RU2082092C1

RU2082092C1 - Audio-electronic level

Info

Publication number: RU2082092C1
Application number: RU94040639A
Authority: RU
Inventors: Владимир Менделеевич Ольшанский; Дмитрий Эдгарович Эльяшев; Александр Николаевич Бондарик; Лев Лазаревич Утяков; Владимир Владимирович Смолянинов; Борис Васильевич Шехватов; Николас Хью Тернер
Original assignee: Владимир Менделеевич Ольшанский; Дмитрий Эдгарович Эльяшев; Александр Николаевич Бондарик; Лев Лазаревич Утяков; Владимир Владимирович Смолянинов; Борис Васильевич Шехватов; Николас Хью Тернер
Priority date: 1994-11-11
Filing date: 1994-11-11
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94040639A

Abstract

FIELD: construction instruments. SUBSTANCE: this instrument can be used in civil engineering, carpentry, and in household affairs for example for checking shelves for horizontal position or drilled hole for verticality. Audio-electronic level has body with at least one resting plane. Located inside body with possibility for fixed turning is sensitive element, also accommodated there is electronic unit with output audio signalling device. Sensitive element is in the form of vial with feeding and measuring electrodes immersed in electrically conducting liquid which is nonuniform as to density and electrical conductivity. Electronic unit is made in the form of generator with its outputs connected to feeding electrodes of vial, and nonlinear phase-sensitive detector with its input connected to measuring electrode of vial. Input of audio signalling device is connected to nonlinear phase-sensitive detector with its control input connected to generator synchronization output. EFFECT: high efficiency. 6 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в строительстве, плотницком деле и в быту, например, для определения горизонтальности полки или вертикальности высверливаемого отверстия. The invention relates to the field of instrumentation and can be used in construction, carpentry and in everyday life, for example, to determine the horizontality of the shelf or the verticality of the drilled hole.

Обычный плотницкий уровень в пузырьком воздуха в качестве индикатора весьма неудобен тем, что при работе с ним все внимание оператора должно быть сосредоточено на пузырьке, что не всегда допустимо. Считать показания такого уровня достаточно сложно, особенно на некотором удалении, так что как правило, при считывании возникает значительная погрешность. Поэтому широкое распространение получили электронные уровни, содержащие ампулу с электродами, заполненную проводящей жидкостью и электронную схему с выходным индикатором (см. авт. свид. СССР N 415491, G 01 C 9/18 или пат. США N 4531300, C 01 С9/06, 1985). Электронная схема обеспечивает подачу переменного напряжения между питающими электродами ячейки, образованной ампулы с электродами и проводящей жидкостью с пузырьком воздуха или каплей несмешивающийся жидкости с иной проводимостью, и измерение фазы сигнала на измерительном электроде. The usual carpentry level in the air bubble as an indicator is very inconvenient in that when working with it all the operator's attention should be focused on the bubble, which is not always acceptable. It is quite difficult to read the readings of such a level, especially at a certain distance, so as a rule, when reading, there is a significant error. Therefore, electronic levels containing an ampoule with electrodes, filled with a conductive liquid, and an electronic circuit with an output indicator are widely used (see ed. Certificate of the USSR N 415491, G 01 C 9/18 or US Pat. N 4531300, C 01 C9 / 06 , 1985). The electronic circuit provides an alternating voltage between the supply electrodes of the cell, an ampoule formed with electrodes and a conducting liquid with an air bubble or a drop of immiscible liquid with a different conductivity, and measuring the phase of the signal at the measuring electrode.

Однако и в электронном уровне считывание показаний происходит визуально, что, как уже отмечалось, неудобно, так как требует перерыва в работе оператора, отвлекает его внимание от основной деятельности. However, at the electronic level, reading is done visually, which, as already noted, is inconvenient, since it requires a break in the operator’s work, distracting his attention from the main activity.

Для устранения этого недостатка были предложены аудиоэлектронные уровни, сочетающие визуальное считывание показаний с аудиоиндикацией (см. патенты США N 3861052, G 01 C 9/06, 1975 и N 4574491, G 01 C 9/06, 1986). Оба устройства содержат корпус, в котором установлены контактные датчики положения (маятниковый датчик или ртутные переключатели), источник питания и звонок. To eliminate this drawback, audio-electronic levels have been proposed that combine visual reading with audio indications (see US Pat. Nos. 3,861,052, G 01 C 9/06, 1975 and N 4574491, G 01 C 9/06, 1986). Both devices contain a housing in which contact position sensors (pendulum sensors or mercury switches), a power source and a bell are installed.

