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Beschreibung Orientierungs-Anzeigevorrichtung Die Erfindung betrifft
eine Orientierungs-Anzeigevorrichtung, die an einem Prüfstück ansetzbar ist und
anzeigt, wenn das Prüfstück eine gewählte Orientierung hat.
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Die Anzeigevorrichtung kann dazu benutzt werden, die Orientierung
einer im Bauwesen üblichen Libelle (Wasserwaage), eines geodätischen Visiergerätes,
einer Feuerwaffe oder eines beliebigen anderen, zu orientierenden Elementes anzuzeigen.
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Orientierungen in waagerecht er und senkrechter oder in einer anderen
Richtung lassen sich mit der Anzeigevorrichtung anzeigen.
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Im Bauwesen verwendete herkömmliche Libellen zur Überprüfung der Orientierung
oder Horizontallage von Bauwerksteilen und anderen Elementen weisen eine mit Flüssigkeit
nicht vollständig gefüllte Röhre auf. Eine auf der Flüssigkeit schwimmende Gasblase
ist unmittelbar beobachtbar, sobald der angestrebte Zustand der Horizontallage angezeigt
ist.
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Die Verwendung eines Horizontallage-Anzeigegerätes ist gelegentlich
dort notwendig, wo unmittelbare und visuelle Beobachtung der Gasblase einer Libelle
schwierig oder unmöglich ist.
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Zudem war es bisher nicht allgemein möglich, eine exakte Anzeige der
Orientierung eines Elementes ohne weiteres und mit verhältnismäßig einfachen und
billigen Mitteln zu erhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der sich die Orientierung eines Elementes (Prüfstückes) bestimmen läßt, ohne
die direkte Beobachtung einer zur Anzeige benutzten Gasblase erforderlich zu machen.
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Diese Aufgabe ist mit einer Orientierungs-Anzeigevorrichtung der eingangs
erwähnten Art gelöst, die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß zwischen
einem Strahlensender und einem die von diesem ausgehenden Strahlen empfangenden
Strahlenempfänger im Strahlengang ein Strahlenmodulator angeordnet ist, der eine
mit einer Modulationsflüssigkeit gefüllte Kammer aufweist, wobei die Modulationsflüssigkeit,
auf der eine in der Kammer entsprechend der Orientierung des Modulators bewegbare,
die Orientierung anzeigende Gasblase schwimmt, dazu dient, äe nach Bewegung der
Gasblase und der Wechselwirkung zwischen dieser und der Modulationsflüssigkeit die
vom Sender zum Empfänger gehenden Strahlen unterschiedlich zu modulieren, und wobei
der Empfänger im Betriebszustand feststellt, wenn die Gasblase sich in eine Stellung
bewegt, die anzeigt, daß das Prüfstück die gewählte Orientierung hat.
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I>er Strahlenempfänger kann die vom Prüfstück eingenommene gewählte
Orientierung entweder dadurch feststellen, daß er bei dieser Orientierung ein Signal
erzeugt, oder daß er ein Signal unterbricht, das ständig erzeugt wird, solange das
Prüfstück die gewählte Orientierung nicht hat. Die Feststellung der gewählten Orientierung
kann an sich schon Endzweck sein, beispielsweise um einem Bauhandwerker anzuzeigen,
daß ein Bauwerksteil in der gewünschten Lage ist, oder kann in einem automatisch
ablaufenden Prozeß dazu benutzt werden, irgendeinen Vorgang anzuregen oder zu beenden.
Beispielsweise
läßt sich die Anzeigevorrichtung in einem Flugzeug-Autopilotsystem
dazu benutzen, bei Abweichen des Flugzeuges von einer horizontalen Flugbahn Fluglagekorrektureinrichtungen
einzuschalten.
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Der Strahlensender und der Strahlenempfänger können an entgegengesetzten
Seiten der Kammer angeordnet sein, wobei, wenn das Prufstück die gewählte Orientierung
hat, die Gasblase unmittelbar zwischen dem Strahlensender und dem Strahlenempfänger
angeordnet ist. Die Gasblase lenkt ab bzw.
