DE3825568A1

DE3825568A1 - Elektronisches nivellierungsgeraet

Info

Publication number: DE3825568A1
Application number: DE3825568A
Authority: DE
Inventors: Robert C Franklin; Charles J Stauss
Original assignee: ZIRCON INTERNATIONAL Inc
Current assignee: ZIRCON INTERNATIONAL Inc
Priority date: 1987-07-30
Filing date: 1988-07-28
Publication date: 1989-02-09
Also published as: JPH0198919A; GB8817970D0; US4827624A; GB2207751A; AU2006488A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Nivellierungsgerät, das ein akustisches Signal und/oder ein optisches Signal abgibt, das anzeigt, ob eine gegebene Struktur eine vorgegebene Winkelausrichtung hat.

Nivellierungsgeräte werden seit vielen Jahren bekannt, um die Winkelausrichtung einer vertikalen Ebene einer Oberfläche in bezug auf die Horizontale zu bestimmen. Typische Nivellierungsgeräte (Wasserwaagen) haben eine Luftblase in einem Glasrohr, die mit bestimmten Markierungen auf dem Rohr übereinstimmt, wenn der Pegel in der Horizontalen oder in einer Winkelneigung ist. In dem US-Patent 45 92 147 offenbart Herman ein elektronisches Nivellierungsgerät, das ein Pendel verwendet mit einem dünnen Draht, das an seinem distalen Ende ein Gewicht aufweist, um die Winkelausrichtung eines Objektes zu bestimmen. In diesem Patent wird ein elektronisches Nivellierungsgerät beschrieben, das dem Verwender optisch oder akustisch anzeigt, wenn ein gewünschter Winkel, etwa die Horizontale, erreicht wird. Das Winkelbestimmungsgerät besteht aus einer Metallkugel, die an einem feinen Draht (hier als "Lot" bezeichnet) aufgehängt ist. Der Draht unterbricht einen Lichtstrahl, wenn der gewünschte Winkel erreicht wird. Licht, das von einer Lichtquelle, etwa einer Infrarot LED erzeugt wird, dringt durch eine Rückhaltöffnung, erreicht das Gebiet des Pendelfadens, passiert eine zweite Öffnung und wird schließlich von einem Fototransistor aufgenommen. Obwohl dies ein funktionierendes System ist, erlaubt es nicht ein Kippen des Neigungsgerätes nach vorne oder nach hinten in einem ausreichenden Ausmaß, ohne daß die Pendelwirkung behindert wird.

Um die Winkelbewegung des Nivellierungsgerätes zu beschreiben, wird der Begriff "Drehung" für eine normale Winkelverlagerung des Nivellierungsgerätes bei Bestimmung eines Flächenwinkels verwendet. Der Begriff "Kippen" beschreibt die Drehung des Nivellierungsgerätes von einer Endansicht. Weiter wird der Begriff "Winkelausrichtung" verwendet als Winkelausrichtung relativ zur Horizontalen einer Linie in einer vorgegebenen vertikalen Ebene. In dem angegebenen US-Patent wird diese Linie definiert durch die Linie eines Lotes, das unter der Schwerkraft freihängt. Der Ausdruck "gewünschte Winkelausrichtung", wie er hier verwendet wird, bedeutet die Richtung relativ zu der Horizontalen in einer vorgegebenen Vertikalebene, die für das Nivellierungsgerät erwünscht wird. Der Begriff "Fehlerwinkel" (R) wird hier verwendet um den in Winkelgrad ausgedrückten Unterschied zwischen der tatsächlichen Winkelausrichtung senkrecht zu der zu nivellierenden Fläche angibt und der gewünschten Winkelausrichtung einer Vertikalen oder Lotrechten in der vorgegebenen vertikalen Ebene.

Bei Verwendung des aus der genannten US-Patentschrift genannten Nivellierungsgerätes ist die auszurichtende Struktur so positioniert, daß bei Erreichen der gewünschten Winkelausrichtung der Struktur die Lotrechte entweder vollständig oder maximal den Lichtpfad, der von der einen Seite der Lotrechten zu der anderen gerichtet wird, vollständig oder maximal blockiert wird. Wenn die Lotrechte den Lichtpfad nicht vollständig blockiert, wird das nicht blockierte Licht von einem Lichtaufnahmeelement aufgefangen, das mit Abstand von der Quelle des Lichtstrahls angeordnet ist. Wenn die Lotrechte teilweise oder vollständig den Lichtstrahl blockiert, wird entsprechend weniger Licht von dem Lichtaufnahmeelement aufgenommen. Das Gewicht (in der US-Patentschrift als Lot bezeichnet) in der vorbekannten Vorrichtung wird in einem relativ engen Kanal gehalten. Wenn die vorbekannte Vorrichtung um einen zu großen Winkel geneigt wird, der in der Größenordnung von 5 Winkelgrad liegt, werden das Lot und die Lotleine gegen eine Wand der Vorrichtung stoßen und sich nicht frei bewegen. Die vorbekannte Vorrichtung schafft eine optische und/oder akustische Angabe, daß die gewünschte Winkelausrichtung erreicht ist und daß die tatsächliche Winkelausrichtung in einem vorgegebenen Fehlerbereich der gewünschten Ausrichtung ist. Die vorbekannte Vorrichtung gibt jedoch keine Angabe, daß die gewünschte Winkelausrichtung erreicht ist mit Ausnahme der Anzeige, daß die Ausrichtung der Lotlinie in einem vorgegebenen Fehlerwinkel ist, der typischerweise 0,2 Winkelgrad der gewünschten Winkelausrichtung beträgt.

Andere Nivellierungsgeräte, die ein Pendel oder ähnliches verwenden, sind aus der US-Patentschrift 32 33 235 bekannt, bei dem ein Messerkantenmagnet verwendet wird, um einen elektrischen Schaltkreis zu schließen, wenn die gewünschte Winkelausrichtung erreicht wird. In der US-Patentschrift 40 94 073 wird ein mit einem Gewicht versehenes Pendel eingesetzt, um einen Kontakt in einem elektrischen Schaltkreis zu bewirken, wenn die gewünschte Winkelausrichtung erreicht ist. Andere elektronische Nivellierungsgeräte werden in den US-Patentschriften 33 71 424, 38 61 052, 40 27 399, 40 77 132, 40 79 521, 40 85 375, 41 10 609, 41 54 000 und 41 82 046 und dem australischen Patent 17 828/82 beschrieben.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein elektronisches Nivellierungsgerät zu schaffen, das eine visuelle und/oder akustische Anzeige ermöglicht, das die Winkelausrichtung einer gegebenen Struktur mit einer gewünschten Winkelausrichtung einer Struktur übereinstimmt, oder daß die Winkelausrichtung der Struktur sich der gewünschten Winkelausrichtung annähert.

