JP3479325B2 - Digital tilt measuring instrument - Google Patents

Digital tilt measuring instrument

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JP3479325B2
JP3479325B2 JP24676493A JP24676493A JP3479325B2 JP 3479325 B2 JP3479325 B2 JP 3479325B2 JP 24676493 A JP24676493 A JP 24676493A JP 24676493 A JP24676493 A JP 24676493A JP 3479325 B2 JP3479325 B2 JP 3479325B2
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servo
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武 羽賀
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羽賀 力
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高精度ディジタル水準
器と汎用ディジタル傾斜測定器との両性能を兼ね備えた
ディジタル傾斜測定器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital inclination measuring instrument having both the performances of a high precision digital level and a general purpose digital inclination measuring instrument.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、土木工学、機械工学等の広い分野
では、水平度の精密測定と傾斜測定とを同一の測定器で
測定管理することができかつ被測定物に対する直付け測
定及び遠隔測定が可能な絶対水平度保証型の傾斜測定器
が要望されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a wide range of fields such as civil engineering and mechanical engineering, precision measurement of horizontality and inclination measurement can be controlled by the same measuring instrument, and direct measurement and remote measurement on an object to be measured. There has been a demand for an absolute levelness-guaranteed tilt measuring device capable of performing the above.

【0003】本発明者が先に開発したサーボ型傾斜セン
サは、例えば特開平4−110607号公報に開示され
るように、従来の各種傾斜センサに比べて精度が高く、
構成が比較的簡単でありかつ外部磁場等の影響を受け難
い優れた特性を有するため、今後の傾斜センサの主流に
なるものと考えられている。しかしながら、ゼロ変化が
大きいことがサーボ型傾斜センサの実用化の障害となっ
ている。一般にゼロ変化とは、水準器又は傾斜センサを
水平にして指示値を最小値に合わせ、次に、これを大き
く傾けた後に再び水平に置いた時に指示値が前の水平時
から変化する現象のことである。
The servo-type tilt sensor previously developed by the present inventor has higher accuracy than the conventional tilt sensors as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-110607.
It is considered that it will become the mainstream of the tilt sensor in the future because of its relatively simple structure and excellent characteristics that it is hardly affected by an external magnetic field and the like. However, the large zero change is an obstacle to the practical use of the servo-type tilt sensor. Generally, a zero change is a phenomenon in which the indicator value changes from the previous horizontal time when the level or tilt sensor is leveled, the indicated value is adjusted to the minimum value, and then it is tilted largely and then placed horizontally again. That is.

【0004】従来の傾斜測定器は温度特性が悪いために
温度変化によってゼロ変化を発生するものが殆どであ
り、そのため、例外なくゼロ調整機構を設けていた。本
発明者による研究の結果、未だ解明されていないサーボ
型傾斜センサのゼロ変化発生のメカニズムを下記のよう
に説明することができる。
Most of the conventional inclination measuring devices cause a zero change due to a temperature change because of poor temperature characteristics. Therefore, a zero adjusting mechanism is provided without exception. As a result of research by the present inventor, the mechanism of the zero change occurrence of the servo type tilt sensor, which has not been clarified yet, can be explained as follows.

【0005】まず、サーボ型傾斜センサの一般的構成と
その動作の基本であるサーボメカニズムについて説明す
る。図6及び図7に示すように、サーボ型傾斜センサ
は、磁界を発生する磁石15と、磁石15からの磁束φ
1、φ2の通路を形成するヨーク16と、磁束φ1、φ
2と交差しスパンバンドによって振り子状に支持され回
転自在に取り付けられた可動コイル17と、可動コイル
17の左右端に取り付けられた2つの反射板としてのシ
ャッター18、19と、反射型ホトリフレクタ20、2
1と、図8に示すブリッジ回路22とによって構成され
る。
First, a general structure of a servo type tilt sensor and a servo mechanism which is the basis of its operation will be described. As shown in FIGS. 6 and 7, the servo-type tilt sensor includes a magnet 15 that generates a magnetic field and a magnetic flux φ from the magnet 15.
And the magnetic fluxes φ1, φ
A movable coil 17 which is crossed with 2 and is rotatably supported by a span band and attached rotatably, shutters 18 and 19 as two reflectors attached to the left and right ends of the movable coil 17, and a reflective photoreflector 20. Two
1 and the bridge circuit 22 shown in FIG.

【0006】 反射型ホトリフレクタ20、21は、サ
ーボ傾斜型センサの外殻をなすケースの内部に固定され
ケースに追随して傾斜する。従って、反射型ホトリフレ
クタ20、21と回転自在なシャッター18、19との
間の各間隙g1、g2は可変である。スパンバンドと
は、白金−ニッケル合金からなる断面が長方形の薄いバ
ンドストリップ材であり、その捩じり力によって回転平
衡力を与えている。スパンバンド支持方式は、ピボット
支持方式に比べて、ガタ及び摩擦が少ないため、可動コ
イル17が受ける僅かな振動でも正確に検出する。
The reflection type photoreflectors 20 and 21 are fixed inside a case forming an outer shell of the servo tilt type sensor and are tilted following the case. Therefore, the gaps g1 and g2 between the reflective photoreflectors 20 and 21 and the rotatable shutters 18 and 19 are variable. The span band is a thin band strip material made of a platinum-nickel alloy and having a rectangular cross section, and its rotational force is imparted by its twisting force. Since the span band support method has less rattling and friction than the pivot support method, even a slight vibration received by the movable coil 17 can be accurately detected.