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streut einen großen Anteil der Strahlung, so daß der Empfänger dadurch
ein Minimum an Strahlung empfängt. In Fortbildung der Erfindung kann der Strahlensender
an einem Ende einer länglichen, die Kammer begrenzenden Röhre angeordnet sein, wobei
das Licht vorzugsweise seitlich an einem Endrand der Gasblase abgelenkt wird und
von dort aus auf den Empfänger trifft. Bei dieser Ausbildungsform stellt der Empfänger
ein Bild des Senders fest, wenn das Prüfstück die gewählte Orientierung hat. Diese
Ausbildungsform vermag eine exakte Horizontallageanzeige zu geben, da die am Empfänger
auftreffende Strahlung nur von einem kleinen Teil des Gasblasenrandes abgelenkt
wird und daher durch eine kleine Bewegung oder Verlagerung der Gasblase die am Empfänger
auftreffende Strahlung verringert wird.
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In einer bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung ist die Kammer
von einer länglichen Röhre begrenzt und die Länge der Gasblase übersteigt die halbe
Röhrenlänge. Diese Ausbildungsform ist verwendbar, wenn der Strahlensender am Ende
der Kammer angeordnet ist. Durch die in der Längsrichtung große Gasblase ist gewährleistet,
daß ein Bild des Senders, das an einem anderen Rand der Gasblase geformt ist als
dem, an dem der Empfänger zur Aufnahme von Strahlung angeordnet ist, vom Empfänger
nicht ohne wesentliche Veränderung der Orientierung des Prüfstückes festgestellt
wird.
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Der Strahlenmodulator ruht vorzugsweise an einem Träger auf, der am
Prüfstück verstellbar anbringbar ist. Die Orientierung des Modulators ist daher
veränderbar, um die Anzeigevorrichtung in die Lage zu versetzen, exakt festzustellen,
wenn das Prüfstück die gewählte Orientierung hat. Der Modulator kann beispielsweise
schwenkbar an einer im Bauwesen üblichen Libelle oder Wasserwaage angebracht sein
und die Orientierung des Modulators kann so eingestellt sein, daß die Anzeigevorrichtung
waagerechte oder senkrechte Orientierung gleichzeitig mit den Gasblasen in den im
Herstellerwerk geeichten bzw. mit Teilung versehenen Glasröhren der Libelle feststellt.
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Zum Strahlenempfänger gehört vorzugsweise ein Strahlendetektor, der
auf die Intensität der an ihm auftreffenden Strahlung anspricht, beispielsweise
eine Photoleitfähigkeits-Zelle oder ein Phototransistor, eine Orientierungs-Signalisiereinrichtung,
und eine Schaltungsanordnung zum Schalten der Signalisiereinrichtung in Abhängigkeit
von Intensitäteveränderungen der am Detektor auftreffenden Strahlung. Zur Schaltungsanordnung
gehört vorzugsweise ein Schaltglied mit zwei diskreten Zuständen, beispielsweise
ein Transistor mit einem Durchgangs- und einem Sperrzustand. Der Transistor kann
eingeschaltet bzw. auf Durchgang geschaltet sein, wenn das Prtif stück die gewählte
Orientierung hat, und kann gesperrt sein, wenn das Prüfstück nicht die gewählte
Orientierung hat, oder umgekehrt.
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Die Kammer, der Strahlensender und der Strahlenabtaster bzw.
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Strahlendetektor können in einem vorgefertigten Baustein mit einer
vorbestimmten Beziehung untereinander eingeschlossen sein und somit ein austauschbares
Bauteil der Vorrichtung bilden.