Dabei sollen Mittel zum Anzeigen der jeweiligen Winkelausrichtung einer Struktur in einer vertikalen Ebene geschaffen werden, das eine erhebliche Drehung der Struktur in einer vertikalen Ebene um eine horizontale Achse schafft ohne eine Fehlführung oder eine ungenaue Anzeige zu erzeugen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch Mittel zum Erzeugen von Licht, Mittel, die bei Aufnahme von Licht ein erstes elektronisches Signal erzeugen, das der Lichtmenge der Mittel zum Erzeugen von Licht entspricht, die auf das auf Licht ansprechende Mittel auftrifft, lichtunterbrechende Mittel, die um eine erste Achse drehbar sind, die wenigstens einen Teil des von dem lichterzeugenden Mittel erzeugten Lichts daran hindern, das auf auffallendes Licht ansprechende Mittel zu erreichen, wobei das lichtunterbrechende Mittel derart angeordnet ist, daß der Betrag des Lichts von dem lichterzeugenden Mittel, das auf das auf das lichtansprechende Mittel auftrifft, ein Maß des Fehlerwinkels zwischen einer vorgegebenen Linie auf dem das Licht unterbrechenden Mittel und einer zweiten vorgegebenen Linie in einer vorgegebenen im wesentlichen vertikalen Ebene ist, die im wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse verläuft, und Mittel zur Erzeugung eines von dem Verwender erkennbaren Signals, das mit dem auf das Licht ansprechenden Mittel verbunden ist zur Anzeige der Amplitude des Fehlerwinkels durch ein variables Signal.

Vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik ist folgendes:

(1) Eine Drehung der das Licht unterbrechenden Mittel um eine horizontale Achse senkrecht zu der interessierenden Achse (hier als Kippachse bezeichnet) wird unterdrückt oder eleminiert,
(2) wenn der Fehlerwinkel innerhalb eines bestimmten Empfindlichkeitsbereiches ist, gibt die Erfindung akustisch und/oder visuell an, ob der Fehlerwinkel in seiner Größe abnimmt oder zunimmt, wenn der Fehlerwinkel variiert, und
(3) die unteren und oberen Grenzbereiche des Empfindlichkeitsbereiches sind unabhängig voneinander und leicht einstellbar.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht der mechanischen/optischen Komponenten der Erfindung nach einem Ausführungsbeispiel, das einen Draht oder einen ähnlichen Vorsprung zur teilweisen oder vollständigen Unterbrechung eines Lichtstrahls aufweist;

Fig. 2A und 2B in einer Seitenansicht bzw. in einer Endansicht die "Drehung" des Nivellierungsgerätes um die z-Achse und das "Kippen" des Nivellierungsgerätes um die x-Achse;

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Spannung, die durch einen Fototransistor erzeugt wird, der nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, als eine Funktion des Fehlerwinkels R der Winkelausrichtung der Struktur;

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels von Fig. 1, das die Beziehung der mechanischen/optischen Komponenten eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung zu den elektrischen Komponenten dieses Ausführungsbeispiels verdeutlicht;

Fig. 5A und 5B grafische Ansichten des Ausgangs jedes der beiden Komparatoren 14 und 16 von Fig. 4 als eine Funktion der Spannung V _ce, die auf den positiven Eingang jedes der Komparatoren angelegt wird;

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Modulationsfrequenz f _mod der hörbaren und optischen Signale, wie sie bei dieser Erfindung und bei der vorbekannten Einrichtung erzeugt werden, als eine Funktion des Fehlerwinkels R der Winkelausrichtung;

Fig. 7 eine schematische perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung entsprechend derjenigen von Fig. 1, wobei der Draht oder der entsprechende Vorsprung ersetzt ist durch eine Blende oder eine ähnliche Öffnung;

Fig. 8 eine grafische Darstellung der Spannung, die von dem Transistor erzeugt wird, wie er bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung eingesetzt wird, als eine Funktion des Fehlerwinkels R der Winkelausrichtung der Struktur;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Inverterschaltkreises, wie er bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nützlich ist;

Fig. 10 eine Fig. 4 entsprechende schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des Äußeren eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung.

Der Gegenstand der Erfindung, wie er in Fig. 1 in einem Ausführungsbeispiel schematisch wiedergegeben ist, beruht auf der Neigung eines Pendels oder eines anderen Körpers 2, der ein bestimmtes Gewicht hat, etwa ein Balken, der dazu gezwungen wird, sich um eine feste Achse zu drehen, sich selbst so auszurichten, daß die potentielle Energie des schweren Körpers 2 in dem Schwerefeld der Erde minimal ist. Hier hat der Körper 2 einen sich von dem einen Ende erstreckenden Draht 7 oder eine andere Erstreckung von geringer, aber nicht zu vernachlässigender Breite, der Draht 7 erstreckt sich in einer vorgegebenen Richtung, wenn die Ausrichtung des Körpers 2 oder eines mit dem Körper verbundenen Aufbaus eine vorgegebene, gewünschte Winkelausrichtung in einer vertikalen Ebene erreicht hat. Der Draht 7 und das Pendel bzw. das Gewicht 2 bestehen vorzugsweise aus einem nicht magnetischen Material wie Messing, um nachteilige Wirkungen des Erdmagnetfeldes oder eines einem Leiter oder einem Magneten zugehörigen Streumagnetfeldes auf die Genauigkeit der Ausrichtung des Gewichts oder Pendels 2 oder des Drahts 7 zu verhindern. In Fig. 1 werden das Gewicht 2 und der daran angebrachte Vorsprung (Draht) 7 dazu gezwungen, gemeinsam um die z-Achse in der xy-Ebene zu drehen, wie dies in den Fig. 1 und 2A gezeigt ist, in Antwort auf eine entsprechende Änderung der Winkelausrichtung des Aufbaus. Es ist hier erwünscht, daß der Körper 2 an einer Drehung um die X-Achse in einer yz-Vertikalebene gehindert wird, wie dies in den Fig. 1 und 2B deutlich wird, diese Drehung wird hier als "Kippen" bezeichnet. In Fig. 4 ist die x-Achse senkrecht zu der yz-Ebene und zeigt aus dem Papier heraus.

