DE9321011U1

DE9321011U1 - Angle display device

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Publication number: DE9321011U1
Application number: DE9321011U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2003-12-21

Description

EIKENBERG & PARTNEREIKENBERG & PARTNER

PATENTANWÄLTE
EUROPEAN PATENTATTORNEYSPATENT ATTORNEYS
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

CS. Richards 194-038CS.Richards 194-038

Wi nkelanzei gevorri chtungAngle indicator

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Winkelanzeigevorrichtung, wie z.B. eine Nivellierwaage, einen Neigungsmesser oder dergleichen.The present invention relates to an angle display device such as a level, an inclinometer or the like.

Erfindungsgemäß wird eine Winkelanzeigevorrichtung zur Verfugung gestellt, umfassendAccording to the invention, an angle display device is provided, comprising

a) eine Normal fläche,a) a normal surface,

b) ein relativ zur besagten Normalfläche verschwenkbares Pendel undb) a pendulum pivotable relative to said normal surface and

c) eine Meßgrößenumformereinheit (Transducereinheit), die adaptiert ist, ein elektrisches Ausgangssignal als Antwort auf die und in Abhängigkeit von der Schwenkwinkelorientierung des besagten Pendels relativ zur besagten Normalfläche zu erzeugen.c) a transducer unit adapted to generate an electrical output signal in response to and in dependence on the angular orientation of said pendulum relative to said normal surface.

Das Pendel umfaßt typischerweise einen beschwerten Arm, der sich frei schwenkend drehen und sich gemäß der Wirkungsrichtung der Erdschwerkraft ausrichten kann.The pendulum typically comprises a weighted arm that can freely pivot and align itself according to the direction of the Earth's gravity.

Es wird vorgezogen, daß das von der Meßgrößenumformereinheit erzeugte elektrische Ausgangssignal im wesentlichen direkt proportional zur Schwenk-Winkelorientierung des Pendels relativ zur Normalfläche ist.It is preferred that the electrical output signal generated by the transducer unit be substantially directly proportional to the swing angular orientation of the pendulum relative to the normal surface.

Typischerweise ist der Meßgrößenumformer so eingerichtet, daß er eine Ausgangsspannung erzeugt, die von der relativen Winkelorientierung von Pendel und Normal fläche abhängt.Typically, the transducer is designed to produce an output voltage that depends on the relative angular orientation of the pendulum and the normal surface.

Es wird vorgezogen, daß die Ausgangsspannung der Meßgrößenumformer-It is preferred that the output voltage of the transducer

einheit dazu eingerichtet ist, eine visuelle Anzeige der Winkelorientierung der Normalfläche relativ zur Horizontalen oder Vertikalen zu ergeben. Vorteilhafterweise ist ein Sichtanzeigeelement vorgesehen, das die Winkelorientierung der Normalfläche relativ zur Horizontalen oder Vertikalen zur ablesbaren visuellen Anzeige bringt. In einer Ausführungsform wird die visuelle Anzeige durch Analogelemente erzeugt, in denen beispielsweise die Ausgangsspannung des Meßgrößenumformers mit einem Anzeigegerät vom Galvanometertyp verbunden ist.unit is designed to provide a visual indication of the angular orientation of the normal surface relative to the horizontal or vertical. Advantageously, a visual display element is provided which provides a readable visual indication of the angular orientation of the normal surface relative to the horizontal or vertical. In one embodiment, the visual display is generated by analog elements in which, for example, the output voltage of the transducer is connected to a galvanometer-type display device.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ausgangssignal des Meßgrößenumformers verarbeitet, um eine digitale visuelle Anzeige der Winkelorientierung der Normalfläche relativ zur Horizontalen oder Vertikalen zu ergeben. Typischerweise umfaßt das Sichtanzeigeelement in dieser Ausführungsform eine Flüssigkristallanzeige (LCD). Bei dieser Ausführungsform wird es vorgezogen, daß ein Analog-Digital-Umsetzer vorgesehen ist, der aus dem analogen Ausgangssignal der Meßgrößenumformereinheit ein digitales Signal erzeugt. Ein geeigneter Apparat zur Signalaufbereitung, wie z.B. ein Mikroprozessor oder dergleichen kann ebenfalls vorgesehen werden, vorteilhafterweise um am Ausgangssignal algorithmische Funktionen auszuführen.In a preferred embodiment, the output signal of the transducer is processed to provide a digital visual indication of the angular orientation of the normal surface relative to the horizontal or vertical. Typically, the visual display element in this embodiment comprises a liquid crystal display (LCD). In this embodiment, it is preferred that an analog-to-digital converter be provided which generates a digital signal from the analog output signal of the transducer unit. Suitable signal conditioning apparatus, such as a microprocessor or the like, may also be provided, advantageously to perform algorithmic functions on the output signal.