К недостаткам этих устройств следует отнести низкую чувствительность и узкий рабочий диапазон, а также возможность возникновения "автоколебаний" при работе с прибором. Все эти недостатки обусловлены использованием чувствительных элементов с релейной характеристикой и, соответствующих им, ключевых электронных схем. Дело в том, что контактный датчик положения обладает фиксированной зоной нечувствительности и определенным гистерезисом, причем именно эта зона и является рабочим диапазоном устройства в целом. Попасть в середину этого диапазона, руководствуясь только аудиосигналом, возникающим при прохождении диапазона, затруднительно. The disadvantages of these devices include low sensitivity and a narrow operating range, as well as the possibility of the occurrence of "self-oscillations" when working with the device. All these shortcomings are caused by the use of sensitive elements with a relay characteristic and, corresponding to them, key electronic circuits. The fact is that the contact position sensor has a fixed deadband and a certain hysteresis, and this zone is the working range of the device as a whole. It is difficult to get into the middle of this range, guided only by the audio signal that occurs during the passage of the range.

Наиболее близким к изобретению является аудиоэлектронный уровень, содержащий корпус, по меньшей мере, с одной опорной плотностью, в котором установлен с возможность фиксированного поворота ключевой чувствительный элемент, в частности, ртутный переключатель, и размещен электронный блок с выходным звуковым сигнализатором, управляемым ключевым чувствительным элементом (см. пат. США N 3172112, 33 366, 1965). Closest to the invention is an audio-electronic level comprising a housing with at least one reference density, in which a key sensing element, in particular a mercury switch, is mounted with a possibility of fixed rotation, and an electronic unit with an output sound signaling device controlled by a key sensitive element is placed (see U.S. Pat. No. 3,172,112, 33,366, 1965).

Благодаря наличию ключевого чувствительного элемента, который управляет звуковым сигнализатором, данному устройству присуще все вышеуказанные недостатки. Due to the presence of a key sensitive element that controls the audible alarm, this device has all the above disadvantages.

В связи с этими техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение чувствительности уровня, обеспечение возможности регулировки его рабочего диапазона, снижение погрешности отсчета и повышению удобства работы с ним при сохранении простоты, низкой стоимости и высокой надежности. In connection with these technical results, expected from the use of the invention, is to increase the sensitivity of the level, providing the ability to adjust its operating range, reduce the error of reference and increase the convenience of working with it while maintaining simplicity, low cost and high reliability.

Указанный результат достигается тем, что в известном аудиоэлектронном уровне, содержащем корпус c одной опорной плоскостью, в котором установлен с возможностью фиксированного поворота чувствительный элемент и размещен электронный блок с выходным звуковым сигнализатором, чувствительный элемент выполнен в виде ампулы с питающими и измерительным электродами, погруженными в проводящую жидкость с неоднородностью по плотности и электропроводности, а электронный блок выполнен в виде генератора, выходы которого подключены к питающим электродам ампулы, и нелинейного фазочувствительного детектора, вход которого соединен с измерительным электродом ампулы, при этом вход звукового сигнализатора соединен с выходом нелинейного фазочувствительного детектора, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизации генератора. This result is achieved by the fact that in the known audio-electronic level, comprising a housing with one supporting plane, in which the sensing element is mounted with a fixed rotation and an electronic unit with an output sound signaling device is placed, the sensing element is made in the form of an ampoule with supply and measuring electrodes immersed in conductive fluid with heterogeneity in density and conductivity, and the electronic unit is made in the form of a generator, the outputs of which are connected to the supply elec odes ampoule and nonlinear phase-sensitive detector whose input is connected to the measuring electrode ampoule thus input buzzer connected to the output of the nonlinear phase-sensitive detector, a control input coupled to an output timing generator.

Кроме того, нелинейный фазочувствительный детектор может быть выполнен в виде последовательно соединенных фазочувствительного детектора и нелинейного элемента. In addition, the nonlinear phase-sensitive detector can be made in the form of series-connected phase-sensitive detector and non-linear element.