Obwohl die Vorrichtung in Fig. 1 mit einem Draht 7, der lichtundurchlässig ist, könnte eine Blende 12 oder eine ähnliche Öffnung, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, den Draht 7 ersetzen, so daß eine maximale Lichtmenge auf einen Fototransistor 11 fällt, wenn der Fehlwinkel R zwischen der tatsächlichen Ausrichtung des Drahtes und der gewünschten Ausrichtung des Drahtes entweder 0 ist oder aber geringer als der vorgegebene kleine Winkel R _m.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wurde ein Pendelsystem geschaffen, wie es in einem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 gezeigt ist. Ein Pendel oder Körper 2 ist an einem gespannten Draht 3 aufgehängt, der aus Nylon oder einem anderen geeigneten Material besteht und an zwei Punkten 5 a, 5 b an zwei mit Abstand voneinander angeordneten Flächen eines gegebenen Aufbaus angeordnet, dessen Winkelausrichtung zu beobachten ist. Der Draht 3 paßt in einen Schlitz oder eine Öffnung 4, die sich über die ganze Erstreckung des Pendels oder Körpers 2 erstreckt und vorzugsweise unter Verwendung eines Befestigungswirkstoffs wie Epoxy an Ort und Stelle gehalten wird. Der Befestigungswirkstoff ist so zu wählen, daß er nicht in die Drahtfasern eindringt oder anders einwandert, wodurch die Drehbarkeit des Drahtes beeinträchtigt werden würde. Ein Kippen des Nivelliergerätes, wie es oben angegeben worden ist, erzeugt eine sehr geringe Verlagerung des Drahtes 3 in dem Lichtweg, da der Draht gespannt gehalten wird. Eine kleine Verlagerung wird auftreten, da der Draht 3 einen sehr kleinen Durchmesser hat und typischerweise aus einem Material wie Nylon besteht, das sich nur um einen kleinen Betrag dehnt. Zunächst wurden Probleme erwartet aufgrund der Torsionseffekte eines mechanischen Stoßes, den der Körper 2 auf den Draht 3 ausüben würde. Berechnungen basierend auf dem Mittelpunkt der Masse des Körpers 2 und hoher Erdbeschleunigungen geben jedoch an, daß die Belastung des Drahtes unterhalb der Dehnungskraft ist und daß die Scherkräfte vernachlässigt werden können.

Ein Draht oder ein Vorsprung 7 mit einem geringen Durchmesser (ungefähr 0,8 mm) wird an den Boden des Pendels oder Körpers 2 angebracht, so daß dieser Draht 7 in einer bestimmten Richtung in einer vertikalen Ebene (d. h. in dem Lot in dieser Ebene) ausgerichtet ist, wenn der Aufbau, an den der Draht 3 angebracht ist, die gewünschte Winkelausrichtung erreicht hat.

Elektromagnetische Strahlung, die hier auch als Licht bezeichnet werden wird, wird durch eine Strahlungsquelle 8, etwa eine lichtaussendende Diode ("LED") wird durch Öffnungen 9 a bzw. 10 a in zwei in im wesentlichen parallelen Platten 9 und 10 geschickt, wobei die Platten im übrigen lichtundurchlässig sind. Vorzugsweise ist die Erstreckung 7 so ausgerichtet, daß sie in einer xy-Ebene, die im wesentlichen zwischen den Platten 9 und 10 liegt, rotiert. Die Öffnungen 9 a und 10 a sind vorzugsweise als gestreckte Rechtecke ausgebildet, deren lange Seiten Richtungen definieren, die parallel zueinander sind. Die Öffnungen 9 a und 10 a und der Draht 7 sind so angeordnet, daß bei Beibehalten der gewünschten Winkelausrichtung die Richtung des Drahtes parallel zu der Längsseite der rechteckigen Öffnungen 9 a und 10 a ist, und der Draht vollständig oder maximal den Lichtdurchtritt von der Quelle 8 verhindert, der sonst von der Öffnung 9 a durch die Öffnung 10 a tritt. Ein Fototransistor 11 ist mit Abstand von der Strahlungsquelle 8 angeordnet, so daß die Öffnungen 9 a und 10 a zwischen der Strahlungsquelle 8 und dem Fototransistor 11 liegt. Bei einer Entfernung oder Verlagerung des Drahtes 7 passiert Licht von der Lichtquelle 8 durch die Öffnung 9 a und die Öffnung 10 a und wird von dem Fototransistor 11 aufgenommen. Wenn der Draht 7 den Lichtweg von der Öffnung 9 a durch die Öffnung 10 a teilweise oder vollständig blockiert, wird entsprechend weniger Licht von dem Fototransistor 11 aufgenommen. Der Abstand von der Lichtquelle 8 zu dem Fototransistor 11 kann typischerweise 0,3 mm oder weniger betragen, die Längserstreckungen der Öffnungen 9 a und 10 a sind typischerweise ebenfalls 0,3 mm.

Wenn Licht auf den Fototransistor 11 fällt, wird Strom in den Fototransistor 11 erzeugt, der ein Maß der Intensität des auf dem Fototransistor 11 auffallenden Lichts ist. Wenn in dem Fototransistor 11 mehr Strom erzeugt wird, schaltet der Fototransistor mehr und mehr durch, die Spannung oder die Potentialdifferenz zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Fototransistors 11 fällt entsprechend. Da der Fehlerwinkel R zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Winkelausrichtung des Drahtes 7 fällt gegen 0 ab, der Draht 7 blockiert den Lichtweg oder nimmt mehr und mehr des Lichtes auf, das sonst auf den Fototransistor 11 auffallen würde. Die Kollektor-Emitter-Spannungsdifferenz V _ce des Fototransistors 11 variiert also mit dem Fehlerwinkel R, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Spannungsdifferenz V _ce steigt kontinuierlich und gleichmäßig an, wenn der Fehlerwinkel R auf 0 geht durch positive oder negative Werte und V _ce erreicht einen Maximalwert, der durch die Ausgestaltung einer zugehörigen Spannungsquelle V ₊ bestimmt wird, wenn der Fehlwinkel 0 erreicht hat. Streulicht, auch bei einem Fehlerwinkel R von 0, kann einen kleinen Kollektorstrom in dem Fototransistor 11 verursachen, was die Kollektor/Emitter-Spannung V _ce des Fototransistors 11 daran hindert, den Maximalwert, der durch V ₊ bestimmt wird, zu erreichen. Wenn der Draht 7 kein Teil des von der Lichtquelle 8 in Fig. 1 ausgestrahlten Lichts blockiert, erreicht die Spannung V _ce einen Minimalwert, der in Fig. 3 als V _off bezeichnet wird. Für V _ce < V₁₆ in Fig. 3 fehlen die erwähnten visuellen oder hörbaren Signale.