【0007】図7に示すように、中心OよりY方向にΔ
yだけ下がった位置に可動コイル17の重心Gが配置さ
れるように、可動コイル17の位置が調整される。つま
り、可動コイル17はスパンバンドによって吊り下げら
れた振り子状に回転自在に支持される。このように可動
コイルを振り子状に支持することによって、サーボメカ
ニズムのトルクバランスが機能し、傾斜角を測定するこ
とができる。
As shown in FIG. 7, Δ from the center O in the Y direction
The position of the movable coil 17 is adjusted so that the center of gravity G of the movable coil 17 is arranged at a position lowered by y. That is, the movable coil 17 is rotatably supported in the shape of a pendulum suspended by the span band. By thus supporting the movable coil in a pendulum shape, the torque balance of the servo mechanism functions and the tilt angle can be measured.

【0008】反射型ホトリフレクタ20、21は、ホト
ダイオードとホトトランジスタとからなり、反射型ホト
リフレクタ20、21の各ホトダイオードから赤外線を
シャッター18、19に向かって出力し、シャッター1
8、19で反射した赤外線が各ホトトランジスタのベー
スに入力し、光電流Icが流れる。
The reflection type photoreflectors 20 and 21 are composed of a photodiode and a phototransistor. The photodiodes of the reflection type photoreflectors 20 and 21 output infrared rays toward the shutters 18 and 19, respectively.
The infrared rays reflected by 8 and 19 enter the base of each phototransistor, and the photocurrent Ic flows.

【0009】反射型ホトリフレクタ20、21の各ホト
トランジスタの光電流Icはシャッターとの距離によっ
て図9に示すように変化する。サーボ型傾斜センサで
は、上記相対光電流−距離曲線の直線部分を利用するた
め、間隙g1、g2は約0.5mmとなる。この部分で
は、反射型ホトリフレクタとシャッターとが接近すると
光電流は小さくなる。また、図10は、ホトトランジス
タのコレクタ−エミッタ間電圧VCEと光電流Icの関係
を表す電圧−電流曲線を、赤外線の光量Ee(mW/cm2)を
パラメータとして示す。
The photocurrent Ic of each phototransistor of the reflection type photoreflectors 20 and 21 changes as shown in FIG. 9 depending on the distance from the shutter. In the servo type tilt sensor, since the straight line portion of the relative photocurrent-distance curve is used, the gaps g1 and g2 are about 0.5 mm. In this portion, the photocurrent becomes small when the reflective photoreflector and the shutter are close to each other. Further, FIG. 10 shows a voltage-current curve representing the relationship between the collector-emitter voltage V CE of the phototransistor and the photocurrent Ic, with the light amount Ee (mW / cm 2 ) of infrared rays as a parameter.

【0010】 ブリッジ回路22は、反射型ホトリフレ
クタ20、21のホトトランジスタTra、Trdと、
抵抗器R1、R2と、可動コイル17と、出力抵抗器R
oと、電源Vsとによって構成される。ホトトランジス
タTra、Trdの各エミッタの接続点と、抵抗器R
1、R2の接続点との間に電源Vsが接続される。ま
た、ホトトランジスタTraのコレクタ及び抵抗器R1
の接続点と、ホトトランジスタTrdのコレクタ及び抵
抗器R2の接続点との間に、可動コイル17と出力抵抗
器Roとの直列回路が接続される。
The bridge circuit 22 includes the phototransistors Tra and Trd of the reflective photoreflectors 20 and 21, and
Resistors R1 and R2, moving coil 17, output resistor R
and power source Vs. A connection point between the emitters of the phototransistors Tra and Trd and a resistor R
The power supply Vs is connected between the connection point of 1 and R2. Also, the collector of the phototransistor Tra and the resistor R1
A series circuit of the movable coil 17 and the output resistor Ro is connected between the connection point of the moving transistor 17 and the connection point of the collector of the phototransistor Trd and the resistor R2.

【0011】ブリッジ回路22では、ホトトランジスタ
Tra、Trdの各コレクタ−エミッタ間電圧VCEをV
CEa、VCEdとし、抵抗器R1、R2の各電圧をVA
Dとすると、可動コイル17の出力電圧Voは、Vo
=VCEa−VCEd=VA−VDである。また、ブリッジの
平衡条件は、VA・VCEd=VD・VCEaである。
In the bridge circuit 22, the collector-emitter voltage V CE of each of the phototransistors Tra and Trd is set to V
CE a, V CE d, and the respective voltages of the resistors R1, R2 are V A ,
If V D , the output voltage Vo of the movable coil 17 is Vo.
= A V CE a-V CE d = V A -V D. Further, the equilibrium condition of the bridge is V A · V CE d = V D · V CE a.