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Um kleine Orientierungsveränderungen anzeigen zu können, kann der
Strahlenempfänger beim Ausrichten der Vorrichtung in einer kritischen Orientierungsstellung
in Betriebszustand versetzt sein, wobei Bewegung aus dieser kritischen Stellung
heraus
bewirkt, daß die die Gasblase festhaltende Oberflächenspannung zusammenbricht und
der Strahlenempfänger auf diese Weise ausgeschaltet wird. Es können somit zwei Kammern
vorhanden sein, von denen die eine aus der Waagerechten um einen Betrag nach links
gekippt ist, der nicht ganz ausreicht, um die Gasblase aus der die Horizontallage
anzeigenden Mittelstellung wegzuführen, und die andere Kammer in ähnlicher Weise
nach rechts gekippt ist. Sehr kleine Bewegung der Vorrichtung aus der Horizontallage
heraus führt zum Zusammenbrechen der eine der Gasblasen festhaltenden Oberflächenspannung,
so daß die Vorrichtung nicht mehr Waagerecht anzeigt.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mehrerer
Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines austauschbaren Bauteiles zur Verwendung
in der Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schaltplan,
darstellend eine Ausbildungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, und Fig. 3
einen Schaltplan, darstellend eine weitere Ausbildungsform der Vorrichtung nach
der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt eine Orientierungs-Anzeigevorrichtung mit einem Strahlensender
10, einem Strahlenempfänger i1 und einem Strahlenmodulator 12, der im Strahlengang
zwischen Strahlensender und Strahlenempfänger angeordnet ist. Der Strahlenempfänger
ii empfängt die vom Strahlensender 10 ausgehenden Strahlen in durch den Modulator
12 moduliertem Zustand. Der Modulator 12 weist eine Kammer 13 auf, die nicht vollständig
mit einer Modulationsflüssigkeit 14 gefüllt ist, so daß auf dieser eine die Orientierung
anzeigende Gasblase 15 schwimmt, die in der Kammer 13 åe nach Orientierung des Modulators
12 bewegbar ist.
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In Fig. 1 ist der Modulator 12 als eine bogenförmige, längliche Röhre
16 aus Glas oder Kunststoff dargestellt, die an beiden Enden 17 und 18 verschlossen
ist. Die Modulationsflüssigkeit 14 ist vorzugsweise ein Spiritus (denaturierter
Alkohol) und kann Äthylalkohol enthalten. Die Röhre 16 kann in herkömmlicher Weise
wie bei im Bauwesen verwendeten Libellen ausgebildet sein. In einer abgewandelten
Ausbildungsform kann der Modulator 12 ein Glas- oder Kunststoffbehälter in Gestalt
einer umgedrehten Untertasse sein, der mit einer Flüssigkeit nicht vollständig gefüllt
ist, so daß eine die Orientierung anzeigende Gasblase verbleibt. Im in Fig. 1 dargestellten
Beispiel ist die Gasblase 15 von überwiegender Längsausdehnung,mit einer die halbe
Länge der Röhre 16 übersteigenden Länge.
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Der Modulator 12 ist, entsprechend Fig. 1, an einem Träger 19 abgestützt,
der an dem Element oder Prüfstück, dessen Orientierung angezeigt werden soll, verstellbar
anbringbar ist.
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Der Träger 19 kann beispielsweise um das Trägerende 20 schwenkbar
an einer herkömmlichen Libelle so angebracht sein, daß durch Anheben oder Absenken
des Endes 17 der Röhre 16 die Anzeigevorrichtung in der Lage ist, waagerechte Ausrichtung
in Übereinstimmung mit der im Herstellerwerk geeichten Horizontallage-Anzeige der
Libelle anzugeben.
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Um die Feststellung kleiner Abweichungen des Prüfstückes von der gewählten
Orientierung zu erleichtern, können zwei Röhren 16 vorhanden sein, von denen die
eine aus einer die gewählte Orientierung anzeigenden Mittelstellung heraus um einen
Betrag nach links gekippt ist, der nicht ausreicht, das Zusammenbrechen der die
Gasblase 15 in Lage haltenden Oberflächenspannung herbeizuführen. Für übliche, im
Handel erhältliche Libellen übersteigt diese Kippung normalerweise 5 Bogensekunden
nicht. Die zweite Röhre ist in ähnlicher Weise nach rechts gekippt. Die Empfindlichkeit
des Empfängers ist so gewählt, daß er festzustellen vermag, wenn beide Gasblasen
ihre die gewählte Orientierung anzeigenden Stellungen
einnehmen.
Durch Bewegung aus der gewählten Orientierung heraus geht die eine der Gasblasen
in Lage haltende Oberflächenspannung verloren, so daß die Vonichtung nicht mehr
anzeigt, daß das Prüfstück die gewählte Orientierung hat.
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Durch entsprechende Eichung bzw. Teilung der Vorrichtung lassen sich
somit Bewegungen um weniger als 1 Bogensekunde feststellen.
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Der Strahlensender 10 ist vorzugsweise eine Quelle elektromagnetischer
Strahlung und kann eine Glühbirne 21 (Fig. 2) oder eine lichtemittierende Diode
22 (Fig. 1 und 3) sein.