Fig. 4 zeigt, daß der Emitter des Fototransistors 11 geerdet ist und der Kollektor elektrisch direkt mit den positiven Eingangsanschlüssen der beiden Komparatoren 14 und 16 gekoppelt ist. Der Kollektoranschluß des Fototransistors 11 ist weiter elektrisch über einen Widerstand R 12 mit einer im wesentlichen konstanten positiven Spannungsquelle V ₊ gekoppelt. V ₊ ist mit Masse gekoppelt über drei Widerstände R 35, R 36 und R 37 in Serie. Die Widerstände R 35, R 36 und R 37 wirken als Spannungsteiler in bekannter Weise. Ein Knoten zwischen den Widerständen R 35 und R 36 ist elektrisch mit dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 14 gekoppelt, ein Knoten zwischen den Widerständen R 36 und R 37 ist elektrisch mit dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 16 verbunden, dieses schafft eine wesentliche konstante Spannung an den negativen Eingängen der Komparatoren 14 und 16 auf folgende Weise:

wobei R₃₅, R₃₆ und R₃₇ die jeweiligen Widerstandswerte der drei Transistoren sind.

Der Eingangsanschluß des Komparators 14 ist elektrisch über einen Widerstand R 20 mit der Basis eines npn-Transistors Q 23 gekoppelt. Der Eingangsanschluß des Komparators 16 ist elektrisch über einen Widerstand R 22 mit der Basis eines zweiten npn- Transistors Q 24 verbunden, dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor elektrisch mit dem Emitter eines Transistors Q 23 wie gezeigt verbunden ist. Der Kollektor des Fototransistors 11 ist elektrisch mit dem Eingangsanschluß eines spannungsgesteuerten Oszillators ("VCO") 15 verbunden, der Ausgangsanschluß des VCO 15 ist elektrisch über einen Widerstand R 21 mit der Basis des Transistors 23 verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 23 ist elektrisch mit der Kathode einer LED 27 oder einer entsprechenden lichtaussendenden Einrichtung verbunden, die Anode des LED 27 ist elektrisch über einen Widerstand R 26 mit der im wesentlichen konstanten positiven Spannungsquelle V ₊ oder einer nicht regulierten Spannungsquelle V ₊₊, von der V ₊ abgeleitet wird, verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 23 ist elektrisch mit einem Niederspannungsanschluß eines piezoelektrischen oder anders angetriebenen Lautsprechers 25 verbunden, dessen Hochspannungsanschluß elektrisch mit der Spannungsquelle V ₊ oder V ₊₊ wie gezeigt elektrisch verbunden ist. Es kann das von dem Lautsprecher 25 oder das von der LED 27 erzeugte akustische bzw. optische Signal wahlweise abgeleitet werden. Es kann eine nichtgeregelte Spannungsquelle V ₊₊ genommen werden, und, in bekannter Weise, die Ausgangsspannung von dieser Spannungsquelle über eine Schaltung mit einem LM317 oder einer entsprechenden Spannungsregelung 31, um eine geregelte und im wesentlichen konstante Spannung V ₊ an dem Regulationsanschluß 34 wie gezeigt zu erzeugen.

Die Arbeitsweise des in Fig. 4 gezeigten Netzwerks ist wie folgt: Auf den Fototransistor 11 auffallende Strahlung erzeugt einen Strom, der mit der Spannung V _ce entsprechend dem Fehlerwinkel R wie in Fig. 3 gezeigt variiert. Wenn die Größe R des Fehlerwinkels groß ist, so daß die Spannung V _ce kleiner als V₁₆ ist, dominieren die Spannungen an den negativen Eingangsanschlüssen der beiden Komparatoren 14 und 16 über den entsprechenden Spannungen an den positiven Anschlüssen von 14 und 16, so daß die Ausgangsspannung an den beiden Komparatoren gering ist (negativ oder im wesentlichen null), wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt sperren die Transistoren Q 23 und Q 24. Wenn das elektronische Neigungsmeßgerät gekippt wird, so daß die Größe des Fehlerwinkels |R | abnimmt und die Spannung V _ce über V₁₆ (mit V₁₆<V _ce<V₁₄) abnimmt, wird das Ausgangssingal des Komparators 16 schlagartig positiv, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Dies sättigt den Transistor Q 24 aber läßt den Transistor Q 23 gesperrt. Bis zu dem Punkt, an dem V _ce = V₁₆ ist, ist kein Strom durch die LED 27 oder den Lautsprecher 25 geflossen, diese Einrichtungen arbeiten nicht, wenn V _ce weiter zunimmt, steigt die Modulationsfrequenz f _mod des Oszillatorsignals, das von dem VCO 15 erzeugt wird, kontinuierlich mit der Spannung V _ce. Die Spannung V _ce steigt mit V₁₆<V _ce <V₁₄ entsprechend R _min<|R |<R _max in Fig. 3 und 6 mit zunehmender Größe des Fehlerwinkels R. In dem Ausmaß, in dem |R | über diesen Bereich abnimmt, wird nach der Erfindung eine zunehmende Modulationsfrequenz F _mod erzeugt, die dem Verwender deutlich macht, daß eine weitere Bewegung in dieselbe Richtung erforderlich ist, um den Fehlerwinkel auf 0 zu reduzieren. R _min und R _max (<R _min) sind zwei willkürlich aber fest bestimmte Winkel. Wenn die Größe des Fehlerwinkels R unter R _min abfällt, dies mag ungefähr = 0,2 sein, wird das Anzeigesignal und das Lautsprechersignal von den modulierten Signalen auf kontinuierliches Signal umschalten, was angibt, daß der Fehlerwinkel sehr klein ist. Der Winkel R _min kann willkürlich klein gewählt werden.

In den mittleren Bereich, d. h. V₁₆<V _ce<V₁₄ erzeugt VCO 15 eine Abfolge von annähernd rechteckigen Impulsen 18 von konstanter Größe und variabler Frequenz, wobei die Frequenz mit V _ce ansteigt. Diese positiven Impulse schalten den Transistor Q 23 abwechselnd ein und aus, und zwar mit einer Frequenz f _mod entsprechend der Frequenz der von dem VCO 15 erzeugten Modulationssignalen. Bei zeitweise durchgeschaltetem Transistor Q 23 ist die Spannung an dem Kollektor des Transistors Q 23 (und daher die Kathode der LED 27 und der Niederspannungsanschluß des Lautsprechers 25) gering (der Transistor Q 24 ist bereits gesättigt), so daß die LED 27 abwechselnd aufleuchtet und der Lautsprecher 25 intermittierend ein Tonsignal abgibt. Das LED-Signal und das Lautsprechersignal treten auf und verschwinden mit einer Frequenz, die der Frequenz der Strommodulation, die von dem VCO 15 erzeugt wird, entspricht. Die Spannung V _ce steigt weiter an entsprechend der zu 0 neigenden Größe des Fehlerwinkels |R |, wobei die Modulationsfrequenz (ein/aus) des Audiosignals von dem Lautsprecher 25 und des optischen Signals von der LED 27 entsprechend ansteigt. Wenn die Größe des Fehlerwinkels |R | ausreichend angestiegen ist, das V _ce größer als V₁₄ ist, wird der Ausgang des Komparators 14 plötzlich positiv (Fig. 5) und treibt den Transistor Q 23 in einem ständig gesättigten Zustand. Zu diesem Punkt wird das Tonsignal von dem Lautsprecher 25 bzw. das optische Signal von der LED 27 konstant, ist also nicht mehr unterbrochen, dies wird in Fig. 6 symbolisch f _mod = f _mod(max) = konstant angegeben.