【0012】上記構成によるサーボ型傾斜センサの動作
について説明すると、電源が入っていない場合、サーボ
型傾斜センサのケースが例えば右に傾斜すると、反射型
ホトリフレクタ20、21は図11に示すようにケース
と共に傾くが、シャッター18、19は、反射型ホトリ
フレクタ20、21の面に衝突するまで水平を保持す
る。そこで、電源を投入すると、反射型ホトリフレクタ
20の相対光電流Iaは増加し電圧VCEaは減少し、一
方、反射型ホトリフレクタ21の相対光電流Idは減少
し電圧VCEdは増加する。そこで、VCEd−VCEa=−
Vo又はVCEa−VCEd=Voによって可動コイル17
に電流Ioが流れ、電流Ioによって可動コイル17を
矢印の方向に回転するトルクが発生する。
The operation of the servo type tilt sensor having the above structure will be described. When the case of the servo type tilt sensor is tilted to the right, for example, when the power is not turned on, the reflection type photoreflectors 20 and 21 are arranged as shown in FIG. Although tilted with the case, the shutters 18 and 19 remain horizontal until they strike the surfaces of the reflective photoreflectors 20 and 21. Then, when the power is turned on, the relative photocurrent Ia of the reflective photoreflector 20 increases and the voltage V CE a decreases, while the relative photocurrent Id of the reflective photoreflector 21 decreases and the voltage V CE d increases. . Therefore, V CE d−V CE a = −
Moving coil 17 depending on Vo or V CE a−V CE d = Vo
A current Io flows through the current Io, and a torque that rotates the movable coil 17 in the arrow direction is generated by the current Io.

【0013】トルクの大きさTは、T=±A・B・N・
Ioで表される。ただし、Aは可動コイル17の面積、
Bは磁束密度、Nはコイルの巻回数である。トルクTと
ケースの傾斜によるトルクとが平衡するまで可動コイル
17は回転し、所謂トルクバランスが起こり、図12に
示すように間隙g1と間隙g2とが等しくなるように自
動制御される。
The magnitude T of the torque is T = ± A ・ B ・ N ・
It is represented by Io. However, A is the area of the movable coil 17,
B is the magnetic flux density, and N is the number of turns of the coil. The movable coil 17 rotates until the torque T and the torque due to the inclination of the case are balanced, so-called torque balance occurs, and the gap g1 and the gap g2 are automatically controlled to be equal as shown in FIG.

【0014】サーボ型傾斜センサが水平なときに、出力
電流Ioは、正方向と負方向に交互に振動し、正のピー
ク値Io+と負のピーク値I-との差0となる。これによ
って、可動コイル17はX軸方向に引っ張られる。この
状態をサーボが働く状態といい、シャッター18、19
がケースの回転に追随して回動する準備が整った状態で
ある。
When the servo type tilt sensor is horizontal, the output current Io oscillates alternately in the positive and negative directions, and the difference between the positive peak value Io + and the negative peak value I - is zero. As a result, the movable coil 17 is pulled in the X-axis direction. This state is called the state where the servo works, and shutters 18 and 19
Is ready to rotate following the rotation of the case.

【0015】この状態からケースを傾斜させると、ホト
トランジスタTraの電圧VCEaとホトトランジスタT
rdの電圧VCEdとに差が生じて、この差Voによる電
流Ioが可動コイル17を流れ、その結果、シャッター
18、19は反射型ホトリフレクタ20、21との間隙
g1、g2を等しくするように回動する。
When the case is tilted from this state, the voltage V CE a of the phototransistor Tra and the phototransistor T are increased.
A difference occurs between the voltage rd and the voltage V CE d, and a current Io due to this difference Vo flows through the movable coil 17, and as a result, the shutters 18 and 19 equalize the gaps g1 and g2 with the reflective photoreflectors 20 and 21. To rotate.

【0016】従って、ケースを0〜360度回転して
も、シャッター18、19は反射型ホトリフレクタ2
0、21との間隙g1とg2が等しく保持されるように
ケースの回転に追随する。一方、出力電圧Voは傾斜角
に相当する電圧を出力する。このトルクバランスは、可
動コイルの重心Gをずらした振子状構造によるものであ
る。
Therefore, even if the case is rotated by 0 to 360 degrees, the shutters 18 and 19 are the reflection type photoreflector 2.
Following the rotation of the case, the gaps g1 and g2 between 0 and 21 are kept equal. On the other hand, the output voltage Vo outputs a voltage corresponding to the tilt angle. This torque balance is due to the pendulum-like structure in which the center of gravity G of the movable coil is displaced.

【0017】サーボ型傾斜センサはサーボメカニズムに
よって動作することは上記のとおりであるが、それでは
サーボ型傾斜センサを水平にして指示値をゼロに合わせ
た後、ある角度だけ傾けた後、再び水平に戻した時指示
値がゼロに戻るはずであるが、それが元に戻らない所謂
ゼロ変化が起こるのは何故であろうか。
As described above, the servo-type tilt sensor operates by the servo mechanism. In this case, the servo-type tilt sensor is made horizontal and the indicated value is set to zero. Then, it is tilted by a certain angle and then made horizontal again. When returned, the indicated value should return to zero, but why does the so-called zero change that does not return occur?