При этом нелинейный элемент может быть выполнен в виде управляемого генератора, детектора нуля, модулятора и генератора прерываний, при этом входом нелинейного элемента является объединенные входы детектора нуля и управляемого генератора, выход которого соединен с первым входом модулятора, второй вход которого подключен к выходу генератора прерываний, а выход детектора нуля соединен с управляющим входом модулятора, выход которого образует выход нелинейного элемента. In this case, the nonlinear element can be made in the form of a controlled generator, zero detector, modulator and interrupt generator, while the input of the nonlinear element is the combined inputs of the zero detector and controlled generator, the output of which is connected to the first input of the modulator, the second input of which is connected to the output of the interrupt generator and the output of the zero detector is connected to the control input of the modulator, the output of which forms the output of a nonlinear element.

Кроме того, нелинейный элемент может быть выполнен в виде детектора нуля, трех генераторов, элемента ИЛИ и трех элементов И, при этом входы генераторов соединены с первыми входами элементов И, вторые входы которых подключены ко входу элемента ИЛИ, выход которого образует выход нелинейного элемента, вход которого соединен со входом детектора нуля. In addition, the nonlinear element can be made in the form of a zero detector, three generators, an OR element, and three AND elements, while the inputs of the generators are connected to the first inputs of the AND elements, the second inputs of which are connected to the input of the OR element, the output of which forms the output of the nonlinear element, whose input is connected to the input of the zero detector.

Целесообразно также детектор нуля выполнить в виде двух компараторов с гистерезисом, делителя напряжения и элемента И, при этом выходы делителя напряжения подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам компараторов, неинвертирующий и инвертируемый входы которых соединены со входом детектора нуля, выход которого образован выходом элемента И, входы которого соединены с выходами компараторов. It is also advisable to perform a zero detector in the form of two comparators with hysteresis, a voltage divider and an And element, while the outputs of the voltage divider are connected to the inverting and non-inverting inputs of the comparators, the non-inverting and inverted inputs of which are connected to the input of the zero detector, the output of which is formed by the output of the And element, the inputs which are connected to the outputs of the comparators.

Кроме того, аудоэлектронный уровень может быть снабжен коммутатором, а ампула выполнена тороидальной, с двумя питающими и двумя измерительными электродами, расположенными диаметрально-противоположно, при этом подключение электродов к генератору и фазочувствительному детектору осуществляется через коммутатор. In addition, the audio-electronic level can be equipped with a switch, and the ampoule is made toroidal, with two supply and two measuring electrodes located diametrically opposite, while the electrodes are connected to the generator and the phase-sensitive detector through the switch.

Указанный результат достигается также тем, что в известном аудиоэлектронном уровне, содержащем корпус, по меньшей мере, с одной опорной плоскостью, в котором установлен с возможностью фиксированного поворота чувствительный элемент и размещен электронный блок с выходным звуковым сигнализатором, чувствительный элемент выполнен в виде ампулы с питающим и измерительным электродами, погруженными в проводящую жидкость с неоднородность по плотности и электропроводности, а электронный блок выполнен в виде генератора, выходы которого подключены к питающим электродам ампулы, и фазочувствительного детектора, вход которого соединен с измерительным электродом ампулы, при этом управляющий вход и выход фазочувствительного детектора соединены с выходом синхронизации генератора и входом звукового сигнал затора, а ампула в месте расположения измерительного электрода выполнена с сужением или минимальной кривизной. The specified result is also achieved by the fact that in the known audio-electronic level, comprising a housing with at least one reference plane, in which the sensing element is mounted with a possibility of fixed rotation and an electronic unit with an output sound signaling device is placed, the sensing element is made in the form of an ampoule with a supply and measuring electrodes immersed in a conductive liquid with heterogeneity in density and electrical conductivity, and the electronic unit is made in the form of a generator, the outputs of which are connected connected to the supply electrodes of the ampoule, and a phase-sensitive detector, the input of which is connected to the measuring electrode of the ampoule, while the control input and output of the phase-sensitive detector are connected to the synchronization output of the generator and the input of the sound signal of the mash, and the ampoule at the location of the measuring electrode is made with narrowing or minimal curvature .