Fig. 6 vergleicht die Änderung der Modulationsfrequenz f _mod mit dem Fehlerwinkel R für diese Erfindung und für die Herman-Vorrichtung. Für diese Erfindung gilt:

(1) f _mod ist Null (kein Signal) für eine Größe des Fehlerwinkels |R |<R _max, wobei R _max ein willkürlich gewählter, aber fester maximaler Empfindlichkeitswinkel ist;
(2) f _mod sinkt im wesentlichen monoton (vorzugsweise, nicht aber erforderlicher Weise, linear) auf f _mod(max), wenn |R | von R _max auf R _min steigt, und
(3) f _mod = konstant für |R |<R _min.

Der Ausdruck f _mod = konstant symbolisiert das Aufnehmen eines kontinuierlichen, nicht also unterbrochenen Signals von dem Lautsprecher 25 und/oder der LED 27. Der Fehlerwinkel R _min<|R |<R _max wird hier als Empfindlichkeitsbereich bezeichnet, der Bereich des Fehlerwinkels -R _min<R<R _min wird als Plateaubereich bezeichnet. Mit dem Empfindlichkeitsbereich variiert f _mod monoton, um anzugeben, ob die Größe des Fehlerwinkels R abfällt oder ansteigt, wenn die Vorrichtung geneigt wird.

Für die Herman-Vorrichtung gilt:

(1) f _mod = 0 für |R |<R _min; und
(2) f _mod = f _mod(max) für |R |<R _min.

Die bisher diskutierte Vorrichtung, wie diejenige nach dem Patent Herman, zeigt nicht durch eine kontinuierliche oder monotone Änderung der Modulationsfrequenz für das hörbare oder sichtbare Signal an, das die jeweilige Winkelausrichtung sich an die gewünschte Winkelausrichtung annähert oder sich von dieser entfernt. Diese vorbekannten Vorrichtungen verhindern auch nicht, wie dies die Erfindung tut, die Entwicklung eines erheblichen Kippwinkels in der Ausrichtung des Pendels bzw. des Körpers 2 oder der zugehörigen Erstreckung 7.

Der Draht oder die Erstreckung 7 in Fig. 1 kann ersetzt werden durch eine Blende 12 mit einer zugehörigen Blendenöffnung 12 a, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Bei der Ausbildung von Fig. 7 passiert das von der Lichtquelle 8 in Fig. 1 erzeugte Licht die Öffnungen 9 a, 12 a und 10 a in dieser Reihenfolge, wenn die Winkelausrichtung genau oder etwa gleich der gewünschten Winkelausrichtung ist (Fehlerwinkel R = 0), so daß diese drei Öffnungen im wesentlichen ausgerichtet sind. Wenn die Größe des Fehlerwinkels |R | annimmt, dreht sich die Blende 12 um die z-Achse in der xy-Ebene von Fig. 3, so daß eine zunehmende Lichtmenge von der Lichtquelle 8 durch die Öffnungen 9 a, 12 a und 10 a dringt und entsprechend weniger Strom in dem Fototransistor 11 erzeugt wird. Hier variiert die Spannungsdifferenz V _ce zwischen dem Kollektor und dem Emitter mit dem Fehlerwinkel R im wesentlichen so, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Mit einer solchen Anordnung, wie sie ersetzt ist in Fig. 4 für die in Fig. 1 gezeigten Elemente, nimmt die Modulationsfrequenz f _mod des Ausgangssignals von VCO 15 zu, wenn die Größe des Fehlerwinkels |R | zunimmt. Dies erzeugt intermittierende akustische Signale durch den Lautsprecher 25 und intermittierende optische Ausgangssignale der LED 27 mit einer ansteigenden Modulationsfrequenz f _mod, wenn |R | ansteigt. Bei |R |<R _min verschwindet die Modulation, die akustischen und visuellen Signale fehlen.

Weiter kann man zwischen dem Kollektor des Fototransistors 11 und dem Knoten N 13 (vgl. Fig. 4) einen einfachen Inverterkreis einsetzen, der einen hochverstärkenden Operationsverstärker 41 und zwei im wesentlichen übereinstimmende Widerstände R 42 und R 42′ in dem negativen Rückführungskreis verwenden (siehe Fig. 9). Dies erzeugt wiederum eine Änderung der Spannung V _ce mit R, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, alle anderen Antworten bleiben, wie sie bei der Verwendung eines Drahtes oder einer Verlängerung in Fig. 4 angegeben sind.

Fig. 4 zeigt den Fototransistor 11 und die Transistoren Q 23 und Q 24 als npn-Transistoren. Man kann jedoch, wie dies dem Fachmann geläufig ist, die beiden npn-Transistoren Q 23 und Q 24 durch zwei npn-Transistoren und die positive Spannungsquelle V ₊₊ und die regulierte positive Spannungsquelle V ₊ durch eine negative Spannungsquelle V _-- und eine regulierte negative Spannungsquelle V _- ersetzen und den VCO 15, den Lautsprecher 25 und die LED 27 entsprechend ändern. Auch so wird wiederum ein hörbares und/oder ein sichtbares Signal erzeugt werden, das monoton mit der Größe des Fehlerwinkels |R | variiert und anzeigt, ob |R | zunimmt oder abnimmt.