【0018】サーボ型傾斜センサにおけるゼロ変化の発
生メカニズムを解明するために、従来のサーボ型傾斜セ
ンサについて、水平時及び左右に10゜、15゜、30
゜傾斜時のそれぞれの場合について、ブリッジ回路22
の各部の電圧及び電流を測定した結果を図13に示す。
この測定データ中で特に注目する点は、水平時のVCE
とVCEdは、いずれも8.45Vであり、また、IaとI
dは−4.23mA及び−4.18mAとほぼ同一値を示す。
In order to elucidate the mechanism of occurrence of the zero change in the servo type tilt sensor, the conventional servo type tilt sensor has a horizontal angle of 10 °, a horizontal angle of 15 ° and a horizontal angle of 30 °.
Bridge circuit 22 for each case of inclination
FIG. 13 shows the results of measuring the voltage and current of each part of the.
The point of particular interest in this measurement data is V CE a when horizontal.
And V CE d are both 8.45 V, and Ia and I
d shows almost the same value as -4.23 mA and -4.18 mA.

【0019】ホトトランジスタの性能のバラツキは一般
のトランジスタより大きいにもかかわらず、測定結果が
このようになる理由は、可動コイル17がサーボメカニ
ズムによって、シャッターと反射型ホトリフレクタとの
距離を自動選択し、各反射型ホトリフレクタの相対光変
換率に差を付けることによって、VCEaとVCEd及びI
aとIdをそれぞれ等しくするように動作するためであ
ると考えられる。
Although the variation in the performance of the phototransistor is larger than that of a general transistor, the reason why the measurement result is such is that the movable coil 17 automatically selects the distance between the shutter and the reflection type photoreflector by the servo mechanism. Then, by making a difference in the relative light conversion rate of each reflection type photoreflector, V CE a and V CE d and I
It is considered that the operation is performed so that a and Id are equal to each other.

【0020】上記測定データに基づき、図10に示すよ
うに、VCE−Ic曲線上に各傾斜角に対応する負荷線を
描いて見る。その結果、サーボ型傾斜センサを傾斜させ
た時、負荷線の動作点が妄動することが分かる。このよ
うに負荷線の動作点が妄動することは、サーボ型傾斜セ
ンサを傾斜状態から水平状態に戻した時、負荷線は元の
位置に戻らないことを意味する。即ち、これはゼロ変化
を起こす原因であると考えられる。
Based on the above measurement data, as shown in FIG. 10, a load line corresponding to each inclination angle is drawn on the V CE -Ic curve. As a result, it can be seen that when the servo type tilt sensor is tilted, the operating point of the load line is deviated. This delusion of the operating point of the load line means that the load line does not return to its original position when the servo type tilt sensor is returned from the tilted state to the horizontal state. That is, this is considered to be the cause of the zero change.

【0021】上記の仮説を検証するために、図14に示
すように、従来型のサーボ型傾斜センサの左右の反射型
ホトリフレクタの各相対光変換率−距離特性曲線Q1、
Q2を可動コイルの中心に関して左右対称に描いてみ
た。図14では、直線mは、距離g1、g2が等しく共
に0.5mmである水平基準線を示す。また、直線nは、
サーボ型傾斜センサが傾斜した時、可動コイルが自動制
御によって水平基準線mに対して傾斜した状態を示す。
In order to verify the above hypothesis, as shown in FIG. 14, the relative light conversion rate-distance characteristic curve Q1 of each of the left and right reflection type photoreflectors of the conventional servo type inclination sensor,
I drew Q2 symmetrically with respect to the center of the moving coil. In FIG. 14, the straight line m indicates a horizontal reference line in which the distances g1 and g2 are equal and both are 0.5 mm. Also, the straight line n is
When the servo type tilt sensor is tilted, the movable coil is tilted with respect to the horizontal reference line m by automatic control.