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Es ist auch möglich, als Strahlensender eine Glasfaser zu verwenden,
deren eines Ende so angeordnet ist, daß es Licht von außerhalb der Vorrichtung,
beispielsweise Sonnenlicht aufnimmt, während das andere Ende Licht zum Modulator
12 hin sendet. Als Strahlensender 10 wird eine lichtemittierende Diode bevorzugt,
da solche Dioden haltbar sind und bei ihnen Licht von einer Fläche ausgesandt wird,
wobei die peripherische Lichtemission sehr klein ist.
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Der Strahlenempfänger weist vorzugsweise einen Strahlendetektor 23
auf, der. auf die Intensität der an ihm auftreffenden Strahlung anspricht. Der Detektor
23 ist vorzugsweise eine Photozelle und kann eine Photoleitfähigkeits-Zelle 24 (Fig.
2) oder ein Phototransistor 25 (Fig. 1 und 3) sein. Der Widerstand einer Photoleitfähigkeits-Zelle
verändert sich. mit dem an ihrem empfindlichen Teil auftreffenden Strahlungsbetrag
bzw. Strahlungsmenge.
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Wie in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt, können an entgegengesetzten
Seiten der Kammer 13 eine lichtemittierende Diode 22a und ein Detektor 23a angeordnet
sein. Die Röhre 16, die Modulationsflüssigkeit 14 und die Gasblasen 15 lenken Licht
so ab bzw. streuen Licht in der Weise, daß am Detektor 23a ein Lichtminimum auftrifft,
wenn die Gasblase 15 unmittelbar zwischen der Diode 22a und dem Detektor 23a steht,
was eintritt, wenn das Prüfstück die gewählte Orientierung hat.
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Die lichtemittierende Diode 22 ist jedoch, wie in Pig. 1 zu erkennen,
vorzugsweise nahe des Endes 17 der Röhre 16 angeordnet, um Licht in Längsrichtung
in die Röhre 16 zu senden, und der Detektor 23 ist so angeordnet, daß er von einem
Endrand 26 der Gasblase 15/agteiei tes Licht erhält. An den Endrändern der Gasblase
entstehen Bilder der Lichtquelle. Wenn sich somit der Endrand 26 in geringster Entfernung
vom Detektor 23 befindet, trifft an diesem ein Maximum an Licht auf.
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Die Vorrichtung ist so geeicht bzw. graduiert, daß dieser Zustand
erreicht wird, wenn das Prüfstück die gewählte Orientierung hat. Wie bereits erwähnt,
übersteigt die Länge der Gasblase 15 die halbe Länge der Röhre 16, so daß die Röhre
16 um einen recht beträchtlichen Betrag entsprechend Fig. 1 im Uhrzeigersinn gekippt
werden müßte, bevor der Detektor 23 das an dem dem Endrand 26 abgewandten Endrand
der Gasblase entstandene Bild der Lichtquelle feststellen könnte.
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Fig. 1 zeigt die Röhre 16, den Strahlensender 10 und den Strahlendetektor
23 mit einer vorbestimmten Beziehung untereinander in einem vorgefertigten Baustein
27 eingeschlossen, wodurch ein austauschbares Bauteil für die Vorrichtung erhalten
ist. Der Baustein 27 kann aus einem klaren bzw. durchsichtigen Kunststoff hergestellt
sein und dient zum Schutz der Bauteile. Um die elektrische Verbindung zu erleichtern,
ist das Leitungsanschlußsttick 28 der Diode 22 und des Phototransistors 25 aus dem
Baustein 27 herausgeführt.
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In Fig. 2 und 3 ist der Strahlenempfänger 11 mit dem Strahlendetektor
23 dargestellt. Der Strahlenempfänger 11 weist ebenfalls eine Orientierungs-Signalisiereinrichtung
28' und eine Schaltungsanordnung 29 zum Schalten der Signalisiereinrichtung 28'
in Abhängigkeit von Intensitätsveränderungen der am Detektor 23 auftreffenden Strahlung
auf. Die Signalisiereinrichtung 28' kann so ausgebildet sein, daß sie aktiviert
ist, wenn das Prüfstück die gewählte Orientierung hat, oder daß sie in einem solchen
Falle ausgeschaltet oder deaktiviert ist.
