DE3208811C2

DE3208811C2 - Neigungswinkelmeßgerät

Info

Publication number: DE3208811C2
Application number: DE19823208811
Authority: DE
Inventors: Konrad 6831 Brühl Möbus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-11
Filing date: 1982-03-11
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE3208811A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Neigungswinkelmeßgerät zur stufenlosen und exakten elektronischen Bestimmung von Neigungswinkeln. Dazu wird von einem drehbar gelagerten Pendel ein kontinuierlicher Widerstand entsprechend der Neigung des Winkels abgegriffen. Dieser so abgegriffene Meßwiderstand kann zu einem Widerstand zur Justierung der Nullgrad-Anzeige parallelgeschaltet sein; diese Parallelschaltung wiederum kann zur Justierung von 90 °-Anzeigen in Reihe zu zwei anderen Justierungswiderständen geschaltet sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Neigungswinkclmeßgerät, bei dem ein Pendel mit Schaltkontakten ausgestattet ist, von denen über ein Potentiometer eine dem Neigungswinkel entsprechende Spannung abgreifbar ist.

Ein solches Neigungswinkelmeßgerät ist aus der »Technischen Information für Feinmechanik und Optik«, November 1966, DK 531.746, bekannt.

Nach diesem Stand der Technik soll zwar das Pendel leichtgängig aufgehängt sein. Gleichwohl kann das Pendel jedoch von dem Schleifer gebremst werden, so daß es im Ergebnis nicht exakt die senkrechte Lage, die ihm eigentlich zukommt, einnimmt. Infolgedessen kann das Meßergebnis verfälscht sein.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Neigungswinkelmeßgerät der eingangs genannten Gattung zu schaffen, das exakte Werte liefert, bei dem insbesondere also das Pendel von dem Schleifer ungebremst die ihm zukommende senkrechte Lage einnehmen kann.

Zum weiteren Stand der Technik ist noch die DE-OS 29 878 zu nennen. Aus dieser Veröffentlichung ist zwar ein frei bewegliches Pendel in einem Neigungswinkelmeßgerät bekannt. Der Ausschlag des Pendels wird jedoch durch die Auszählung von Markierungen auf einem von dem Pendel getragenen Ring bestimmt. Da die Markierungen diskret voneinander beabstandet sind, kann dadurch nur eine begrenzte Genauigkeit erzielt werden.

Ferner sei noch auf die US-PS 28 93 134 hingewiesen.

Dort rollt eine elektrisch leitende Kugel in gekrümmter Bahn auf einer Leiterbahn und einer Widerstandsbahn entlang, die die Kugel elektrisch leitend verbindet Die Widerstandsbahn bildet dort den Meßzweig einer wheatstoneschen Brücke, deren Referenzzweig als Abgreifrviderstand ausgebildet ist. Indem der Abgriff dieses Referenz-Abgreifwiderstandes in an sich bekannter Weise abgeglichen wird, kann aus der Stellung des Abgriffes auf den Neigungswinkel geschlossen werden. Damit ist erfahrungsgemäß jedoch eine genaue Anzeige des Neigungswinkels auch bei sorgfältigster Handhabung und Bedienung nur näherungsweise zu ermitteln. Die O°-Lage kann nach diesem Stand der Technik durch einen zu der Widerstandsbahn in Serie geschalteten veränderlichen Widerstand eingestellt werden. Damit wird jedoch im Ergebnis auch die Kennlinie der Widerstandsbahn verändert, so daß die Lage des abgeglichenen Abgriffes auf dem Referenz-Abgreifwiderstand unterschiedlichen Neigungswinkeln entsprechen kann.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und ein NeigungswinkeJmeßgerät der eingangs genannten Gattung bereitstellen, bei dem als Voraussetzung zu einer genauen Neigungswinkelbestimmung das Pendel frei bewegbar ist, der ermittelte Neigungswinkel genau ablesbar ist und die 0°-Justierung keine Verfälschung des Ableseergebnisses bedingt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß gegenüber der von dem Pendel umschriebenen Bahn eine derselben entsprechende Leiterbahn utid Widerstandsbahn angeordnet sind, auf die das Pendel zur Transportsicherung und zur elektrisch leitenden Verbindung der Widerstandsbahn mit der Leiterbahn anpreßbar ist, die den Meßzweig einer wheatstoneschen Brücke bilden, deren Referenzzweig als Abgreifwiderstand zur 0°-Justierung ausgebildet ist, wobei zwischen die Leiterbahn und den Abgriff des Abgreifwiderstandes für die dem Neigungswinkel entsprechende, insbesondere verstärkte, Spannung ein Analog-Digitalwandler zur digitalen Anzeige des Neigungswinkels geschaltet ist.

Zusätzlich empfiehlt es sich für eine genaue Bestimmung des Neigungswinkels, daß auch die 90°-Anzeigen kalibrierbar bzw. justierbar sind. Dies wird nach der Erfindung dadurch erzielt, daß vor die wheatstonesche Brücke ein veränderbarer Widerstand und hinter die wheatstonesche Brücke ein veränderbarer Widerstand zur Justierung der 90° -Anzeigen geschaltet sind.

Bevorzugterweise ist das Pendel von einer Andruckplatte durch eine Feder gegen die Widerstandsbahn und die Leiterbahn anpreßbar und auf der Andruckplatte eine Metallplatte angeordnet, die durch einen Elektromagneten zur Freigabe des Pendels anziehbar ist. Die Erfindung sei anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Ansicht eines Pendels mit dem von ihm überstrichenen Potentiometer;

F i g. 2 die Querschnittsdarstellung des Pendels;

Fig.3 ein schematisches Schaltbild der wheatstoneschen Brückenschaltung mit den Justierwiderständen.

