CN104880174A - 一种激光数显式水平测试仪 - Google Patents

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骆永标
王小奇
赵美玲
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Abstract

本发明公开一种激光数显式水平测试仪,包括基座、倾斜检测模块、AD转换模块、控制模块、显示模块和电源模块,所述倾斜检测模块包括倾角传感器和电压比较器,所述电源模块包括供电电源、拨码开关和红外线灯,所述控制模块采用单片机控制;倾角传感器用于检测被测物的倾斜度,并将倾斜角转换为相应的电压信号发送给电压比较器和AD转换模块,电压比较器将接收到的电压信号与预设的基准电压相比,并输出相应的报警信号,AD转换模块将接收到的电压信号转换为精确的数字信号后发送给控制模块,控制模块读取数字信号后将相应的信息通过显示模块进行实时显示。上述激光数显式水平测试仪,具有结构简洁、成本低廉、功耗低和稳定性好等特点。

Description

-种激光数显式水平测试仪
技术领域
[0001] 本发明设及一种激光数显式水平测试仪。
背景技术
[0002] 日常生活中水平仪的用途较为广泛,家具的摆放,设备的安装,地面的找正都要用 到水平仪。但目前市面上的水平仪主要存在W下几个缺陷;1、水平仪多为机械式(如气泡 式)水平仪,存在功能单一、反应慢等缺点;2、机械式水平仪在使用时,需要用户目测倾斜 度,不同的人或不同的视角均会产生不同的测量值,导致测量不精确;3、此外,机械式水平 仪也容易受环境影响,如温度差引起气泡体积变化,从而引起读数的偏差。
[0003] 有鉴于此,本发明人对此进行研究,专口开发出一种激光数显式水平测试仪,本案 由此产生。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种激光数显式水平测试仪,具有结构简洁、成本低廉、功耗 低和稳定性好等特点。
[0005] 为了实现上述目的,本发明的解决方案是: 一种激光数显式水平测试仪,包括基座,W及设置在基座上的倾斜检测模块、AD转换模 块、控制模块、显示模块和电源模块,其中,所述倾斜检测模块包括倾角传感器和电压比较 器,所述电源模块包括供电电源、拨码开关和红外线灯,所述控制模块采用单片机控制;倾 角传感器用于检测被测物的倾斜度,并将倾斜角转换为相应的电压信号发送给电压比较器 和AD转换模块,电压比较器将接收到的电压信号与预设的基准电压相比,并输出相应的报 警信号,AD转换模块将接收到的电压信号转换为精确的数字信号后发送给控制模块,控制 模块读取数字信号后将相应的信息通过显示模块进行实时显示。
[0006] 作为优选,所述电压比较器的2个反向输入端与倾角传感器的输出端相连,2个同 向输入端各连接有滑动变阻器,2个输出端各连接有1个报警指示灯,电压比较器将倾角传 感器输出的电压信号与预设的基准电压比较后控制双向倾斜信号报警输出,电压比较器输 出有效低电平时对应的报警指示灯亮。
[0007] 作为优选,所述倾角传感器采用型号为SCA60C:N1000060的单轴倾角传感器。所 述电压比较器采用型号为LM393的电压比较器。
[000引作为优选,所述单片机采用型号为STC12C5A60S2的单片机。
[0009] 作为优选,所述AD转换模块采用型号为PCF8951的AD转换模块。
[0010] 作为优选,所述显示模块采用型号为SMS0801的液晶屏。
[0011] 作为优选,所述电源模块的供电电源采用蓄电池,蓄电池与光伏组件相连,可通过 光伏组件为激光数显式水平测试仪供电。
[0012] 作为优选,所述电源模块进一步包括与拨码开关相连的L邸指示灯,用于指示上 电是否成功。
[0013] 上述激光数显式水平测试仪工作原理;将基座放置在被测物体上,用户先通过拨 码开关选择红外线照射或者倾角传感器测量,当选择倾角传感器测量时,相应的LED指示 灯亮,供电电源分别为倾斜检测模块、AD转换模块、控制模块和显示模块供电,倾角传感器 将检测到的倾斜角转换为相应的电压信号发送给电压比较器和AD转换模块,电压比较器 将接收到的电压信号与预设的基准电压相比,并输出相应的报警信号,AD转换模块将接收 到的电压信号转换为精确的数字信号后发送给控制模块,控制模块读取数字信号后将相应 的信息通过显示模块进行实时显示。
[0014] 本发明所述的激光数显式水平测试仪具有如下几个优点: 1、 整体结构简洁,成本低廉且功耗小,通过几个电路模块即可实现相应的测量和数字 化显示; 2、 采用单片机控制,测量、显示稳定好,使测量结果更精准; 3、 通过拨码开关可W实现红外线灯测量或者倾角传感器测量,实现了产品的多功能 性,使测量范围更广; 4、 供电电源可W直接采用光伏组件供电,节能环保。
[0015] W下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
[0016] 图1为本实施例的激光数显式水平测试仪原理图框图; 图2为本实施例的激光数显式水平测试仪控制原理图; 图3为本实施例的激光数显式水平测试仪电源模块原理图。