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Die Signalisiereinrichtung 28' kann eine visuell wahrnehmbare Zeichen
gebende Signalisiereinrichtung sein, beispielsweise eine Signallampe 30 (Fig.2),
oder eine lichtemittierende Diode 31 (Fig. 3). In einer abgewandelten Ausbildungsform
oder in Verbindung mit der optischen Signalisiereinrichtung kann ein Schallzeichengeber
vorhanden sein. Die Signalisiereinrichtung 28' kann eine Lichtquelle aufweisen,
die eingeschaltet ist, wenn die gewählte Orientierung von der Vorrichtung nicht
festgestellt wird, und einen Schallzeichengeber, der sich einschaltet, sobald die
gewählte-Orientierung erreicht ist, oder umgekehrt. In einer weiteren Ausbildungsform
kann die Signalisiereinrichtung 28' ein Radiowellensender sein, so daß die Vorrichtung
dazu benutzt werden kann, Orientierungen des Prüfstückes mit Fernanzeige anzugeben.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung 29 ist von einer Batterie
32 gespeist, die mit einem Hauptschalter 33 in die Schaltungsanordnung einschaltbar
ist. Die Schaltungsanordnung 29 weist ein Schaltglied 34 auf, das als ein erster
NPN-Uransistor 35 dargestellt ist. Dieser Transistor 35 hat zwei diskrete Zustände,
einen leitenden und einen nichtMitenden, und befindet sich in dem einen Zustand,
wenn das PrUfstück die gewählte Orientierung hat, und in dem anderen Zustand, wenn
das Prüfstück nicht die gewählte Orientierung hat. Zur Schaltungsanordnung 29 gehört
weiterhin ein zweiter NPN-Transistor 36. Wie aus der Zeichnung zu erkennen, sind
die beiden Transistoren 35 und 36 mit gemeinsamen Kollektoranschlußstücken verbunden
und der Emitter des erstegenannten Transistors 35 ist an die Basis des an zweiter
Stelle erwähnten Transistors 36 angeschlossen. Da es sich um NPN-Transistoren handelt,
ist die Batterie 32 vorzugsweise mit ihrem Minuspol über den Haupt schalter 33 an
Masse angeschlossen. Der Pluspol der Batterie kann ueber die Signalisiereinrichtung
28' mit dem gemeinsamen Kollektor der Transistoren 35 und 36 verbunden sein, während
der Emitter des Transistors 36 zur Vervollständigung der Signalschaltung an Masse
angeschlossen ist.
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Durch Einschalten der Transistoren 35 und 36 wird daher die Signalisiereinrichtung
28' aktiviert.
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Die den Transistoren 35 und 36 zugeordnete Vorspannungsschaltung ist
vorzugsweise einstellbar, um Veränderungen der Zeit bzw. des Zeitpunktes, zu dem
die Transistoren von einem -leitenden auf einen nichtleitenden Zustand, und umgekehrt,
schalten, zu ermöglichen. Die Einstellung der Vorspannungsschaltung erfolgt vorzugsweise
mit zwei veränderbaren bzw.
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einstellbaren Widerständen 37 und 38, welche die der Basis des Transistors
35 zugeführte Spannung und damit die Abschaltzeiten der Transistoren 35 und 36 verändern.
Im gezeigten Beispiel ist der einstellbare Widerstand 37 mit dem Pluspol der Batterie
32 und der Basis des Transistors 35, der zweite einstellbare Widerstand 38 mit der
Basis des Transistors 35 und Masse verbunden. Die Photoleitfähigkeits-Zelle 24 ist
zum einstellbaren Widerstand 38 parallelgeschaltet, obgleich sie mit diesem in Reihe
geschaltet oder mit dem einstellbaren Widerstand 37 parallel- oder in Reihe geschaltet
sein kann.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausbildungsform weist die Signalisiereinrichtung
28' eine Signallampe 30 auf, die an den gemeinsamen Kollektor der beiden Transistoren
35 und 36 und an den Pluspol der Batterie 32 angeschlossen ist. Es kann ein (nicht
gezeichneter) Umschalter vorhanden sein, mit dem sich der gemeinsame Kollektoranschluß
der beiden Transistoren 35 und 36 parallel zu einem Anschlußstück eines Schallzeichengebers
schalten läßt, dessen anderes Anschlußstück mit dem Pluspol der Batterie 32 verbunden
ist. Mit Hilfe dieses Umschalters läßt sich in der Vorrichtung nach der Erfindung
nach Bedarf eine Signallampe oder ein Schallzeichengeber als Signalisiereinrichtung
28' benutzen.