На фиг. 1 и 2 представлен общий вид уровня (вид сверху и сбоку). На фиг. 3 приведена блок-схема уровня, а фиг. 4 и 5 иллюстрируют характеристику нелинейного элемента и его выходной сигнал для одного из примеров реализации данного блока, представленного на фиг. 6. И, наконец, на фиг. 7 и 8 приведены примеры реализации детектора нуля, а на фиг. 9 изображена тороидальная ампула. In FIG. Figures 1 and 2 show a general view of the level (top and side views). In FIG. 3 is a block diagram of the level, and FIG. 4 and 5 illustrate the characteristic of the nonlinear element and its output signal for one example of the implementation of this block, shown in FIG. 6. And finally, in FIG. 7 and 8 show examples of implementation of a zero detector, and in FIG. 9 shows a toroidal ampoule.

Уровень, показанный на фиг. 1, 2, содержит корпус 1, выполненный с опорной плоскостью 2. На оси 3 в корпусе 1 установлен держатель 4, в котором закреплена прозрачная ампула 5, заполненная проводящей жидкостью. На поверхности ампулы 5 нанесены деления 6, а в жидкости имеется неоднородность 7 (пузырек воздуха или капля более легкой жидкости, отличающейся по величине проводимости и цвету (последнее обстоятельство позволяет использовать устройство в качестве обычного пузырькового уровня). Держатель 4 установлен в корпусе 1 с возможностью фиксированного поворота за ручку 8, при этом отсчет угла поворота производится по лимбу 9. В корпусе 1 имеет отсек 10 для элементов электронной схемы и источника питания и отсек 11 для звукового сигнализатора (электрический звонок, громкоговоритель и т.п.). В корпусе 1 установлены также индикаторы 12 14, облегчающие визуальный отсчет, тумблер 15 включения питания и регулятор 16, предназначенный для управления характеристикой нелинейного элемента путем изменения ширины зоны L (фиг. 4, 5). В качестве дополнительной опорной плоскости может быть использован один из торцов корпуса 1. Ампула 5 может быть выполнена и из непрозрачного материала, однако в этом случае точный отсчет угла наклона может быть произведен только на слух. The level shown in FIG. 1, 2, comprises a housing 1 made with a supporting plane 2. A holder 4 is mounted on the axis 3 in the housing 1, in which a transparent ampoule 5 filled with a conductive liquid is fixed. On the surface of the ampoule 5, divisions 6 are plotted, and there is a heterogeneity 7 in the liquid (an air bubble or a drop of a lighter liquid that differs in conductivity and color (the latter circumstance allows the device to be used as a normal bubble level). The holder 4 is installed in the housing 1 with the possibility fixed rotation for the handle 8, while the rotation angle is counted along the dial 9. In the housing 1 has a compartment 10 for elements of an electronic circuit and a power source and compartment 11 for an audible warning device (electric call, loudspeaker, etc.). In case 1, indicators 12 14 are also installed that facilitate visual readout, a power switch 15 and a regulator 16, designed to control the characteristic of a nonlinear element by changing the zone width L (Fig. 4, 5) One of the ends of the housing 1 can be used as an additional reference plane. Ampoule 5 can also be made of opaque material, however, in this case, the exact readout of the angle of inclination can be made only by ear.

В ампуле 5 размещены питающие электроды 16 и измерительный электрод 18 (фиг. 3), погруженные в проводящую жидкость и подключенные соответственно к выходу генератора 19 переменного напряжения (выходное напряжение генератора 19 может быть синусоидальным или импульсным, например, иметь вид меандра) и информационному входу фазочувствительного детектора 20, выход которого соединен со входом нелинейного элемента 21, формирующего входной сигнал звукового сигнализатора 22. In the ampoule 5 are placed the supply electrodes 16 and the measuring electrode 18 (Fig. 3), immersed in a conductive liquid and connected respectively to the output of the alternating voltage generator 19 (the output voltage of the generator 19 can be sinusoidal or pulsed, for example, in the form of a meander) and an information input a phase-sensitive detector 20, the output of which is connected to the input of a nonlinear element 21, which forms the input signal of the sound detector 22.