Auch der Schaltkreis, wie er in Fig. 10 gezeigt ist, erzeugt akustische oder optische Signale, die sich monoton mit der Größe des Fehlerwinkels |R | auf dieselbe Weise wie in Fig. 1 ändert. In Fig. 10 sind gegenüber Fig. 1 folgende Änderungen vorgenommen worden:

(1) Die Masseanschlüsse, die an oder benachbart dem Emitter des Fototransistors 11, der Emitter-Anschluß des Transistors Q 24 und der Widerstand R 37 sind von dem positiven Spannungsanschluß V ₊ (oder V ₊₊) entfernt;
(2) die Anschlüsse der positiven Spannungsquelle V ₊ (oder V ₊₊) an oder benachbart den Widerständen R 12, R 35 und R 26 und der Lautsprecher 25 sind von Masse entfernt;
(3) die Widerstände R 35 und R 37 sind ausgetauscht;
(4) die Eingangsanschlüsse und die Ausgangsanschlüsse des Lautsprechers 25 sind ausgetauscht;
(5) die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der LED 27 sind ausgetauscht; und
(6) die beiden npn-Transistoren Q 23 und Q 24 sind durch zwei npn-Transistoren Q 43 und Q 44 ersetzt. Eine Analyse des in Fig. 10 gezeigten Schaltkreises folgt in derselben Weise wie eine Analyse des Schaltkreises nach Fig. 1, das Ergebnis ist dasselbe.

Wenn in Fig. 10 die positive Spannungsquelle V ₊ (oder V ₊₊) durch eine negative Spannungsquelle V _- (oder V _--) und das VCO 15, der Lautsprecher 25 und die LED 27 abgeändert werden, wie dies dem Fachmann bekannt ist, und wenn die beiden npn-Transistoren durch zwei npn-Transistoren Q 23 und Q 24 ersetzt werden, erzeugt die sich ergebende Ausbildung wiederum akustische oder optische Signale, die sich monoton mit der Größe des Fehlerwinkels |R | ändern, um anzugeben, ob |R | abnimmt oder zunimmt.

Man kann, optional, einen Schalter SW 30 vorsehen, der zwischen der statischen Spannungsquelle V ₊₊ und dem Spannungsregler 31 in Fig. 4 angeordnet ist, um das Gerät wahlweise zu aktivieren oder auszuschalten.

Unter Bezugnahme auf den erwähnten Spannungsteiler (bestehend aus R 35, R 36 und R 37), wie er oben beschrieben worden ist, kann einer oder können mehrere der Widerstände R 35, R 36 und R 37 wahlweise ersetzt werden durch ein Potentiometer mit einem geeigneten Widerstandsbereich, um die Spannungspegel V₁₄ und V₁₆, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, zu ändern oder zu steuern. Dies erlaubt es, die Größe des Fehlerwinkels R _max, bei dem das akustische oder visuelle Signal intermittierend auftritt (mit einer sich monoton ändernden Frequenz) zu ändern. Weiter erlaubt es, die Größe des Fehlerwinkels R _min zu variieren, unterhalb dessen die akustischen und optischen Signale im wesentlichen konstant werden. Es wurde oben angegeben, daß für |R |<R _max die akustischen und optischen Signale von dem Lautsprecher 25 bzw. der LED 27 in dem ersten Ausführungsbeispiel fehlen.

Das hier beschriebene elektronische Neigungsmeßgerät bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber vorbekannten Neigungsmeßgeräten:

(1) Die Wirkung eines "Kippens" bei dem Betrieb der Einrichtung wird unterdrückt oder vermieden;
(2) der Fehlerwinkel R, der der Winkelausrichtung des Aufbaus entspricht und elektronisch erfaßt werden kann, ist nicht begrenzt auf lediglich einen Teil eines Grades oder wenige Grade;
(3) der Bereich des Fehlerwinkels für den Bereich der Empfindlichkeit bzw. für den Plateaubereich (Fig. 3) sind unabhängig voneinander und leicht einstellbar; und
(4) für den Fehlerwinkel R in dem Bereich -R _max R-R _min oder R _min0R _max zeigt die Vorrichtung nach der Erfindung hörbar oder sichtbar oder sowohl hörbar als auch sichtbar an, ob man sich an die gewünschte Winkelausrichtung, die durch einen Fehlerwinkel R = 0 definiert ist, annähert oder aber sich von diesem entfernt.

Die Erfindung kann verwendet werden, um den Fehler in der Winkelausrichtung eines Aufbaus in einer vorgegebenen vertikalen Ebene anzuzeigen. Durch eine Änderung der mechanischen Komponenten, bezüglich der die Winkelausrichtung zu der Winkelausrichtung eines Aufbaus in einer anderen Ebene, etwa der horizontalen Ebene, definiert wird, kann weiter angegeben werden.

Als weitere, optionale Verbesserung können die mechanischen optischen Komponenten nach der Erfindung, wie sie in den Fig. 1 und 7 gezeigt sind, einen Behälter 71, der eine Flüssigkeit 63, etwa Transformatoröl oder Shellöl Nr. 72 (einem aliphatischen Verdünner) aufnehmen, das für eine vorgegebene Wellenlänge λ _s durchlässig ist, das ein Teil oder das gesamte Pendel bzw. Körper 2 und/oder den Draht 27 oder aber die Blende 12 umgibt, wobei der Container 61 entweder

(1) vollständig zwischen den Platten 9 und 10 liegt, so daß das Licht von der Lichtquelle 8 durch die Öffnung 9 a, eine erste Wandung 61 a des Behälters 61, eine zweite Wandung 61 b des Behälters 61 und eine Öffnung 10 a in dieser Reihenfolge durchdringt,
(2) eine oder beide der Platten 9 und 10 als Teil der jeweiligen Wände 61 a und 61 b einschließt, oder
(3) eine oder beide der Platten 9, 10 in dem Inneren des Behälters aufnimmt.

Die Lichtquelle 8 wird so gewählt, daß sie einen erheblichen Anteil seiner elektromagnetischen Strahlung bei oder in der Nähe der Wellenlänge λ _s ausstrahlt, wobei λ _s auch eine Wellenlänge ist, für die der Fototransistor 11 empfindlich ist. Die Wahl λ _s = 0,93 µm ist geeignet für Transformatoröl oder Shellsöl Nr. 72, so daß eines von diesen verwendet werden kann als Flüssigkeit 63. Das Vorhandensein der einen Teil oder den ganzen Körper 2 und/ oder den Draht 7 (oder aber die Blende 12) umgebende Flüssigkeit stellt sicher, daß der Draht 72 (oder aber die Blende 12) nicht schwingt oder lediglich gedämpft schwingt um seine Gleichgewichtsausrichtung, so daß der "ware" Fehlerwinkel R für den Draht 7 oder die Blende 12 sofort erreicht wird. Das Pendel oder aber das Gewicht 2 kann Ausdehnungen haben in der Größenordnung von 25 mm (Länge) × 5 mm (Breite) × 0,15 mm (Dicke) und kann aus Metall oder einem Kunststoff wie Acryl bestehen. Die Wände 61 a und 61 b des Behälters 61 bestehen vorzugsweise aus Kunststoff, wie Acryl, das für Licht der Wellenlänge λ _s im wesentlichen durchlässig ist und chemisch von der Flüssigkeit 63 in dem Behälter 61 nicht angegriffen wird.