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In einer weiteren, in der Zeichnung nicht dargestellten Fortbildung
der Erfindung ist die Signalisiereinrichtung 28' durch ein Relais ersetzt, mit dem
sich im Sperrzustand der
Transistoren 35 und 36 der Schallzeichengeber
in den Stromkreis einschalten läßt. Sobald die Transistoren 35 und 36 auf Durchlaß
geschaltet werden, schaltet das Relais den Schallzeichengeber ab und die Signallampe
zu. Bei dieser Ausbildungsform ist es möglich, ein Schallzeichen zu erzeugen, wenn
die Vorrichtung eine andere als die gewählte Orientierung anzeigt, wohingegen ein
optisches Signal gegeben wird, wenn die Vorrichtung anzeigt, daß das Prüfstück die
gewählte Orientierung hat.
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Die Vorspannungschaltung ist so eingestellt, daß im Betrieb die Transistoren
35 und 36 entweder gerade leitend sind oder gerade sperren. Dies ist zweckmäßig,
um für die Vorrichtung eine größtmögliche Empfindlichkeit zu erhalten.
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Der Strahlendetektor 23 ist als Photoleitfähigkeits-Zelle 24 dargestellt,
die mit dem einstellbaren Widerstand 38 parallelgeschaltet ist. Die Photoleitfähigkeits-Zelle
24 erhält ein Minimum an Licht, wenn die Gasblase 15 unmittelbar zwischen der Glühbirne
21 bzw. dem Strahlensender 10 und der Zelle 24 steht. Ein an der Zelle 24 auftreffendes
Minimum an Licht verändert ihren Widerstand auf Maximum. Im Betrieb wird daher die
in Fig. 2 dargestellte Ausbildungsform mit den veränderbaren Widerständen 37 und
38 so eingestellt, daß die Transistoren 35 und 36 gerade leitend sind, wenn das
an der Zelle 24 auftreffende Licht auf einem Minimum ist. Dies trifft dann zu, wenn
das Prüfstück die gewählte Orientierung hat. In diesem Zustand führt jegliche, durch
Verändern der Orientierung des Prüfstückes hervorgerufene Bewegung der Gasblase
15 aus ihrer Stellung unmittelbar zwischen Sender und Empfänger heraus zu einem
vermehrten Lichteinfall an der Zelle 24, deren Widerstand kleiner wird, und wobei
die von der Basis des Transistors 35 zum Emitter des Transistors 36 geleitete Spannung
abnimmt und die Transistoren 35 und 36 ab- bzw. auf Sperrung schalten. Dadurch wird
die Signalisiereinrichtung 28' ausgeschaltet. Liegt die Zelle 24 in Reihe mit dem
veränderbaen
Widerstand 37, kann die Vorspannungschaltung so eingestellt
werden, daß die Signalisiereinrichtung 28' bei der gewählten Orientierung des Prüfstückes
gerade ausgeschaltet ist.
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Durch Einbau von zwei Modulatoren 12 läßt sich die Varichtung nach
der Erfindung zum Masen von senkrechter oder waagerechter Orientierung verwendbar
machen. Für jede Meßrichtung ist ein Modulator vorgesehen, wobei jedem Modulator
ein Strahlendetektor 23, beispielsweise eine Photozelle zugeordnet ist. Die Schaltungsanordnung
29 kann mit einem Umschalter versehen sein, beispielsweise um die der Röhre zum
Anzeigen waagerechter Orientierung zugeordnete Photozelle aus ihrer Parallelschaltung
mit dem veränderbaren Widerstand 38 herauszunehmen und gleichzeitig die Phtozelle,
die der Röhre zum Anzeigen senkrechter Orientierung zugeordnet ist, mit dem veränderbaren
Widerstand 38 parallelzuschalten, und umgekehrt.