Es wird vorgezogen, daß die Vorrichtung mit einem oder mehreren Anzeigenfunktions-Schaltern versehen ist, die wahlweise bedienbar sind, um die auf dem Sichtanzeigeelement angezeigte Ausgabe zu modifizieren.It is preferred that the device be provided with one or more display function switches which are selectively operable to modify the output displayed on the display element.

Typischerweise ist die Meßgrößenumformereinheit vom Drehtyp und besitzt erste und zweite Umformerelemente, die sich relativ zueinander drehen, wobei das Ausgangssignal des Meßgrößenumformer abhängig von dem Ausmaß der relativen Drehung zwischen den beiden Umformerelementen ist. Typischerweise ist die Meßgrößenumformereinheit vom Widerstandstyp.Typically, the transducer unit is of the rotary type and has first and second transducer elements that rotate relative to each other, the output signal of the transducer being dependent on the amount of relative rotation between the two transducer elements. Typically, the transducer unit is of the resistive type.

Vorteilhafterweise ist das Pendel starr mit einem drehbaren Umformerelement verbunden, so daß eine Schwenk-Winkel bewegung des Pendels eine korrespondierende Dreh-Winkel bewegung des jeweiligen Umformerelements bewirkt.Advantageously, the pendulum is rigidly connected to a rotatable converter element, so that a pivoting angular movement of the pendulum causes a corresponding rotational angular movement of the respective converter element.

Es wird vorgezogen, daß das Pendel und die Meßgrößenumformereinheit in einem einheitlichen Gehäuse vorgesehen sind, wobei die Normalfläche vorzugsweise eine äußere Oberfläche des Gehäuses umfaßt.It is preferred that the pendulum and the transducer unit are provided in a unitary housing, the normal surface preferably comprising an outer surface of the housing.

Die Erfindung wird nun anhand einer besonderen Ausführungsform weiterThe invention will now be further explained using a particular embodiment

beschrieben, nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denendescribed, by way of example only and with reference to the accompanying drawings in which

Fig. 1 eine schematische Ansicht von Komponenten ist, die eine erfindungsgemäße Winkelanzeigevorrichtung umfassen,Fig. 1 is a schematic view of components comprising an angle indicator according to the invention,

Fig. 2 eine schematische erläuternde Ansicht einer erfindungsgemäßen Winkelanzeigevorrichtung ist undFig. 2 is a schematic explanatory view of an angle indicator device according to the invention and

Fig. 3 eine beispielhafte perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Winkelanzeigevorrichtung im Gebrauch ist.Fig. 3 is an exemplary perspective view of an angle indicator device according to the invention in use.

In den Zeichnungen ist eine allgemein 1 bezeichnete Winkelanzeigevorrichtung zum Messen der Winkelorientierung einer in einem Winkel relativ zur Horizontalen geneigten Schräge 2 abgebildet. Die Winkelanzeigevorrichtung 1 umfaßt ein kastenartiges Gehäuse 3, dessen eine Seite oder Oberfläche 4 als Normalfläche vorgesehen ist, die im Gebrauch kontaktierend auf der Schräge 2 aufliegt, deren Winkelorientierung gemessen wird.In the drawings there is shown an angle indicator device, generally designated 1, for measuring the angular orientation of a slope 2 inclined at an angle relative to the horizontal. The angle indicator device 1 comprises a box-like housing 3, one side or surface 4 of which is provided as a normal surface which, in use, rests in contact on the slope 2 whose angular orientation is measured.