具体实施方式
[0017] 如图1-2所示,一种激光数显式水平测试仪,包括基座,W及设置在基座上的倾斜 检测模块1、AD转换模块2、控制模块3、显示模块4和电源模块,其中,所述倾斜检测模块 1包括倾角传感器C1和电压比较器C2,所述控制模块3采用单片机C4控制。在本实施例 中,所述倾角传感器C1采用型号为SCA60C:N1000060的单轴倾角传感器,所述电压比较器 C2采用型号为LM393的电压比较器。所述电压比较器C2的输出端OUTA连接报警指示灯 D3,输出端OUTB连接有报警指示灯D4,同向输入端INTA+连接滑动变阻器R15,同向输入端 INTB+连接滑动变阻器R10,倾角传感器C1的输出端VOUT分别与电压比较器C2的反向输 入端INTA-、INTB-,W及单片机C4的输入端AIN0相连,倾角传感器C1用于检测被测物的 倾斜度,并将倾斜角转换为相应的电压信号(倾斜信号为TTL高低电平)发送给电压比较 器C2和AD转换模块C3,电压比较器C2将倾角传感器C1输出的电压信号与预设的基准电 压比较后控制双向倾斜信号报警输出,电压比较器C2输出有效低电平报警指示灯亮。
[001引电压比较器C2双向倾斜报警信号输出原理:电压比较器C2其同向输入端INTA+、INTB+作为参考电压端,输入信号Vin从反向输入端INTA-、INTB-进入电压比较器C2 ;当 倾斜角模拟电信号Vin高于设定基准电压时,输出信号Vout为低电平,报警指示灯亮;当输 入信号Vin低于设定基准电压时,输出信号Vout为高电平,报警指示灯灭。其中,右报警系 统: 设定电压
Figure CN104880174AD00051
通过调节滑动变阻器Ru改变 相应的设定电压,从而改变了报警倾斜角度,报警倾斜角度报警范围0-90。
[0019] 左报警系统: 设定电压
Figure CN104880174AD00052
通过调节滑动变阻器Ri。 改变相应的设定电压,从而改变了报警倾斜角度,报警倾斜角度报警范围90-180。
[0020] 在上述报警系统中通过左右倾斜角度报警系统设定电压相互对称,故报警指示灯 D3和D4-起完成0-90°和90-180°全范围的报警指示,同时通过电容C4和巧既起到隔 断直流电源的作用,又有滤除纹波的效果,使报警指示灯D3和D4在细微测量中稳定指示, 整个报警系统的调整精度为±r。
[0021] 在本实施例中,所述AD转换模块C3采用型号为PCF8951的AD转换模块。PCF8591 是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输 入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬 件地址编程,允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件,而无需额外的硬件。在PCF8591 器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线W串行的方式进行传 输,采样率由I2C总线速率决定。其中,S化;IIC时钟接口,用于接单片机C4的P1.5口; SDAJ2C数字接口,用于接单片机P1. 6口,完成数字信号的接收与发送。
[0022] 在本实施例中,为考虑到激光数显式水平测试仪的经济性,所W控制模块3采用 型号为STC12C5A60S2的单片机控制,除此之外为了节省电能,选用小尺寸,外围电路简单 的SMS0801液晶屏C7来显示。
[0023] 如图3所示,所述电源模块包括供电电源巧、拨码开关S3和红外线灯C6,拨码开 关S3进一步并联有L邸指示灯D1和D2,用于指示上电是否成功,本发明所述的激光数显式 水平测试仪具有倾斜角度测试与红外线照射2种功能,可利用拨码开关S3分别控制倾斜角 度测试与红外线照射的电源通断,W免造成电能的浪费,当选择倾斜角度测试时,L邸指示 灯D2亮,当选择红外线照射时,L邸指示灯D1亮。供电电源巧采用可充电的蓄电池,蓄电 池与光伏组件相连,可通过光伏组件为激光数显式水平测试仪供电,使激光数显式水平测 试仪实用性进一步加强。
[0024] 上述激光数显式水平测试仪工作原理;将基座放置在被测物体上,用户先通过拨 码开关S3选择红外线照射或者倾角传感器测量,当选择倾角传感器测量时,L邸指示灯D2 亮,供电电源分别为倾斜检测模块1、AD转换模块2、控制模块3和显示模块4供电,倾角传 感器C1将检测到的倾斜角转换为相应的电压信号发送给电压比较器C2和AD转换模块C3, 电压比较器C2将接收到的电压信号与预设的基准电压相比,并输出相应的报警信号,AD转 换模块C3将接收到的电压信号转换为精确的数字信号后发送给控制模块C4,控制模块3读 取数字信号后相相应的信息通过液晶屏C7进行实时显示。
[0025] 上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样,任何所属技术领域的普通 技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (9)

