DE2403909A1 - Orientierungs-anzeigevorrichtung - Google Patents

Orientierungs-anzeigevorrichtung

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DE2403909A1
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Cornelius Leonard Gooley
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Travers Martin Kingsford Belmont Victoria Au
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Description

  • Beschreibung Orientierungs-Anzeigevorrichtung Die Erfindung betrifft eine Orientierungs-Anzeigevorrichtung, die an einem Prüfstück ansetzbar ist und anzeigt, wenn das Prüfstück eine gewählte Orientierung hat.
  • 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.
  • Orientierungen in waagerecht er und senkrechter oder in einer anderen Richtung lassen sich mit der Anzeigevorrichtung anzeigen.
  • 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.
  • Die Verwendung eines Horizontallage-Anzeigegerätes ist gelegentlich dort notwendig, wo unmittelbare und visuelle Beobachtung der Gasblase einer Libelle schwierig oder unmöglich ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Kammer, der Strahlensender und der Strahlenabtaster bzw.
  • Strahlendetektor können in einem vorgefertigten Baustein mit einer vorbestimmten Beziehung untereinander eingeschlossen sein und somit ein austauschbares Bauteil der Vorrichtung bilden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Durch entsprechende Eichung bzw. Teilung der Vorrichtung lassen sich somit Bewegungen um weniger als 1 Bogensekunde feststellen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Durch Einschalten der Transistoren 35 und 36 wird daher die Signalisiereinrichtung 28' aktiviert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Um Außenanzeige der Orientierung durch eine mit einem Anschlußstück 42 der Steckdose 40 verbundene Signalisiereinrichtung zu ermöglichen, kann ein Signal-Umschalter 50 vorhanden sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen dieses Grundgedankens in vielfältiger Weise abwandelbar.
  • /Ansprüche

Claims (11)

  1. ANSPRiiCHE Orientierungs-Anzeigevorrichtung, die an einem Prüfstück ansetzbar ist und anzeigt, wenn das Prüfstück eine gewählte Orientierung hat, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß zwischen einem Strahlensender (10) und einem die von diesem ausgehenden Strahlen empfangenden Strahlenempfänger (11) im Strahlengang ein Strahlenmodulator (12) angeordnet ist, der eine mit einer Modulationsflüssigkeit (14) gefüllte Kammer (13) aufweist, wobei die Modulationsflüssigkeit (14), auf der eine in der Kammer (13) entsprechend der Orientierung des Modulators (12) bewegbare, die Orientierung anzeigende Gasblase (15) schwimmt, dazu dient, je nach Bewegung der Gasblase (15) und der Wechselwirkung zwischen dieser und der Modulationsflüssigkeit (1A) die vom Sender (10) zum Empfänger (11) gehenden Strahlen unterschiedlich zu modulieren, und wobei der Empfänger (11) im Betriebszustand feststellt, wenn die Gasblase (15) sich in eine Stellung bewegt, die anzeigt, daß das Prüfstück die gewählte Orientierung hat.
  2. 2. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strahlensender (10) und der Strahlenempfänger (11) an entgegengesetzten Seiten der Kammer (13) angeordnet sind, wobei, wenn das Prüfstück die gewählte Orientierung hat, die Gasblase (15) unmittelbar zwischen dem Strahlensender (10) und dem Strahlenempfänger (11) angeordnet ist und der Empfänger (11) dadurch ein Minimum an Strahlung erhält.
  3. 3. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strahlenempfänger (11) so angeordnet ist, daß er an einem Rand der Gasblase (15) seitlich abgelenkte Strahlen erhält, wobei die vom Empfänger (11) empfangene Strahlung ein Intensitätsmaximum erreicht, wenn das Prüfstück die gewählte Orientierung hat.
  4. 4. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gasblase (15) in der gewählten Orientierung des Prüfstückes eine überwiegende Längsausdehnung hat, und daß die seitliche Ablenkung der Strahlung an einem Endrand (26) der Gasblase (15) erfolgt.
  5. 5. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kammer (13) von einer länglichen Röhre (16) begrenzt ist, und daß die Länge der Gasblase (15) die halbe Röhrenlänge übersteigt.
  6. 6. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strahlensender (10) eine lichtemittierende Diode (22) aufweist, die nahe eines Endes der Kammer (13) angeordnet ist und Lichtstrahlen in Längsrichtung in die Kammer (13) sendet.
  7. 7. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strahlenmodulator (12) an einem Träger (19) aufruht, der am Prüfstück verstellbar anbringbar ist.
  8. 8. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strahlenempfänger (11) beim Ausrichten der Vorrichtung in einer kritischen Orientierungsstellung im Betriebszustand ist, und daß Bewegung aus dieser kritischen Stellung heraus bewirkt, daß die die Gasblase (15) festhaltende Oberflächenspannung zusammenbricht und der Strahlenempfänger (11) auf diese Weise ausgeschaltet wird.
  9. 9. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis'8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Strahlenempfänger (11) ein Strahlendetektor (23) gehört, der auf die Intensität der an ihm auftreffenden Strahlung anspricht, eine Orientierungs-Signalisiereinrichtung (28'), und eine Schaltungsanordnung (29) zum Schalten der Signalisiereinrichtung (28') in Abhängigkeit von Intensitätsveränderungen der am Detektor (23) auftreffenden Strahlung.
  10. 10. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Schaltungsanordnung (29) ein Schaltglied (34 bzw. 35) mit zwei diskreten Zuständen gehört, das sich in einem Zustand befindet, wenn das Prüfstück die gewählte Orientierung hat, und den anderen Zustand annimmt, wenn das Prüfstück nicht die gewählte Orientierung hat.
  11. 11. Orientierungs-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kammer (13), der Strahlensender (10) und der Strahlendetektor (23) in einem vorgefertigten Baustein (27) mit einer vorbestimmten Beziehung untereinander eingeschlossen sind und somit ein austauschbares Bauteil der Vorrichtung bilden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2368694A1 (fr) * 1976-10-22 1978-05-19 Singer Co Appareil de detection de limite d'inclinaison
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