CN114234938A - 一种水平仪底座调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种水平仪底座调节装置。包括红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机，红外激光感应模块用于对水平仪的红外激光进行接收感应，并生成感应信号传输至处理器，倾角传感器用于检测水平仪的倾角，并生成倾角信号，倾角信号采集模块用于将倾角传感器生成的倾角信号采集传输至处理器，处理器用于根据感应信号对倾角信号进行处理，生成调节信号传输至电机驱动模块，电机驱动模块用于根据调节信号驱动电机工作，对水平仪的底座进行高度调节。本发明可以实现对水平仪的自动化高度和倾角调节，提高调节效率和精确度，节省人力。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种水平仪底座调节装置。
背景技术
水平仪是一种测量小角度的常用量具。在机械行业和仪表制造中，用于测量相对于水平位置的倾斜角、机床类设备导轨的平面度和直线度、设备安装的水平位置和垂直位置等。按水平仪的外形不同可分为：万向水平仪，圆柱水平仪，一体化水平仪，迷你水平仪，相机水平仪，框式水平仪，尺式水平仪；按水准器的固定方式又可分为：可调式水平仪和不可调式水平仪。
红外线水平仪是水平仪的一种，能够更加精确地进行测量，通常在建筑装修时使用。红外线水平仪是一种建立水平视线测定地面两点间高差的仪器，主要部件有望远镜、管水准器、垂直轴、底座和脚螺旋。将激光器发出的红外激光束导入望远镜筒内使其沿视准轴方向射出水平红外激光束。在水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶，即可进行水平测量。
在建筑施工中，经常用到红外线水平仪进行标高的控制，现有的红外线水平仪是以三脚底座作为支撑，通常需要人工调节底座的三个支脚来进行水平仪的调整，操作不熟练的工人可能要花很长时间来进行调平，大大降低了工作效率，且人工调节引起的误差较大，会造成施工质量难以提高的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种水平仪底座调节装置，其应用时，可以实现对水平仪的自动化高度和倾角调节，提高调节效率和精确度，节省人力。
本发明所采用的技术方案为：
一种水平仪底座调节装置，包括红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机，所述处理器分别与红外激光感应模块、倾角信号采集模块和电机驱动模块电性连接，所述红外激光感应模块用于对水平仪的红外激光进行接收感应，并生成感应信号传输至处理器，所述倾角传感器用于检测水平仪的倾角，并生成倾角信号，所述倾角信号采集模块用于将倾角传感器生成的倾角信号采集传输至处理器，所述处理器用于根据感应信号对倾角信号进行处理，生成调节信号传输至电机驱动模块，所述电机驱动模块用于根据调节信号驱动电机工作，对水平仪的底座进行高度调节。
基于上述技术内容，通过红外激光感应模块可以对水平仪的红外激光进行接收感应，以生成感应信号传输给处理器，处理器根据接收到的感应信号开始进行调节运行，通过倾角传感器实时检测水平仪的倾角，然后生成倾角信号，倾角信号通过倾角信号采集模块整理传输至处理器，通过处理器对倾角信号进行分析处理，判断水平仪的倾斜状况，然后生成相应的调节信号传输给电机驱动模块，通过电机驱动模块驱动电机运行，以对水平仪底座的高度调节，从而实现水平仪的自动化高度和倾角调节，提高调节效率和精确度，节省人力。
在一个可能的设计中，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机提供工作电源。其应用时，通过设置电源模块可以为红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机提供持续的电源供应。
在一个可能的设计中，所述电源模块设有可充电锂电池，所述装置还包括USB接口，所述USB接口分别与电源模块和处理器电性连接，用于对可充电锂电池进行充电以及对处理器进行调试时使用。其应用时，通过USB接口可以为电源模块的可充电锂电池进行充电，保证电源模块持续稳定的电压供应，还可通过USB接口对接处理器进行处理器的调试处理。
在一个可能的设计中，所述电源模块和USB接口还电连接有充放电管理模块，所述充放电管理模块用于对电源模块进行充放电管理。其应用时，通过充放电管理模块可以对电源模块进行充放电管理，实现电源模块的智能化充放电管控。
在一个可能的设计中，所述装置还包括开关模块，所述开关模块分别与电源模块、USB接口、红外激光感应模块和处理器电性连接，用于对电源模块进行开关控制，对USB接口进行调试开关控制，对红外激光感应模块进行开关控制，对处理器进行开关控制。其应用时，通过开关模块可以分别实现对电源模块的电源开关控制，对USB接口的调试开关控制，对红外激光感应模块的开关控制，以及对处理器的开关控制。