In F i g. 1 ist die um die Umdrehungsachse ms auf dem Isolierwerkstoff 5 kreisförmig angeordnete Widerstandsbahn 7 als Schichtwiderstand dargestellt. Sie wird durch das auf der Achse ms frei drehbar gelagerte Pendel 6 abgetastet, indem das dreieckförmige Pendelgewicht, das auf seiner rückwärtigen Seite an jeder Spitze einen Kontakt trägt, in Ruhelage so gegen die Widerstandsbahn 7 gedrückt wird, daß die Kontakte des Pendelgewichtes 6 eine leitende Verbindung zwischen der Widerstandsbahn 7 und der ebenfalls kreisförmig und

konzentrisch über ihm angeordneten Leiterbahn 8 herstellen, so daß zwischen einem der beiden Widerstandsenden und der Leiterbahn 8 ein Widerstandswert gemessen werden kann, der von der Stellung des Pendels zu der Widerstandsbahn 7 abhängig ist, und somit über den Anstellwinkel des Geräts zur Horizontalen Aufschluß gibt Ist das Winkelmeßgerät inaktiv, so wird das Pendel 6 ständig durch den überstehenden Grad der Andruckplatte 16 (siehe F i g. 2) und die Kraft der Feder 15 mit seinen Kontakten gegen die Widerstandsbahn 7 und die Leiterbahn 8 gedruckt, womit auch eine Transportsicherung des Pendels bewirkt wird. Bei der Einschaltung des Meßgeräts wird nun der Elektromagnet 18 über eine elektronische Zeitsteuerung kurzzeitig aktiviert, so daß er die Metallplatte 17 und somit auch die Andruckplatte 16 anzieht, wodurch das Pendel 6 für eine bestimmte Dauer freigegeben wird, die es benötigt, um seine neue Ruhelage zu finden. Mit dem Absenken der Andruckplatte 16 auf das Pendelgewicht und der Überbrückung von der Leiterbahn 8 mit der Widerstandsbahn 7 wird nun, ebenfalls für eine bestimmte Zeit die elektronische Schaltung aktiviert, die den Widerstandswert von RM (6) in eine Winkelangabe in Grad und Minuten umwandelt, die sie über die Ziffernanzeige 2 anzeigt

Kernstück der in Fig.3 dargestellten Schaltung ist die Widerstandsgruppe R 1 bis R 3 und RM (6), die neben den übrigen Schaltungskomponenten bei geschlossenem Schalter 1 über die Spannungsstabilisierung 55 aus der Batterie B gespeist wird. Diese Widerstandsgruppe besteht im wesentlichen aus einer modifizieren, wheatstoneschen Brückenschaltung, die durch den Meßwiderstand RM (6) und R 2 gebildet wird, der zur Justierung der 0°-Anzeige bei horizontaler Lage des Winkelmeßgerätes dient. Hierbei ist auch die Ausgangsspannung U1 = 0. Die Widerstände R 1 und R 3 dienen jeweils zur Justierung der 90°-Anzeige bei vertikaler Lage des Meßgerätes. Die durch RM beeinflußte Ausgangsspannung LJ1 wird durch den Operationsverstärker Vso weit verstärkt, daß sie durch den Analog-Digitalwandler D-A in einen digitalen Wert umgesetzt werden kann, der die Ziffernanzeige 2 steuert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die geschilderte Widerstandsabtastung ein Höchstmaß an stufenloser Meßgenauigkeit zu erlangen ist, die sich neben der Darstellung von Winkelgraden und Winkelminuten auch in der technisch problemlosen Anzeige der Winkelsekunden ausdrückt.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Neigungswinkelmeßgerät, bei dem ein Pendel mit Schaltkontakten ausgestattet ist, von denen über ein Potentiometer eine dem Neigungswinkel entsprechende Spannung abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der von dem Pendel (6) umschriebenen Bahn eine derselben entsprechende Leiterbahn (8) und Widerstandsbahn (7) angeordnet sind, auf die das Pendel (6) zur Transportsicherung und zur elektrisch leitenden Verbindung der Widerstandsbahn (7) mit der Leiterbahn (8) anpreßbar ist, die den Meßzweig RM[S) einer wheatstoneschen Brücke bilden, deren Referenzzweig als Abgreifwiderstand R 2 zur 0°-Justierung ausgebildet ist, wobei zwischen die Leiterbahn (8) und dem Abgriff de? Abgreifwiderstandes R 2 für die dem Neigungswinkel entsprechende, insbesondere verstärkte. Spannung ein Analog-Digitalwandler zur digitalen Anzeige des Neigungswinkels geschaltet ist.

2. Neigungswinkelmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor die wheatstonesche Brücke ein veränderbarer Widerstand R 1 und hinter die wheatstonesche Brücke ein veränderbarer Widerstand R 2 zur Justierung der 90°-Anzeigen geschaltet sind.

3. Neigungswinkelmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel (6) von einer Andruckplatte (16) durch eine Feder (15) gegenüber die Widerstandsbahn (7) und Leiterbahn (8) anpreßbar ist und daß auf der Andruckplatte (16) eine Metallplatte (17) angeordnet ist, die durch einen Elektromagneten (18) zur Freigabe des Pendels (6) anziehbar ist.