【0022】ここで、直線nと左右の特性曲線Q1、Q
2との各交点q1、q2、q3、q4を通り水平基準線
mに平行な直線を引くと、それらの直線は斜線で示す領
域内に入る。この領域は不感帯領域即ち動作点のオフセ
ットが生ずる領域である。上記交点q1〜q4が左右対
称位置に無いと、引き算してゼロが得られないわけであ
るから、不感帯領域の幅が大きい程オフセットが大き
く、動作点のずれも大きくなると考えられる。
Here, the straight line n and the left and right characteristic curves Q1, Q
When straight lines that pass through the intersections q1, q2, q3, and q4 with 2 and are parallel to the horizontal reference line m are drawn, those straight lines fall within the shaded area. This area is a dead zone area, that is, an area where an operating point offset occurs. If the intersection points q1 to q4 are not at symmetrical positions, it is impossible to obtain zero by subtraction. Therefore, it is considered that the larger the width of the dead zone region, the larger the offset and the larger the shift of the operating point.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、水平度の超
精密測定と傾斜測定とを同一の測定器で行うことがで
き、また、直付け測定や遠隔測定も可能なディジタル傾
斜測定器を提供することを目的とし、そのため、ゼロ変
化がない絶対水平度保証型のサーボ型傾斜センサを実現
し、これによって、最小読取値0.001度で誤差1%以
内の精度を有するディジタル傾斜測定器を実現すること
に解決すべき技術的課題を有する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a digital tilt measuring device capable of performing ultra-precision horizontal level measurement and tilt measuring with the same measuring device, and also capable of direct mounting and remote measuring. The purpose of the present invention is to provide a servo-type tilt sensor that guarantees absolute horizontality without any change in zero, and thereby provides a digital tilt measuring instrument with an accuracy of 1% or less at a minimum reading value of 0.001 degrees. There is a technical problem to be solved in realizing.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係るディジタル傾斜測定器は、スパンバン
ドにより重心を下方にずらして振子状に回転自在に支持
された可動コイル(17)と、可動コイル(17)の両
側に固定された反射板(18,19)と、反射板(1
8,19)に接近して固定されると共に、反射板(1
8,19)に向かって光を発しかつ反射光によって反射
板(18,19)との距離を検出する1対のホトトラン
ジスタ(20,21)と、1対のホトトランジスタ(2
0,21)と2個の抵抗器(R1,R2)とにより形成
されたブリッジ回路(22)とを備えている。ブリッジ
回路(22)を構成する1対のホトトランジスタ(2
0,21)の各々と2個の抵抗器(R1,R2)の各々
との間に可動コイル(17)が接続される。第1のホト
トランジスタ(20)と第2のホトトランジスタ(2
1)との間に接続された可変抵抗器(VR)と、可変抵
抗器(VR)の中間タップと2個の抵抗器(R1,R
2)の接続点との間に電源(VS)が接続される。第1
のホトトランジスタ(20)及び第2のホトトランジス
タ(21)のコレクタ−エミッタ間電圧をそれぞれV
CEa、VCEd、可変抵抗器(VR)の中間タップの
両側の電圧をV1、V2、一方のホトトランジスタ(2
0)と一方の抵抗器(R1)との接続点と可変抵抗器
(VR)の中間タップとの電圧をVa、他方のホトトラ
ンジスタ(21)と他方の抵抗器(R2)との接続点と
可変抵抗器(VR)の中間タップとの電圧をVdとする
と、Va=V1+VCEa、Vd=V2+VCEdと
し、Va=Vdとなるように可変抵抗器VRを調整す
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a digital inclination measuring instrument according to the present invention comprises a movable coil (17) rotatably supported in a pendulum form by a span band so as to shift the center of gravity downward. And reflectors (18, 19) fixed to both sides of the movable coil (17), and reflectors (1
8 and 19) and fixed to the reflector (1
A pair of phototransistors (20, 21) for emitting light toward the reflector plate (18, 19) by reflected light and a pair of phototransistors (2
0, 21) and a bridge circuit (22) formed by two resistors (R1, R2). A pair of phototransistors (2
A moving coil (17) is connected between each of the resistors (R1, R2) and each of the two resistors (R1, R2). The first phototransistor (20) and the second phototransistor (2
1) a variable resistor (VR) connected between the variable resistor (VR), the center tap of the variable resistor (VR) and two resistors (R1, R).
A power supply (VS) is connected between the connection point of 2). First
The collector-emitter voltage of the phototransistor (20) and the second phototransistor (21) of
CE a, V CE d, the voltages on both sides of the center tap of the variable resistor (VR) are V1, V2, and one phototransistor (2
0) to one resistor (R1) and the voltage between the center tap of the variable resistor (VR) is Va, and the other photo transistor (21) to the other resistor (R2). When the voltage with the intermediate tap of the variable resistor (VR) is Vd, Va = V1 + V CE a, Vd = V2 + V CE d, and the variable resistor VR is adjusted so that Va = Vd.

【0025】また、本発明に係るディジタル傾斜測定器
では、可変抵抗器(VR)を調整後した後に、中間タップの
両側に設けられる抵抗値と同じ値をそれぞれ有する2つ
の固定抵抗器で可変抵抗器(VR)を置き換えることができ
る。
In addition, in the digital inclination measuring device according to the present invention, after adjusting the variable resistor (VR), the variable resistance is adjusted by two fixed resistors having the same resistance values as those provided on both sides of the intermediate tap. Can replace the VR.