Как отмечено выше, возможны различные варианты достижения нелинейной зависимости входного сигнала сигнализатора 22 от угла наклона ампулы 5 относительно горизонта. Так, возможно обеспечить нелинейность, выполнив ампулу 5 с сужением или незначительной кривизной в центральной части, что приведет к резкому изменению потенциала электрода 18 при малых углах наклона и "насыщения" характеристики при больших углах. Можно также обеспечить нелинейность путем введения в схему элемента 21, причем он может быть включен как до, так и после детектора 20, а также включен в его состав. Например, в простейшем случае, детектор 20 может быть выполнен в виде ключа, на выходе которого установлен сглаживающий фильтр (входы и выход ключа образуют соответствующие входы и выход детектора 20), при этом элемент 21 может быть включен до ключа, после фильтра и между ключом и фильтром. Разумеется, на управляющем входе ключа может быть установлен фазовращатель. As noted above, there are various options for achieving a non-linear dependence of the input signal of the detector 22 on the angle of inclination of the ampoule 5 relative to the horizon. So, it is possible to ensure non-linearity by performing ampoule 5 with a narrowing or slight curvature in the central part, which will lead to a sharp change in the potential of electrode 18 at small tilt angles and “saturation” of the characteristic at large angles. It is also possible to ensure non-linearity by introducing element 21 into the circuit, moreover, it can be included both before and after detector 20, and also included in its composition. For example, in the simplest case, the detector 20 can be made in the form of a key, the output of which is equipped with a smoothing filter (the inputs and outputs of the key form the corresponding inputs and outputs of the detector 20), while element 21 can be turned on before the key, after the filter, and between the key and filter. Of course, a phase shifter can be installed at the control input of the key.

Элемент 21 может иметь характеристику U(a) или f(a) показанную на фиг. 4, где U напряжение, f частота и "a" угол. Второй отличительной особенностью элемента 21 является то, что он осуществляет, в случае когда это необходимо, преобразование постоянного напряжения, присутствующего на выходе детектора 20, в переменное напряжение, воспринимаемое сигнализатором 22. При этом полезная информация может содержаться как в амплитуде, так и в частоте этого напряжения, что и отражено на фиг. 4. Element 21 may have characteristic U (a) or f (a) shown in FIG. 4, where U is the voltage, f is the frequency and "a" is the angle. The second distinctive feature of element 21 is that it, when necessary, converts the DC voltage present at the output of the detector 20 into an alternating voltage perceived by the detector 22. In this case, useful information can be contained both in amplitude and frequency this voltage, as reflected in FIG. 4.

Реализовать элемент 21 можно в виде двухуровневого компаратора с выходной логикой (см. ниже) или в виде усилителя-ограничителя с большим коэффициентом преобразования для малых положительных и отрицательных напряжений и "насыщением" в области больших напряжений. При этом, разумеется, следует учитывать, что блоки 20 22 согласуются по уровню и полярности сигнала. В частности, детектор 20 может формировать однополярное напряжение, т.е. быть нечувствительным к знаку фазового сдвига, при этом элемент 21 можно выполнить просто в виде усилителя-ограничителя или последовательно соединенных усилителя-ограничителя и управляемого напряжением генератора. При определенном повороте лимба 9 относительно "нулевого" положения или при задании определенного смещения характеристики детектора 20, участок L (фиг. 4, 5) может располагаться в области положительных выходных напряжений детектора 20. При этом удобнее воспользоваться элементом 21, показанным на фиг. 6. Element 21 can be implemented as a two-level comparator with output logic (see below) or as a limiter amplifier with a large conversion coefficient for small positive and negative voltages and “saturation” in the high voltage region. In this case, of course, it should be borne in mind that the blocks 20 22 are consistent in level and polarity of the signal. In particular, the detector 20 can generate a unipolar voltage, i.e. be insensitive to the sign of the phase shift, while the element 21 can be performed simply in the form of an amplifier-limiter or series-connected amplifier-limiter and controlled by the voltage of the generator. At a certain rotation of the limb 9 relative to the “zero” position or at a certain bias in the characteristics of the detector 20, the portion L (Fig. 4, 5) can be located in the region of the positive output voltages of the detector 20. In this case, it is more convenient to use the element 21 shown in FIG. 6.

Из изложенного ясно, что существо предложения заключается в формировании, теми или иными средствами, существенно нелинейной зависимости аудиосигнала от угла наклона ампулы 5, при этом вид сигнала при малых и больших углах наклона должен быть различен. It is clear from the foregoing that the essence of the proposal lies in the formation, by one means or another, of a substantially nonlinear dependence of the audio signal on the angle of inclination of the ampoule 5, while the form of the signal at small and large angles of inclination should be different.

Элемент 21, показанный на фиг. 6, состоит из генератора 23, управляемого напряжением, детектора 24 нуля (и знака) генератора 25 прерываний и модулятора 26. Element 21 shown in FIG. 6, consists of a voltage controlled oscillator 23, a zero detector (and sign) 24 of the interrupt generator 25, and a modulator 26.