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Die Schaltungsanordnung 29 ist auf diese Weise zur Anzeige senkrechter
und waagerechter Orientierung gemeinsam verwendbar. Es leuchtet ein, daß die Modulatoren
gekippt sein können, um bei anderer als waagerechter oder senkrechter Orientierung
ein Maximum oder Minimum an Strahlung an den Detektor zu übertragen. Die Vorrichtung
nach der Erfindung ist somit ohne weiteres dazu benutzbar, eine beliebig gewählte
Winkelorientierung anzuzeigen.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ausbildungsform weist eine Schaltungsanordnung
29 auf, die stabiler ist als die in Fig. 2 gezeigte. Die Schaltungsanordnugg 29
ist von einer Batterie 32 gespeist. Um den Fernanschluß der Schaltungsanordnung
an eine Spannungsquelle zu ermöglichen, die mit einem Anschluß stück 41 einer Steckdose
40 verbindbar ist, kann ein Umschalter 39 vorgesehen sein. Eine Schutzdiode 44 sorgt
für die genaue Polarität der Versorgungsspannung.
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Die Schaltungsanordnung 29 weist weiterhin drei Schalttransistoren
45, 46 und 47 auf. Die Basis des Schalttransistors 45 ist mit dem Emitter des Phototransistors
25 verbunden, so daß
der Schalttransistor 45 bei ausreichendem
Lichteinfall am Phototransistor 25 leitend ist. Der Emitter des Schalttransistors
45 ist an die Basis des Schaltransistors 46 und weiterhin über einen veränderbaren
Widerstand 48 an Masse angeschlossen. Durch Verstellen des Widerstandes 48 läßt
sich der Zeitpunkt, zu dem der Schalttransistor 46 auf Durchlaß schaltet, verändern.
Eine Außenbeeinflussung der Schaltzeit oder des Schaltzeitpunktes läßt sich durch
Umgehen des veränderbaren Widerstandes 48 mit einem äußeren einstellbaren Widerstand
erreichen, der an ein Anschlußstück 43 der Steckdose 40 anschließbar ist.
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Im Betrieb ist der veränderbare Widerstand 48 so eingestellt, daß
der Schalttransistor 46 gerade leitend ist, wenn am Phototransistor 25 ein Maximum
an Licht auftrifft. Dies ist dann der Fall, wenn der reflektierende Endrand 26 der
Gasblase 15 sich am Phototransistor 25 befindet (Fig. 1). Sobald der Schalttransistor
46 auf Durchlaß schaltet, wird auch der dritte Schalttransistor 47 leitend. Der
Kollektor des Schalttransistors 47 ist über eine lichtemittierende Diode 31 und
einen Widerstand mit einer Versorgungsleitung 49 verbunden. Im gezeigten Beispiel
ist somit die lichtemittierende Diode 31 eingeschaltet, wenn am Phototransistor
25 ein Maximum an Licht auftrifft. Dies ist der Fall, wenn das Prüfstück die gewählte
Orientierung hat. Verstellen des Prüfstückes verringert das vom Phototransistor
25 über die Gasblase 15 festgestellte Licht, so daß der Schalttransistor 47 und
damit auch die lichtemittierende Diode 31 abschaltet.
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Um Außenanzeige der Orientierung durch eine mit einem Anschlußstück
42 der Steckdose 40 verbundene Signalisiereinrichtung zu ermöglichen, kann ein Signal-Umschalter
50 vorhanden sein.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kann zur Erzielung
des gleichen Ergebnisses wie zuvor beschrieben der veränderbare Widerstand 48 an
die Basis des Schalttransistors 47 und an Masse angeschlossen sein.
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Aufbau und Ausbildung der Vorrichtung und der Schaltung sind in Anpassung
an verschiedene Zwecke in vielfältiger Weise abwandelbar. An jedem Ende einer Röhre
kann eine lichtemittierende Diode angeordnet sein, so daß an beiden Endrändern der
Gasblase eine seitliche Lichtablenkung stattfindet. Es können zwei Detektoren verwendet
sein, wobei ein an den beiden Detektoren auftreffendes Gesamt-Lichtintensitätsmaximum
festgestellt werden kann, um anzuzeigen, daß das Prüfstück die gewählte Orientierung
hat.