在一个可能的设计中，所述装置还包括传感器电源电路和处理器电源电路，所述传感器电源电路和处理器电源电路分别用于对倾角传感器和处理器的工作电源进行稳压。其应用时，通过传感器电源电路和处理器电源电路可以分别对倾角传感器和处理器的工作电源进行稳压处理，保证工作电源的稳定性。
在一个可能的设计中，所述电机采用步进电机，所述电机驱动模块采用步进电机驱动模块。其应用时，通过步进电机可以实现更加精细化的高度调节，且步进电机控制性能优良，调节精度高。
在一个可能的设计中，所述红外激光感应模块包括光电二极管和信号放大器，所述光电二极管用于对红外激光进行接收感应，并生成感应信号，所述信号放大器用于将感应信号放大后传输至处理器。其应用时，通过光电二极管可以对水平仪的红外激光进行接收感应，生成感应信号，通过信号放大器可以对感应信号进行放大处理，以便处理器接收使用。
本发明的有益效果为：
本发明通过红外激光感应模块可以对水平仪的红外激光进行接收感应，以生成感应信号传输给处理器，处理器根据接收到的感应信号开始进行调节运行，通过倾角传感器实时检测水平仪的倾角，然后生成倾角信号，倾角信号通过倾角信号采集模块整理传输至处理器，通过处理器对倾角信号进行分析处理，判断水平仪的倾斜状况，然后生成相应的调节信号传输给电机驱动模块，通过电机驱动模块驱动电机运行，以对水平仪底座的高度调节，从而实现水平仪的自动化高度和倾角调节，提高调节效率和精确度，节省人力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为红外激光感应模块的电路结构图；
图2为处理器的芯片示意图；
图3为倾角信号采集模块电路结构图；
图4为电机驱动模块的电路结构图；
图5为USB接口的电路结构图；
图6为充放电管理模块的电路结构图；
图7为开关模块的电路结构图；
图8为传感器电源电路的电路结构图；
图9为处理器电源电路的电路结构图；
图10为电源采样电路的电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例1：
本实施例提供了一种水平仪底座调节装置，如图1至图4所示，包括红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机，所述处理器分别与红外激光感应模块、倾角信号采集模块和电机驱动模块电性连接，所述红外激光感应模块用于对水平仪的红外激光进行接收感应，并生成感应信号传输至处理器，所述倾角传感器用于检测水平仪的倾角，并生成倾角信号，所述倾角信号采集模块用于将倾角传感器生成的倾角信号采集传输至处理器，所述处理器用于根据感应信号对倾角信号进行处理，生成调节信号传输至电机驱动模块，所述电机驱动模块用于根据调节信号驱动电机工作，对水平仪的底座进行高度调节。
具体实施时，通过红外激光感应模块可以对水平仪的红外激光进行接收感应，以生成感应信号传输给处理器，处理器根据接收到的感应信号开始进行调节运行，通过倾角传感器实时检测水平仪的倾角，然后生成倾角信号，倾角信号通过倾角信号采集模块整理传输至处理器，通过处理器对倾角信号进行分析处理，判断水平仪的倾斜状况，然后生成相应的调节信号传输给电机驱动模块，通过电机驱动模块驱动电机运行，以对水平仪底座的高度调节，从而实现水平仪的自动化高度和倾角调节，提高调节效率和精确度，节省人力。
所述处理器可采用MCU(Microcontroller Unit，单片微型计算机)来倾角信号进行分析处理，判断倾斜情况，并控制电机驱动模块驱动调节电机。
所述电机采用步进电机，所述电机驱动模块采用步进电机驱动模块，步进电机和步进电机驱动模块可设置三组，以分别对水平仪底座的三只脚进行高度调节。步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机，每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，因此，步进电动机又称脉冲电动机。通过步进电机可以实现更加精细化的高度调节，且步进电机控制性能优良，调节精度高。
所述倾角传感器可选用双轴倾角传感器，倾角传感器常用于系统的水平角度变化测量，按轴向可分为单轴和双轴的，单轴的只能测量某一方向的角度，双轴倾角传感器可以测量互相垂直的两个方向的角度。
所述红外激光感应模块包括光电二极管和信号放大器，所述光电二极管用于对红外激光进行接收感应，并生成感应信号，所述信号放大器用于将感应信号放大后传输至处理器。通过光电二极管可以对水平仪的红外激光进行接收感应，生成感应信号，通过信号放大器可以对感应信号进行放大处理，以便处理器接收使用。
实施例2：
作为对上述实施例的优化，所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机提供工作电源。具体实施时，通过设置电源模块可以为红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机提供持续的电源供应。