Insbesondere in Fig. 1 wird gezeigt, daß im Inneren des Gehäuses 3 ein Pendel 5 angebracht ist, das ein Gewicht 7 und einen Arm 6 umfaßt, welcher steif mit einem Glied 8 und über das Glied 8 mit einem ersten Element 9a eines Dreh-Meßgrößenumformers (Drehgebers) 9 verbunden ist. Das Pendel 5 ist um eine Achse entlang des Gliedes 8 schwenkbar, so daß das Pendel aufgrund der Wirkung der Schwerkraft schwenkt, während sich die Winkelorientierung der Normalfläche 4 ändert. Während sich die Winkelorientierung des Pendels 5 relativ zur Normalfläche 4 des Gehäuses ändert, dreht sich in Übereinstimmung damit ein Drehelement des Meßgrößenumformers 9 um seine Achse relativ zu einem fixierten Element des Meßgrößenumformers 9.In particular, in Fig. 1 it is shown that inside the housing 3 a pendulum 5 is mounted which comprises a weight 7 and an arm 6 which is rigidly connected to a member 8 and via the member 8 to a first element 9a of a rotary transducer (rotary encoder) 9. The pendulum 5 is pivotable about an axis along the member 8 so that the pendulum pivots due to the effect of gravity as the angular orientation of the normal surface 4 changes. As the angular orientation of the pendulum 5 changes relative to the normal surface 4 of the housing, a rotary element of the transducer 9 rotates in accordance with it about its axis relative to a fixed element of the transducer 9.

Die fixierten und drehenden Elemente des Meßgrößenumformers 9 umfassen typischerweise einen Widerstandsumformer (wie z.B. ein Drehpotentiometer), der eine Ausgangsspannung erzeugt, die von der relativen Orientierung der fixierten und der drehenden Elemente abhängt. Während sich die Orientierung der fixierten und drehenden Elemente des Meßgrößenumformers 9 zueinander aufgrund der Drehung des Umformer-Drehelements ändert, ändert sich die Ausgangsspannung des Meßgrößenumformers 9 dazu proportional.The fixed and rotating elements of the transducer 9 typically comprise a resistance transducer (such as a rotary potentiometer) that produces an output voltage that depends on the relative orientation of the fixed and rotating elements. As the orientation of the fixed and rotating elements of the transducer 9 relative to one another changes due to the rotation of the transducer rotary element, the output voltage of the transducer 9 changes proportionally thereto.

Alternativ kann ein kapazitiver Drehumformer benutzt werden, um dasAlternatively, a capacitive rotary converter can be used to

Ausgangssignal zu erzeugen. In diesem Fall wird der Meßgrößenumformer 9 typischerweise als ein Port eines wechselstromabgestimmten Schwingkreises (nicht dargestellt) vorgesehen. Das Ausgangssignal des Meßgrößenumformers 9 wird über einen geeigneten Stromweg an einen Analog-Digital-Umsetzer 10 und Signalprozessor 11 (wie z.B. ein Mikroprozessor) weitergegeben. Dieser Prozessor ist so kalibriert, daß er eine ablesbare digitale Ausgabeanzeige des Winkels auf den LCD-Anzeigeschirm 12 bringt. Typischerweise führt der Mikroprozessor einen geeigneten Algorithmus durch, um den gemessenen Winkel &agr; in den benötigten Winkel &bgr; der Normalfläche 4 relativ zur Horizontalen zu überführen.output signal. In this case, the transducer 9 is typically provided as a port of an AC tuned circuit (not shown). The output signal of the transducer 9 is passed via a suitable current path to an analog-to-digital converter 10 and signal processor 11 (such as a microprocessor). This processor is calibrated to provide a readable digital output display of the angle on the LCD display screen 12. Typically, the microprocessor executes a suitable algorithm to convert the measured angle α into the required angle β of the normal surface 4 relative to the horizontal.

Man sollte sich bewußt sein, daß als Alternative zur Benutzung eines resistiven oder kapazitiven Dreh-Meßgrößenumformers (oder eines anderen analogen Dreh-Meßgrößenumformers) in Verbindung mit einem Analog-Digital-Umsetzer auch ein direkter digitaler Winkelmessungs-Meßgrößenumformer benutzt werden kann, wie z.B. ein opto-elektronisches Lesesystem unter Verwendung einer drehbaren binär verschlüsselten Codierscheibe.It should be noted that as an alternative to using a resistive or capacitive rotary transducer (or other analog rotary transducer) in conjunction with an analog-to-digital converter, a direct digital angle measurement transducer may be used, such as an opto-electronic reading system using a rotary binary coded encoder disk.