Фиг. 7 иллюстрирует выполнение детектора 24 и модулятора 26. Детектор 24 образован делителем напряжения на резисторах 27 29, двумя компараторами на операционных усилителях 30, 31 с резисторами 32, 33 обратной связи и элементом 34 И. FIG. 7 illustrates the implementation of the detector 24 and the modulator 26. The detector 24 is formed by a voltage divider on the resistors 27 29, two comparators on the operational amplifiers 30, 31 with feedback resistors 32, 33 and the element 34 I.

В состав модулятора 26 входят элементы 35 И-НЕ и 36 И. The modulator 26 includes 35 AND-NOT elements and 36 I.

Элемент 21 может быть также образован генераторами 37 39, элементами 40 42 И, элементом 43 ИЛИ (фиг. 8). Element 21 can also be formed by generators 37 39, elements 40 42 AND, element 43 OR (Fig. 8).

В случае использования тороидальной ампулы 5 с двумя электродами 18 (фиг. 9), подключение электродов к генератору 19 и детектору 20 производится через коммутатор 46, позволяющий менять электроды 17 и 18 местами с тем, чтобы не вращая держатель 4 относительно корпуса 1 совершать переход от измерения угла отклонения от вертикали к измерению угла отклонения от горизонтали и наоборот. In the case of using a toroidal ampoule 5 with two electrodes 18 (Fig. 9), the electrodes are connected to the generator 19 and the detector 20 through a switch 46, which allows you to change the electrodes 17 and 18 so that without rotating the holder 4 relative to the housing 1 make the transition from measuring the angle of deviation from the vertical to measuring the angle of deviation from the horizontal and vice versa.

Уровень используют следующим образом. Корпус 1 опорной поверхностью 2 устанавливают на контролируемую поверхность или закрепляют на ней (например, это может быть полка, которую оператор в данный момент вешает на дрель, с помощью которой он сверлит отверстие в стене. Включают тумблер 15, при этом питание подается на схему уровня, размещенную в отсеке 10. При повороте рукоятки 8 ампула 5 поворачивается относительно корпуса 1, а пузырек или капля жидкости 7 перемещается относительно электродов 17, 18. Тот же эффект имеет место при повороте корпуса 1 вместе с ампулой 5 (уровень может использоваться как для измерения угла отклонения от горизонтали или вертикали, так и для установки предмета в заданной плоскости). The level is used as follows. The housing 1 supporting surface 2 is installed on a controlled surface or fixed on it (for example, it can be a shelf, which the operator currently hangs on a drill, with which he drills a hole in the wall. Turn on the toggle switch 15, while the power is supplied to the level circuit located in compartment 10. When the handle 8 is rotated, the ampoule 5 rotates relative to the housing 1, and the bubble or drop of liquid 7 moves relative to the electrodes 17, 18. The same effect occurs when the housing 1 is rotated together with the ampoule 5 (the level can be used Both to measure the angle of deviation from the horizontal or vertical, and to set the subject in a given plane).

В процессе такого смещения неоднородности 7 происходит изменение распределения потенциала, созданного электродами 17 в полости ампулы 5 и воспринимаемого электродом 18, в результате чего изменяется амплитуда, а при прохождении центра электрода 18 и знак фазы входного сигнала детектора 20 относительно опорного напряжения, поступающего на управляющий вход детектора. In the process of such a displacement of the inhomogeneity 7, the potential distribution created by the electrodes 17 in the cavity of the ampoule 5 and perceived by the electrode 18 changes, as a result of which the amplitude changes, and when the center of the electrode 18 passes, the phase sign of the input signal of the detector 20 relative to the reference voltage supplied to the control input detector.

Изменение выходного напряжения детектора 20 вблизи нуля, благодаря наличию элемента 21, четко фиксируется оператором, например, если отрицательным углам соответствует низкая частота (фиг. 4), а положительным - высокая, то вблизи нуля происходит резкое изменение частоты звука. Диапазон такого изменения регулируется регулятором 16 (движок переменного резистора 29 или резистора, задающего коэффициент передачи усилителя в цепи детектора 20). В результате оператор получает возможность на слух четко зафиксировать как зону вблизи нуля, так и само горизонтальное положение опорной поверхности 2, как середину зоны резкого изменения амплитуды или частоты аудиосигнала. The change in the output voltage of the detector 20 near zero, due to the presence of the element 21, is clearly fixed by the operator, for example, if the negative angles correspond to a low frequency (Fig. 4) and the positive ones are high, then a sharp change in the sound frequency occurs near zero. The range of such a change is regulated by controller 16 (a variable resistor 29 engine or a resistor that sets the gain of the amplifier in the detector circuit 20). As a result, the operator is given the opportunity by ear to clearly fix both the zone near zero and the horizontal position of the supporting surface 2 itself, as well as the middle of the zone of a sharp change in the amplitude or frequency of the audio signal.

