажатия цифровых клавиш на алфавитно-цифровой клавиатуре 4. Далее после нажатия клавиши «Измерения» на дисплее ЖКИ 3 одновременно индицируются значение углов по двум взаимно перпендикулярным осям координат. При желании по нажатию клавиши «Запись» значение углов наклона и коэффициентов преобразования характеристик датчика наклона можно записать в память устройства или сохранить в памяти внешнего компьютера 7.
Предлагаемая полезная модель использована при изготовлении тахеометров (модели 3Та5 и 3Та5Р) для контроля установки датчика угла наклона жидкостно-маятникового типа, выдающего электрический сигнал в виде напряжения, который установлен внутри колонки тахеометра.