【0026】[0026]

【作用】前記の通り、Va=V1+VCEa、Vd=V
2+VCEdとし、Va=Vdとなるように可変抵抗器
(VR)の中間タップの両側の抵抗値を調整して出力電
圧の最小値を求めることによって、2つのホトトランジ
スタ(20,21)の電圧−電流曲線上に引いた負荷線
の動作点の妄動を無くし、その結果、ゼロ変化を除去す
る。可変抵抗器(VR)を調整後、可変抵抗器(VR)
は、中間タップの両側の調整後の抵抗値にそれぞれ等し
い2つの固定抵抗器によって付け替えられる。上記構成
によるサーボ型傾斜センサを持つディジタル傾斜測定器
は、水平度を最小読取値0.001度で誤差が1%とい
う高精度で測定することができる。
As described above, Va = V1 + V CE a, Vd = V
2 + V CE d, and by adjusting the resistance values on both sides of the intermediate tap of the variable resistor (VR) so that Va = Vd, the minimum value of the output voltage is obtained, and the two phototransistors (20, 21) are It eliminates the delusion of the operating point of the load line drawn on the voltage-current curve, thus eliminating the zero change. After adjusting the variable resistor (VR), the variable resistor (VR)
Are replaced by two fixed resistors, each equal to the adjusted resistance on either side of the center tap. The digital tilt measuring device having the servo-type tilt sensor having the above-described configuration can measure the horizontality with a minimum reading value of 0.001 degree and an error of 1% with high accuracy.

【0027】サーボ型傾斜センサのケースが傾斜すると
ホトトランジスタ(20, 21)がケースに追随して回動す
る。そして、一方のホトトランジスタ(20, 21)は対向す
るシャッターとの距離を縮小し、他方のホトトランジス
タ(20, 21)は対向するシャッターとの距離を拡大しよう
とする。その結果、2つのホトトランジスタ(20, 21)の
光電変換出力間に不平衡が生じ、傾斜角に相当する電流
が可動コイル(17)に流れる。
When the case of the servo type tilt sensor is tilted, the phototransistors (20, 21) rotate following the case. Then, the one phototransistor (20, 21) tries to reduce the distance from the facing shutter, and the other phototransistor (20, 21) tries to increase the distance to the facing shutter. As a result, an imbalance occurs between the photoelectric conversion outputs of the two phototransistors (20, 21), and a current corresponding to the tilt angle flows through the movable coil (17).

【0028】この電流によって発生したトルクは、ケー
スの傾斜トルクとバランスし、その結果、可動コイル(1
7)はケースに追随して回動する。可動コイル(17)の出力
電流を角度に比例する電圧として取り出し表示する。従
って、サーボ型傾斜センサは通常の傾斜計として動作す
る。このように、本発明に係るディジタル傾斜測定器
は、水準器として水平度の高精密測定を行うと共に、傾
斜計として通常の傾斜測定を行うことができる。
The torque generated by this current balances the tilting torque of the case and, as a result, the moving coil (1
7) rotates following the case. The output current of the moving coil (17) is extracted and displayed as a voltage proportional to the angle. Therefore, the servo-type tilt sensor operates as a normal inclinometer. As described above, the digital inclination measuring device according to the present invention can perform high-precision measurement of horizontality as a level and can also perform normal inclination measurement as an inclinometer.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明に係るディジタル傾斜測定器の
実施例について説明する。本発明に係るディジタル傾斜
測定器は、図1に示すように、本発明の特徴をなすゼロ
変化のないサーボ型傾斜センサ1と、チョッパースタビ
ライザ型差動増幅回路2と、LPフィルタ回路3と、直
線化回路4と、極性反転回路5と、V−F変換回路6
と、分周器7と、カウンター回路8と、マルチプレクサ
9と、デコ−ダ10と、表示回路11と、電源トランス
12と、電圧安定化回路13とを主体として構成され
る。上記の他、オプションとして、遠隔測定用のトラン
スミッター/レシーバ14を備えている。
Embodiments of the digital inclination measuring device according to the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, a digital tilt measuring device according to the present invention includes a servo-type tilt sensor 1 having no zero change, which is a feature of the present invention, a chopper stabilizer-type differential amplifier circuit 2, an LP filter circuit 3, Linearization circuit 4, polarity inversion circuit 5, and VF conversion circuit 6
, A frequency divider 7, a counter circuit 8, a multiplexer 9, a decoder 10, a display circuit 11, a power transformer 12, and a voltage stabilizing circuit 13 as main components. In addition to the above, a transmitter / receiver 14 for telemetry is optionally provided.

【0030】本実施例によるディジタル傾斜測定器の最
小読取値は温度0〜70℃で±0.001度(3.6秒)
であり、この誤差は1%以内に保証されている。また、
温度ドリフトは00秒04/℃という驚異的な値を示
す。このような高い性能は、本発明によって始めて実現
されたゼロ変化の無いサーボ型傾斜センサ1と、温度ド
リフトの小さい差動増幅回路2と、LPフィルタ回路3
とによるものである。
The minimum reading of the digital tilt measuring instrument according to this embodiment is ± 0.001 degrees (3.6 seconds) at a temperature of 0 to 70 ° C.
This error is guaranteed within 1%. Also,
The temperature drift shows an astonishing value of 00 sec 04 / ° C. Such high performance is realized by the present invention for the first time without a zero change, a servo type inclination sensor 1, a differential amplifier circuit 2 with a small temperature drift, and an LP filter circuit 3.
It is due to.