Fig. 11 zeigt das Äußere einer Einrichtung 51, die die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel aufnimmt. Die Einrichtung 51 kann bestehen aus einem I-förmigen Balken, in dem die mechanisch/optischen und die elektronischen Komponenten in einem Mittelabschnitt 55 der Vorrichtung angeordnet sind. Die Einrichtung 51 kann, optional, einen horizontal ausgerichteten Arm 57 aufweisen. Die Einrichtung 51 kann, optional, einen vertikal ausgerichteten Arm 59 aufweisen, um die ungefähre gewünschte Winkelausrichtung anzuzeigen.

Bezugszeichenliste

2 Körper
3 Draht
4 Öffnung
5 a Punkt
5 b Punkt
7 Draht
8 Strahlungsquelle
9 a Öffnung
10 a Öffnung
11 Fototransistor
12 Blende
14 Komparator
15 VCO
16 Komparator
25 Lautsprecher
27 LED
31 Spannungsregler
34 Anschluß
51 Einrichtung
55 Abschnitt
61 Behälter
61 a Wandung
61 b Wandung
63 Flüssigkeit

Claims

1. Nivellierungsgerät, gekennzeichnet durch

- Mittel (8) zum Erzeugen von Licht;
- Mittel (11), die bei Aufnahme von Licht ein erstes elektronisches Signal erzeugen, das der Lichtmenge der Mittel (8) zum Erzeugen von Licht entspricht, die auf das auf Licht ansprechende Mittel (11) auftrifft;
- lichtunterbrechende Mittel (11), die um eine erste Achse drehbar sind, die wenigstens einen Teil des von dem lichterzeugenden Mittel (8) erzeugten Lichts daran hindern, das auf auffallendes Licht ansprechende Mittel (11) zu erreichen, wobei das lichtunterbrechende Mittel (7) derart angeordnet ist, daß der Betrag des Lichts von dem lichterzeugenden Mittel (8), das auf das auf das lichtansprechende Mittel (11) auftrifft, ein Maß des Fehlerwinkels zwischen einer vorgegebenen Linie auf dem das Licht unterbrechenden Mittel (7) und einer zweiten vorgegebenen Linie in einer vorgegebenen im wesentlichen vertikalen Ebene ist, die im wesentlichen senkrecht zu der ersten Achse verläuft; und
- Mittel (25, 27) zur Erzeugung eines von dem Verwender erkennbaren Signals, das mit dem auf das Licht ansprechenden Mittel (11) verbunden ist zur Anzeige der Amplitude des Fehlerwinkels durch ein variables Signal.

2. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf das Licht ansprechende Mittel (11) fotoempfindliche Mittel zur Aufnahme von Licht und, in Antwort darauf, zur Erzeugung einer Spannung, aufweist, deren Amplitude sich monoton ändert, wenn die Intensität des von dem fotoempfindlichen Mittel (11) aufgenommenen Lichts abnimmt.

3. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Licht unterbrechende Mittel (7) ein einen schweren Körper (10) an der Struktur aufhängendes Mittel aufweist, wobei die Struktur derart ausgerichtet ist, daß bei einer Ausrichtung der Struktur mit einem Fehlerwinkel von 0 die Aufhängung das Licht maximal oder vollständig blockiert, das ansonsten auf das lichtempfindliche Mittel (11) auffallen würde.

4. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schwere Körper (2) in der vorgegebenen vertikalen Ebene frei rotieren kann, aber an einer Rotation in einer Ebene, die nicht parallel zu der vorgegebenen vertikalen Ebene ist, im wesentlichen gehindert wird.

5. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das das Licht unterbrechende Mittel (7) weiter zwei im wesentlichen identische, im wesentlichen ebene Öffnungen (9 a, 10 a) von im wesentlichen rechteckiger Form aufweist, wobei diese Öffnungen (9 a, 10 a) mit Abstand voneinander angeordnet sind und die erste (9 a) dieser beiden Öffnungen (9 a, 10 a) zwischen der zweiten Öffnung (10 a) und dem Mittel (8) zum Erzeugen von Licht liegt und die zweite (10 a) dieser beiden Öffnungen (9 a, 10 a) zwischen der ersten Öffnung (9 a) und dem auf Licht ansprechenden Mittel (11) liegt, und wobei die beiden Öffnungen (9 a, 10 a) derart positioniert sind, daß die Seiten mit längerer Ausdehnung der im wesentlichen rechteckigen Öffnungen (9 a, 10 a) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

6. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das das Licht unterbrechende Mittel (7) eine Aufhängung aufweist zum Aufhängen eines schweren Körpers (2) von der Struktur derart, daß bei einer Ausrichtung der Struktur derart, daß der Fehlerwinkel 0 ist, die Aufhängung das Licht von dem lichterzeugenden Mittel (8), das sonst auf das auf Licht ansprechende Mittel (11) aufhält, minimal oder überhaupt nicht unterbricht.

7. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der schwere Körper (2) in der vorgegebenen vertikalen Ebene frei rotieren kann, aber daran gehindert wird, in jeder anderen Ebene, die nicht parallel zu der vorgegebenen vertikalen Ebene ist, im wesentlichen gehindert wird.

8. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das das Licht unterbrechende Mittel (7) weiter zwei im wesentlichen identische, im wesentlichen ebene Öffnungen (9 a, 10 a) von im wesentlichen rechteckiger Form aufweist, wobei diese Öffnungen (9 a, 10 a) mit Abstand voneinander angeordnet sind und die erste (9 a) dieser beiden Öffnungen (9 a, 10 a) zwischen der zweiten Öffnung (10 a) und dem Mittel (8) zum Erzeugen von Licht liegt und die zweite (10 a) dieser beiden Öffnungen (9 a, 10 a) zwischen der ersten Öffnung (9 a) und dem auf Licht ansprechenden Mittel (11) liegt, und wobei die beiden Öffnungen (9 a, 10 a) derart positioniert sind, daß die Seiten mit längerer Ausdehnung der im wesentlichen rechteckigen Öffnungen (9 a, 10 a) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

9. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel (25, 27) elektronische Mittel zum Aufnehmen des ersten elektronischen Signals von dem auf das Licht ansprechenden Mittel (11) aufweist zur Erzeugung eines unterbrochenen hörbaren Signals und eines unterbrochenen optischen Signals mit einer Modulationsfrequenz, die im wesentlichen kontinuierlich und im wesentlichen monoton variiert mit einem Anstieg der Größe des Fehlerwinkels.

10. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Mittel einen piezoelektrischen Lautsprecher (27) aufweisen, die mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß versehen ist.

11. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Mittel eine lichtemittierende Diode (LED (27)) aufweist, die mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß versehen ist.

12. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Mittel einen piezoelektrischen Lautsprecher (25) aufweisen, der mit einem Ausgangsanschluß und einem Eingangsanschluß versehen ist und daß die elektronischen Mittel eine lichtemittierende Diode (LED (27)) aufweisen, die mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß versehen ist.

13. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel eine Spannungsquelle, die eine im wesentlichen konstante Spannung abgibt, und einen Fototransistor (11) aufweisen, dessen Emitter geerdet ist und dessen Kollektor elektrisch über einen Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstand mit der Spannungsquelle gekoppelt ist.

14. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel weiter aufweisen:

- einen ersten Komparator (14) mit wenigstens zwei Eingangsanschlüssen, dessen positiver Eingangsanschluß elektrisch mit dem Kollektor des Fototransistors (11) verbunden ist und dessen negativer Anschluß über einen weiten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert elektrisch mit der Spannungsquelle verbunden ist, um ein erstes Komparatorsignal auszugeben;
- einen zweiten Komparator mit wenigstens zwei Eingangsanschlüssen, dessen positiver Eingangsanschluß elektrisch mit dem Kollektor des Fototransistors (11) verbunden ist, dessen negativer Eingangsanschluß über einen dritten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert mit dem negativen Eingangsanschluß des ersten Komparators (14) verbunden ist und dessen negativer Eingangsanschluß über einen vierten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert geerdet ist, um ein zweites Ausgangssignal zu erzeugen;
- einen spannungskontrollierten Oszillator, dessen Eingangsanschluß elektrisch mit dem Kollektor des Fototransistors (11) verbunden ist zur Erzeugung eines Ausgangsoszillatorsignals, dessen Frequenz monoton variiert, wenn die Eingangsspannung zunimmt;
- einen ersten Transistor, dessen Emitter geerdet und dessen Basis elektrisch über einen fünften Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Komparators verbunden ist; und
- einen zweiten Transistor, dessen Emitter elektrisch mit dem Kollektor des ersten Transistors und dessen Basis elektrisch über einen sechsten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert mit dem Ausgangsanschluß des ersten Komparators verbunden ist und dessen Basis elektrisch über einen siebten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert mit dem Ausgangsanschluß des spannungsgesteuerten Oszillators verbunden ist.

15. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel weiter aufweisen:

- Mittel zum Erzeugen eines hörbaren Signals mit wenigstens zwei Anschlüssen, wobei der eine Anschluß elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist und mit einem zweiten Anschluß, der direkt oder indirekt mit der Spannungsquelle verbunden ist.

16. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 15, wobei die Signalmittel weiter aufweisen:

- eine lichtemittierende Diode (LED) (27) mit wenigstens zwei Anschlüssen, von denen ein Anschluß elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist, und
- einen achten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert, der mit einem Anschluß elektrisch mit einem zweiten Anschluß der nichtemittierenden Diode (27) verbunden ist und mit einem zweiten Anschluß eines achten Widerstands direkt oder indirekt mit der Spannungsquelle verbunden ist.

17. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der zweite Widerstand, der dritte Widerstand oder der vierte Widerstand ein Potentiometer ist.

18. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel weiter aufweisen:

- einen ersten Komparator mit wenigstens zwei Eingangsanschlüssen, wobei der positive Eingangsanschluß mit dem Kollektor des Fototransistors elektrisch verbunden ist und dessen negativer Eingangsanschluß über einen zweiten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert elektrisch mit Masse verbunden ist, um ein erstes Komparatorsignal auszugeben;
- einen zweiten Komparator mit wenigstens zwei Eingangsanschlüssen, dessen positiver Eingangsanschluß mit dem Kollektor des Fototransistors (11) verbunden ist, dessen negativer Eingangsanschluß über einen dritten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstand mit dem negativen Eingangsanschluß des ersten Komparators (14) elektrisch verbunden ist und dessen negativer Eingangsanschluß über einen vierten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert mit der Spannungsquelle elektrisch verbunden ist, um ein zweites Komparatorsignal auszugeben;
- einen spannungsgesteuerten Oszillator, dessen Eingangsanschluß elektrisch mit dem Kollektor des Fototransistors (11) verbunden ist, um ein oszillierendes Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Frequenz monoton sich ändert, wenn die Eingangsspannung ansteigt;
- einen ersten Transistor, dessen Emitter elektrisch mit der Spannungsquelle verbunden ist und dessen Basis über einen vierten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Komparators (16) verbunden ist, und
- einen zweiten Transistor, dessen Emitter elektrisch mit dem Kollektor des ersten Transistors verbunden ist und dessen Basis elektrisch über einen sechsten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert mit dem Ausgangsanschluß des ersten Komparators verbunden ist und dessen Basis elektrisch über einen siebten Widerstand mit einem vorgegebenen Widerstandswert mit dem Ausgangsanschluß des spannungsgesteuerten Oszillators verbunden ist.

19. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel weiter aufweisen:

- ein akustisches Signal erzeugende Mittel mit wenigstens zwei Anschlüssen, wobei der eine Anschluß elektrisch mit dem zweiten Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist, und dessen zweiter Anschluß geerdet ist.

20. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmittel weiter aufweisen:

- eine lichtemittierende Diode (27), mit wenigstens zwei Anschlüssen, dessen einer Anschluß elektrisch mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist; und
- einen achten Widerstand mit vorgegebenen Widerstandswert, dessen einer Anschluß elektrisch mit einem zweiten Anschluß der lichtemittierenden Diode (27) verbunden ist und dessen zweiter Anschluß geerdet ist.

21. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der zweite Widerstand, der dritte Widerstand und/oder der vierte Widerstand ein Potentiometer ist.

22. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein viskoses Fluid, das wenigstens einen Teil des schweren Körpers (2) umgibt, wobei das Viskosefluid für die Wellenlänge des von der Lichtquelle (8) erzeugten Lichts im wesentlichen durchlässig ist.

23. Elektronisches Nivelliergerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein viskoses Fluid (63), das wenigstens einen Teil des schweren Körpers (2) umgibt, wobei das viskose Fluid (63) für die Wellenlänge des von der Lichtquelle (8) erzeugten Lichts im wesentlichen durchlässig ist.