1. 一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:包括基座,以及设置在基座上的倾斜检 测模块、AD转换模块、控制模块、显示模块和电源模块,其中,所述倾斜检测模块包括倾角传 感器和电压比较器,所述电源模块包括供电电源、拨码开关和红外线灯,所述控制模块采用 单片机控制;倾角传感器用于检测被测物的倾斜度,并将倾斜角转换为相应的电压信号发 送给电压比较器和AD转换模块,电压比较器将接收到的电压信号与预设的基准电压相比, 并输出相应的报警信号,AD转换模块将接收到的电压信号转换为精确的数字信号后发送给 控制模块,控制模块读取数字信号后将相应的信息通过显示模块进行实时显示。
2. 如权利要求1所述的一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:所述电压比较器的2 个反向输入端与倾角传感器的输出端相连,2个同向输入端各连接有滑动变阻器,2个输出 端各连接有1个报警指示灯,电压比较器将倾角传感器输出的电压信号与预设的基准电压 比较后控制双向倾斜信号报警输出,电压比较器输出有效低电平时对应的报警指示灯亮。
3. 如权利要求1所述的一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:所述倾角传感器采 用型号为SCA60C: N1000060的单轴倾角传感器。
4. 如权利要求1所述的一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:所述电压比较器采 用型号为LM393的电压比较器。
5. 如权利要求1所述的一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:所述单片机采用型 号为STC12C5A60S2的单片机。
6. 如权利要求1所述的一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:所述AD转换模块采 用型号为PCF8951的AD转换模块。
7. 如权利要求1所述的一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:所述显示模块采用 型号为SMS0801的液晶屏。
8. 如权利要求1所述的一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:所述电源模块的供 电电源采用蓄电池,蓄电池与光伏组件相连,通过光伏组件为激光数显式水平测试仪供电。
9. 如权利要求1所述的一种激光数显式水平测试仪,其特征在于:所述电源模块进一 步包括与拨码开关相连的LED指示灯,用于指示上电是否成功。
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