【0031】サーボ型傾斜センサ1の出力は、可動コイ
ルの直列抵抗Ro=8.2KΩでは、3V/30度、6.2
V/75度であり、最小値は0.1mV/0.001度であ
る。差動増幅回路2は、2個のオペアンプを用いたチョ
ッパスタビライザアンプであり、温度誤差がΔVos/
ΔT=0.01〜0.05μV/℃の部品から選択される。
温度誤差を0.02μV/℃とすれば、温度が25℃から
70℃へ45℃上昇した時のΔVosの上昇は0.02
×45=0.9μVである。従って、水平時での最小読取
値0.001度の測定誤差は0.9μV÷0.1mV=0.9%
である。このレベルの値は従来のサーボ型傾斜センサで
は得られなかった。
The output of the servo-type tilt sensor 1 is 3 V / 30 degrees, 6.2 when the series resistance Ro of the moving coil is 8.2 KΩ.
V / 75 degrees, and the minimum value is 0.1 mV / 0.001 degrees. The differential amplifier circuit 2 is a chopper stabilizer amplifier using two operational amplifiers and has a temperature error of ΔVos /
ΔT = 0.01 to 0.05 μV / ° C. Selected from components.
If the temperature error is 0.02 μV / ° C, the increase in ΔVos will be 0.02 when the temperature rises from 25 ° C to 70 ° C by 45 ° C.
× 45 = 0.9 μV. Therefore, the measurement error of the minimum reading value 0.001 degree at the horizontal time is 0.9 μV / 0.1 mV = 0.9%
Is. This level value could not be obtained by the conventional servo type tilt sensor.

【0032】LPフィルタ回路3は、差動増幅回路2に
発生するチョッパーノイズを除去する。LPフィルタ回
路3からの出力電圧は、直線化回路4で電圧/角度曲線
4aによって±90度の範囲の角度電圧に変換される。
The LP filter circuit 3 removes the chopper noise generated in the differential amplifier circuit 2. The output voltage from the LP filter circuit 3 is converted by the linearization circuit 4 into an angular voltage in the range of ± 90 degrees by the voltage / angle curve 4a.

【0033】極性反転回路5は、傾斜角度の方向によっ
て電圧の極性を反転する。極性反転回路5の出力電圧は
V−F変換回路6により周波数に変換される。また、極
性反転回路5の出力は表示回路11のに供給され角度の
正負符号を形成する。
The polarity reversing circuit 5 inverts the polarity of the voltage depending on the direction of the inclination angle. The output voltage of the polarity inverting circuit 5 is converted into a frequency by the VF conversion circuit 6. The output of the polarity reversing circuit 5 is supplied to the display circuit 11 to form the sign of the angle.

【0034】V−F変換回路6は、角度0〜74度59
分は6.2Vで変換し、角度0〜59分59秒は1Vで変
換する。V−F変換回路6の出力は、表示回路11の度
表示部分11aに供給されると共に、分周器7で3.6
/100に分周され、カウンタ回路群8に供給される。
カウンタ回路群8は、角度の分、秒の指示値の各第1桁
用の10進カウンタと、分、秒の指示値の各第2桁用の
6進カウンタとからなる。カウンタ群8の各カウンタの
カウント値はマルチプレクサ9を介してデコ−ダ10へ
送られる。デコ−ダ10は、角度の分、秒の各カウント
値を解読し、表示回路11へ送る。
The VF conversion circuit 6 has an angle of 0 to 74 degrees 59.
Minutes are converted at 6.2V, and angles 0 to 59 minutes 59 seconds are converted at 1V. The output of the VF conversion circuit 6 is supplied to the degree display portion 11a of the display circuit 11, and the frequency divider 7 outputs 3.6.
The frequency is divided into / 100 and supplied to the counter circuit group 8.
The counter circuit group 8 is composed of a decimal counter for each first digit of the indicated values of the angle minutes and seconds and a hexadecimal counter for each second digit of the indicated values of minutes and seconds. The count value of each counter of the counter group 8 is sent to the decoder 10 via the multiplexer 9. The decoder 10 decodes each count value of the minute and second of the angle and sends it to the display circuit 11.

【0035】表示回路11は、上記カウント値に従っ
て、角度を6桁(99°59’59”)でディジタル表
示する。なお、表示回路11は、度を表示する部分と分
秒を表示する部分とは別々の回路で構成される。上記の
構成によって、ゼロ変化のないサーボ型傾斜センサ1
と、温度誤差が小さい差動増幅回路2と、LPフィルタ
回路3とによって、絶対水平度を1%以内に保証した高
精度のディジタル傾斜測定器を実現することができた。
The display circuit 11 digitally displays the angle in 6 digits (99 ° 59'59 ") according to the count value. The display circuit 11 has a portion for displaying degrees and a portion for displaying minutes and seconds. With the above configuration, the servo-type tilt sensor 1 without zero change is formed.
By using the differential amplifier circuit 2 having a small temperature error and the LP filter circuit 3, it is possible to realize a high-precision digital inclination measuring instrument that guarantees absolute horizontality within 1%.