更进一步地，所述电源模块设有可充电锂电池，可充电锂电池具有高存储能量密度、高功率承受能力、高额定电压和较长的使用寿命，通过可充电锂电池可以提供持续稳定的电源输出。所述装置还包括如图5所示的USB接口，所述USB接口分别与电源模块和处理器电性连接，用于对可充电锂电池进行充电以及对处理器进行调试时使用。具体实施时，通过USB接口可以为电源模块的可充电锂电池进行充电，保证电源模块持续稳定的电压供应，还可通过USB接口对接处理器进行处理器的调试处理。
更进一步地，所述电源模块和USB接口还电连接有如图6所示的充放电管理模块，所述充放电管理模块用于对电源模块进行充放电管理。具体实施时，充放电管理模块可采用IP5306型充放电管理芯片对电源模块进行充放电管理，实现电源模块的智能化充放电管控。IP5306型充放电管理芯片的LED连接端口可连接相应的LED状态指示灯，来进行相应状态显示，如工作状态指示灯、充电状态指示灯、故障指示灯等。
更进一步地，所述装置还包括如图7所示的开关模块，所述开关模块分别与电源模块、USB接口、红外激光感应模块和处理器电性连接，用于对电源模块进行开关控制，对USB接口进行调试开关控制，对红外激光感应模块进行开关控制，对处理器进行开关控制。具体实施时，通过开关模块可以分别实现对电源模块的电源开关控制，对USB接口的调试开关控制，对红外激光感应模块的开关控制，以及对处理器的开关控制。开关模块可选用FDS4465型PMOS场效应管来对电源模块的电源开关控制，通过三个NPN型三极管分别实现对USB接口的调试开关控制，对红外激光感应模块的开关控制，以及对处理器的开关控制，NPN型三极管的基极作为相应器件的开关控制端，发射极接电源模块，集电极接地。
实施例3：
作为对上述实施例的优化，所述装置还包括如图8所示的传感器电源电路和如图9所示的处理器电源电路，所述传感器电源电路和处理器电源电路分别用于对倾角传感器和处理器的工作电源进行稳压。具体实施时，通过传感器电源电路和处理器电源电路可以分别对倾角传感器和处理器的工作电源进行稳压处理，保证工作电源的稳定性。
更进一步地，如图10所示，所述装置还包括多组工作电源采样电路，通过各电源采样电路可以分别对各器件的电源供应端进行电源采样，采样结果传输反馈至处理器，由处理器进行分析处理，判断各器件的电源供应情况。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (8)
1.一种水平仪底座调节装置，其特征在于：包括红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机，所述处理器分别与红外激光感应模块、倾角信号采集模块和电机驱动模块电性连接，所述红外激光感应模块用于对水平仪的红外激光进行接收感应，并生成感应信号传输至处理器，所述倾角传感器用于检测水平仪的倾角，并生成倾角信号，所述倾角信号采集模块用于将倾角传感器生成的倾角信号采集传输至处理器，所述处理器用于根据感应信号对倾角信号进行处理，生成调节信号传输至电机驱动模块，所述电机驱动模块用于根据调节信号驱动电机工作，对水平仪的底座进行高度调节。
2.根据权利要求1所述的一种水平仪底座调节装置，其特征在于：所述装置还包括电源模块，所述电源模块用于为红外激光感应模块、处理器、倾角信号采集模块、倾角传感器、电机驱动模块和电机提供工作电源。
3.根据权利要求2所述的一种水平仪底座调节装置，其特征在于：所述电源模块设有可充电锂电池，所述装置还包括USB接口，所述USB接口分别与电源模块和处理器电性连接，用于对可充电锂电池进行充电以及对处理器进行调试时使用。
4.根据权利要求3所述的一种水平仪底座调节装置，其特征在于：所述电源模块和USB接口还电连接有充放电管理模块，所述充放电管理模块用于对电源模块进行充放电管理。
5.根据权利要求4所述的一种水平仪底座调节装置，其特征在于：所述装置还包括开关模块，所述开关模块分别与电源模块、USB接口、红外激光感应模块和处理器电性连接，用于对电源模块进行开关控制，对USB接口进行调试开关控制，对红外激光感应模块进行开关控制，对处理器进行开关控制。
6.根据权利要求4所述的一种水平仪底座调节装置，其特征在于：所述装置还包括传感器电源电路和处理器电源电路，所述传感器电源电路和处理器电源电路分别用于对倾角传感器和处理器的工作电源进行稳压。
7.根据权利要求1所述的一种水平仪底座调节装置，其特征在于：所述电机采用步进电机，所述电机驱动模块采用步进电机驱动模块。
8.根据权利要求1所述的一种水平仪底座调节装置，其特征在于：所述红外激光感应模块包括光电二极管和信号放大器，所述光电二极管用于对红外激光进行接收感应，并生成感应信号，所述信号放大器用于将感应信号放大后传输至处理器。
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