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Bei Vorhandensein von zwei Modulatoren, von denen einer so weit nach
rechts gekippt ist, daß die die Gasblase haltende Oberflächenspannung noch nicht
zusammenbricht, und der andere nach links gekippt ist, kann zum Feststellen der
gewählten Orientierung des Prüfstückes eine Detektorschaltung nach Art einer Brückenschaltung
verwendet sein. Es sind zwei Schaltungsanordnungen, je eine je Modulator, vorhanden
sowie eine zentrale Schaltung, die feststellt, wenn beide Schaltungsanordnungen
anzeigen, daß das Prüfstück die gewählte Orientierung hat. Zeigt eine der Schaltungsanordnungen
einen anderen Zustand als die gewählte Orientierung an, ist die zentrale Schaltung
deaktiviert oder abgeschaltet.
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Die Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach der Erfindung ist vorzugsweise
in einem Gehäuse untergebracht. Dieses schützt die Bauteile der Vorrichtung und
weist auch Streulicht ab, das die Abtastung an der empfindlichen Fläche der Photozelle
beeinträchtigen bzw. beeinflussen könnte. Dient als Signalisiereinrichtung eine
Signallampe, so ragt diese vorzugsweise aus dem Gehäuse aus. Das Gehäuse kann schwenkbar
an einer Halterung angebracht sein. Soll die Vorrichtung an einer Libelle oder Wasserwaage
angebracht werden, erlaubt die Schwenkverbindung eine Einstellung der Vorrichtung
in der Weise, daß die waagerechte Ausrichtung gleichzeitig mit der Horizontal-Anzeige
durch die Libelle bzw. Wasserwaage signalisiert wird. Die Vorrichtungshalterung
ist mit einer
Wasserwaage in ähnlicher Weise wie mit einer Zwinge
mit Hilfe einer Klemmschraube verbindbar. Auch kann das Gehäuse mit Magnetfüßen
versehen sein, um die Vorrichtung an der Seite der Wasserwaage mit an dieser befestigten
Stahlplatten anzubringen. Das Gehäuse kann mit einer Wasserwaage starr verbunden
sein, wobei die Neigung des Modulators mit einem schwenkbaren Träger 19, an dem
der Modulator 12 montiert ist, veränderbar und feststellbar ist.
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Die Orientierungs-Anzeigevorrichtung ist bei Visier- oder Zielfernrohren,
Ferngläsern oder Kameras bei beliebig gewählter Orientierung anwendbar. Beispielsweise
können geodätische Genauigkeitsmeßinstrumente unter Anwendung des Grundgedankens
der Erfindung ausgebildet werden.
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Wie bereits erwähnt, bringt die Erfindung besondere Vorteile im Bauwesen,
indem sie die Bestimmung von Orientierungen dort ermöglicht, wo eine gewöhnliche
Libelle oder Wasserwaage nicht ohne weiteres benutzbar ist. Auch läßt sich die Erfindung
zum automatischen Überprüfen der Orientierung einer Lotrechten bzw. einer Lot schnur
benutzen. Zur Feststellung, ob eine Lotrechte oder eine Los schnur in beliebiger
Richtung vonder Senkrechten abweicht, kann ein Senklot verwendet werden, das zwei
zueinander rechtwinklig angeordnete waagerechte Röhren enthält.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist zum Feststellen von Orientierungsveränderungen
verwendbar und läßt sich an ein Zählwerk anschließen, das die Anzahl solcher Veränderungen
zählt. Beispielsweise läßt sich die Anzahl der Schritte, die ein Fußgänger ausführt,
in der Weise aufzeichnen, daß gezählt wird, wievieleMale sich ein Bein bewegt, und
zwar anhand jeder Verlagerung einer in einer Kammer eingeschlossenen Gasblase aus
einer Mittelstellung heraus.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist ebenfalls verwendbar, um Orientierungsveränderungen
eines Flugzeuges anzuzeigen
oder ein Signal zum automatischen Ausgleichen
bzw. Korrigieren solcher Veränderungen zu erzeugen. Abweichen von der Waagerechten
der Verbindungslinie zwischen Rumpfspitze und Schwanz und/oder der Verbindungslinie
von Flügelspitze zu Flügelspitze können festgestellt und angezeigt werden.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Orientierungs-Anzeigevorrichtung
nach der Erfindung von verhältnismäßig einfachem und kostensparendem Aufbau ist,
die Überprüfung von Orientierungen in Bereichen ermöglicht, wo herkömmliche Orientierungs-Anzeigevorrichtungen
nicht anwendbar sind, und sich ohne weiteres robust ausführen läßt.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen dieses
Grundgedankens in vielfältiger Weise abwandelbar.
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/Ansprüche