In Fig. 3 ist die Vorrichtung 1 dargestellt, wobei die Normalfläche 4 des Gehäuses 3 auf einer Lage Mauerwerk 16 ruht. Funktionsknöpfe 13, 14, 15 sind auf dem Gehäuse vorgesehen und betätigbar, um die auf dem LCD-Anzeigeschirm 12 angezeigte Ausgabe zu modifizieren. Typischerweise sind die Funktionsknöpfe betätigbar, um eine oder mehrere der folgenden Funktionen durchzuführen.In Fig. 3, the device 1 is shown with the normal surface 4 of the housing 3 resting on a layer of masonry 16. Function buttons 13, 14, 15 are provided on the housing and are operable to modify the output displayed on the LCD display screen 12. Typically, the function buttons are operable to perform one or more of the following functions.

1. Eine Anzeige, die einen registrierten Winkel zeigt, fixieren, so daß Winkel auf relativ unzugänglichen Oberflächen gemessen und die registrierten Winkel abgelesen werden können, wenn die Vorrichtung von der Oberfläche entfernt worden ist. Die Anzeige kann dann durch nochmaliges Drücken des zugehörigen Funktionsknopfes gelöscht werden.1. Fix a display showing a recorded angle so that angles can be measured on relatively inaccessible surfaces and the recorded angles can be read when the device is removed from the surface. The display can then be cleared by pressing the associated function button again.

2. Die Anzeige auf einer ersten geneigten Oberfläche auf 0° zurückstellen, so daß der Winkel einer zweiten geneigten Oberfläche bequem relativ dazu gemessen werden kann.2. Reset the display to 0° on a first inclined surface so that the angle of a second inclined surface can be conveniently measured relative to it.

Claims

- 5 CS. Richards 194-038 Protection claims

1.) Angle display device comprising

a) a normal surface,

b) a pendulum pivotable relative to said normal surface and

c) a transducer unit adapted to generate an electrical output signal in response to and in dependence on the angular orientation of said pendulum relative to said normal surface, the electrical output signal being substantially proportional to the angular orientation of the pendulum relative to the normal surface.

2.) Angle display device according to claim 1, in which the transducer unit is arranged to generate an output voltage which depends on the relative angular orientation of the pendulum and the normal surface.

3.) Angle display device according to claim 2, in which the output voltage of the transducer unit is arranged to produce a visual display of the angular orientation of the normal surface relative to the horizontal or vertical.

4.) Angle display device according to one of the preceding claims, further comprising a visual display element which is designed to provide the angular orientation of the normal surface relative to the horizontal or vertical for readable visual display.

5.) Angle indicator device according to claim 4, in which the visual display element comprises a digital display.

6.) Angle indicating device according to claim 5, in which the digital display comprises an LCD type display.

7.) Angle display device according to claim 5 or 6, further comprising an analog-digital converter which is designed to

to generate a digital signal from the analog output signal of the measuring transducer unit.

8.) Angle indicating device according to claim 4, further comprising one or more display function switches selectively operable to modify the output displayed on the visual display element, so as to enable the display to be fixed to show a recorded angle and/or to enable the display to be reset to 0° to enable the relative angle between a first surface and a second surface to be measured.

9.) Angle indicator device according to one of the preceding claims, which further comprises a signal conditioning apparatus which is arranged to condition the output signal of the measurement value converter unit.

10.) Angle indicating device according to one of the preceding claims, in which the transducer unit is of the resistance type.

11.) An angle indicator according to any preceding claim, in which the transducer unit comprises a rotary type transducer having first and second transducer elements which rotate relative to each other, the output signal of the transducer being dependent on the amount of relative rotation between the two.

12.) Angle display device according to claim 11, in which the pendulum is rigidly connected to a rotatable converter element, so that a pivoting angular movement of the pendulum causes a corresponding rotary angular movement of the respective converter element.

13.) Angle indicating device according to one of the preceding claims, in which the pendulum and the transducer unit are provided in a unitary housing, the normal surface comprising an outer surface of the housing.