Это чрезвычайно важно для большинства применений, поскольку освобождает оператора от необходимости наблюдать за положением пузырька 7 в ампуле 5 или производить визуальный отсчет. В то же время, достигнутое положение корпуса 1 или ампулы 5 в пространстве может быть уточнено или просто подтверждено показаниями индикаторов 12 14 или просто отсчетом по делениям 6. Индикаторы 12 14 или любой известный блок регистрации могут быть подключены непосредственно к выходу детектора 20 или элемента 21. This is extremely important for most applications, since it frees the operator from the need to observe the position of bubble 7 in ampoule 5 or to make a visual readout. At the same time, the achieved position of the housing 1 or ampoule 5 in space can be clarified or simply confirmed by the readings of indicators 12 14 or simply by counting by divisions 6. Indicators 12 14 or any known recording unit can be connected directly to the output of the detector 20 or element 21 .

В простейшем случае элемент 21 формирует из выходного сигнала детектора 20 "Л" или "Y" образную характеристику. При этом оператор не различает на слух отрицательных и положительных отклонений, а реагирует только на попадание в зону L. In the simplest case, the element 21 forms an ную or Y shaped characteristic from the output of the detector 20. In this case, the operator does not distinguish hearing negative and positive deviations, and only responds to falling into zone L.

Такая характеристика может быть получена и при использовании параболической ампулы 5, кривизна которой в нулевой зоне минимальна, а вне этой зоны значительна, так что небольшие смещения пузырька 7 вызывают резкие изменения выходного сигнала именно в зоне L. При этом в использовании элемента 21 нет необходимости. This characteristic can also be obtained using a parabolic ampoule 5, the curvature of which is minimal in the zero zone and significant outside this zone, so that small displacements of the bubble 7 cause sharp changes in the output signal precisely in zone L. In this case, the use of element 21 is not necessary.

Выше уже отмечалось, что аудиосигнал может дать оператору и информацию о знаке отклонения. It was already noted above that the audio signal can give the operator information about the deviation sign.

Еще легче различить на слух появление модуляции сигнала (фиг. 5, 6). Момент попадания в зону L фиксирует детектор 24, по сигналу которого модулятор 26 начинает процесс модуляции выходного сигнала генератора 23. It is even easier to distinguish by ear the appearance of signal modulation (Fig. 5, 6). The moment of getting into zone L is detected by the detector 24, by the signal of which the modulator 26 starts the process of modulating the output signal of the generator 23.

Делитель на резисторах 27 29 задает пороги срабатывания компараторов на усилителях 30, 31, а элемент 34 фиксирует зону L. Когда на выходе элемента 34 появляется логическая единица, выходной сигнал генератора 25 через элемент 35 прерывает прохождение частоты с генератора 23 на выход элемента 36, модулируя звуковой сигнал (фиг. 7). The divider on the resistors 27 29 sets the thresholds for the comparators on the amplifiers 30, 31, and the element 34 fixes the zone L. When the logical unit appears at the output of the element 34, the output signal of the generator 25 through the element 35 interrupts the frequency passage from the generator 23 to the output of the element 36, modulating sound signal (Fig. 7).

Области справа и слева от нулевой зоны могут характеризоваться и различными постоянными частотами аудиосигнала или каждой из трех упомянутых зон может соответствовать своя мелодия (частота), формируемая одним из генераторов 37 39 (фиг. 8). При этом, так же как и в вышеописанном случае, детектор 24 коммутирует выходы генераторов 37 39 на сигнализатор 22, а элементы 40 44 образуют мультиплексор. The areas to the right and left of the zero zone can also be characterized by different constant frequencies of the audio signal, or each of the three zones mentioned can correspond to its own melody (frequency) generated by one of the generators 37 39 (Fig. 8). In this case, as in the above case, the detector 24 switches the outputs of the generators 37 39 to the detector 22, and the elements 40 44 form a multiplexer.

И, наконец, в случае использования тороидальной ампулы, изображенной на фиг. 9, переключение коммутатора 46 (соответствующий тумблер может быть выведен на панель корпуса 1) позволяет не меняя положения корпуса 1 перейти от контроля в горизонтальной к контролю в вертикальной плоскости за счет соответствующего изменения положения питающих и измерительных электродов 17 и 18. And finally, in the case of using the toroidal ampoule shown in FIG. 9, switching the switch 46 (the corresponding toggle switch can be displayed on the panel of the housing 1) allows without changing the position of the housing 1 to switch from monitoring in the horizontal to monitoring in the vertical plane due to a corresponding change in the position of the supply and measuring electrodes 17 and 18.

Предлагаемый уровень весьма прост, надежен и недорог. В то же время, резкое изменение аудиосигнала вблизи нуля позволяет сочетать преимущества звуковой сигнализации (положение оператора относительно уровня может быть любым в пределах слышимости) с точностью визуального отсчета. Более того, "растягивание" диапазона вблизи нуля способствует повышению чувствительности прибора, а регулировка нулевой зоны расширяет функциональные возможности уровня, который может быть использован и как нуль-индикатор и как прецизионный измеритель. The proposed level is very simple, reliable and inexpensive. At the same time, a sharp change in the audio signal near zero allows you to combine the advantages of an audible alarm (the position of the operator relative to the level can be any within earshot) with the accuracy of the visual reading. Moreover, “stretching” the range near zero helps to increase the sensitivity of the device, and adjusting the zero zone expands the functionality of the level, which can be used both as a zero indicator and as a precision meter.

Claims

1. An audio-electronic level comprising a housing with at least one reference plane, in which a sensing element is mounted with a possibility of fixed rotation and an electronic unit with an output sound signaling device is placed, characterized in that the sensing element is made in the form of an ampoule with supply and measuring electrodes immersed into a conductive liquid with heterogeneity in density and conductivity, and the electronic unit is made in the form of a generator, the outputs of which are connected to the supply electrodes of the ampoule, and a non-linear phase-sensitive detector, the input of which is connected to the measuring electrode of the ampoule, while the input of the sound detector is connected to the output of the non-linear phase-sensitive detector, the control input of which is connected to the synchronization output of the generator.

2. The level according to claim 1, characterized in that the non-linear phase-sensitive detector is made in the form of a series-connected phase detector and a non-linear element.

3. The level of claim. 2, characterized in that the non-linear element is made in the form of a controlled generator, zero detector, modulator and interrupt generator, while the input of the non-linear element is the combined inputs of the zero detector and the controlled generator, the output of which is connected to the first input of the modulator, the second input of which is connected to the output of the interrupt generator, and the output of the zero detector is connected to the control input of the modulator, the output of which forms the output of a nonlinear element.

4. The level of claim. 2, characterized in that the non-linear element is made in the form of a zero detector, three generators, an OR element and three AND elements, while the outputs of the generators are connected to the first inputs of the AND elements, the second inputs of which are connected to the outputs of the zero detector, and the outputs of the AND elements are connected to the input of the OR element, the output of which forms the output of the nonlinear element, the input of which is connected to the input of the zero detector.

5. The level of PP. 3 and 4, characterized in that the zero detector is made in the form of two comparators with hysteresis, a voltage divider and an And element, while the outputs of the voltage divider are connected to the inverting and non-inverting inputs of the comparators, the non-inverting and inverting inputs of which are connected to the input of the zero detector, the output of which formed by the output of the element And whose inputs are connected to the outputs of the comparators.

6. An audio-electronic level comprising a housing with at least one reference plane, in which a sensing element is mounted with a possibility of fixed rotation and an electronic unit with an output sound signaling device is placed, characterized in that the sensing element is made in the form of an ampoule with supply and measuring electrodes immersed into a conductive liquid with heterogeneity in density and conductivity, and the electronic unit is made in the form of a generator, the outputs of which are connected to the supply electrodes of the ampoule and a phase-sensitive detector, the input of which is connected to the measuring electrode of the ampoule, while the control input and output of the phase-sensitive detector are connected to the synchronization output of the generator and the input of the sound signaling device, and the ampoule at the location of the measuring electrode is made with narrowing or minimal curvature.