【0036】つぎに、本発明に係るディジタル傾斜測定
器の特徴であるサーボ型傾斜センサ1の構成について詳
細に説明する。サーボ型傾斜センサ1は、上記従来のサ
ーボ型傾斜センサと同様に、可動コイル型計器の固定部
をケース内に固定し、可動コイル型計器の可動コイルを
スパンバンドによってその重心を下方にずらして振子状
に回動自在に支持し、可動コイルのスパンバンド方向と
直角方向の両側に反射板18、19を固定し、反射板1
8、19に向かって光を発し反射光によって反射板1
8、19との距離を検出する1対の反射型ホトリフレク
タ20、21を反射板18、19に接近してケース内に
固定し、上記1対の反射型ホトリフレクタ20、21と
2個の抵抗器とによってブリッジ回路22を形成し、ブ
リッジ回路22の中央に可動コイルを接続して構成され
る。
Next, the configuration of the servo type tilt sensor 1 which is a feature of the digital tilt measuring device according to the present invention will be described in detail. In the servo type tilt sensor 1, like the conventional servo type tilt sensor described above, the fixed portion of the moving coil type instrument is fixed in the case, and the moving coil of the moving coil type instrument is displaced downward by a span band. It is rotatably supported like a pendulum, and reflectors 18 and 19 are fixed on both sides of the movable coil in the direction perpendicular to the span band direction.
The reflector plate 1 emits light toward 8 and 19 and is reflected by the reflected light.
A pair of reflection type photoreflectors 20 and 21 for detecting the distance to 8 and 19 are fixed in the case near the reflection plates 18 and 19, and the pair of reflection type photoreflectors 20 and 21 and two A bridge circuit 22 is formed by a resistor, and a movable coil is connected to the center of the bridge circuit 22.

【0037】サーボ型傾斜センサ1は、上記説明したサ
ーボメカニズムによって動作し、ケースを傾斜させた
時、上記2つの反射型ホトリフレクタ20、21の各出
力の不平衡を可動コイルの電流にフィードバックするこ
とによってトルクバランスをとり、可動コイルがケース
の回動に追随する。
The servo type tilt sensor 1 operates by the servo mechanism described above, and when the case is tilted, the imbalance of the outputs of the two reflection type photoreflectors 20 and 21 is fed back to the current of the moving coil. As a result, the torque is balanced, and the movable coil follows the rotation of the case.

【0038】本発明に係るサーボ型傾斜センサ1の特徴
は、ゼロ変化を無くするように図2に示すように構成さ
れたブリッジ回路22を有することである。
A feature of the servo type tilt sensor 1 according to the present invention is that it has a bridge circuit 22 configured as shown in FIG. 2 so as to eliminate zero change.

【0039】本ブリッジ回路22では、ホトトランジス
タTra、Trdの各エミッタを可変抵抗器VRの両端
に接続し、可変抵抗器VRの中間タップを電源Vsの1
端に接続する。電源Vsの他端は、抵抗器R1、R2の
接続点と接続される。
In this bridge circuit 22, the emitters of the phototransistors Tra and Trd are connected to both ends of the variable resistor VR, and the intermediate tap of the variable resistor VR is set to 1 of the power source Vs.
Connect to the end. The other end of the power supply Vs is connected to the connection point of the resistors R1 and R2.

【0040】可変抵抗器VRの中間タップの両側の電圧
をV1、V2とし、ブリッジの両側のアームの電圧をV
a、Vdとすると、Va=V1+VCEa、Vd=V2+
CEdである。可変抵抗器VRを調整することにより、
Va、Vdの各値が等しくなるようにV1、V2の値を
調整し、その結果、出力電圧Voが最小にすればよく、
ブリッジ回路22の調整は極めて簡単である。
The voltages on both sides of the center tap of the variable resistor VR are V1 and V2, and the voltages on both arms of the bridge are V1 and V2.
Letting a and Vd be Va = V1 + V CE a, Vd = V2 +
V CE d. By adjusting the variable resistor VR,
The values of V1 and V2 may be adjusted so that the values of Va and Vd are equal, and as a result, the output voltage Vo may be minimized.
Adjustment of the bridge circuit 22 is extremely simple.

【0041】図2に示すブリッジ回路22を有するサー
ボ型傾斜センサ1の各部の電圧、電流の測定データを図
3に示す。また、この測定データによってTra、Tr
dのVCEa−Ia直線、VCEd−Ia直線、Va−Ia
直線及びVd−Id直線を描いた結果を図4に示す。
FIG. 3 shows voltage and current measurement data of each part of the servo type tilt sensor 1 having the bridge circuit 22 shown in FIG. In addition, Tra, Tr
d V CE a-Ia straight line, V CE d-Ia straight line, Va-Ia
The result of drawing the straight line and the Vd-Id straight line is shown in FIG.

【0042】この図から分かるように、いずれの負荷線
群でも、動作点a、d、Pは不動のままで、各負荷線
共、動作点を中心にして傾斜する。即ち、動作点が動か
ないから、水平状態→傾斜状態→水平状態としても、各
直線は原状に復帰し、従って、ゼロ変化が起こらない。
As can be seen from this figure, in any load line group, the operating points a, d, and P remain stationary, and all the load lines are tilted around the operating point. That is, since the operating point does not move, each straight line returns to the original state even when the horizontal state → the inclined state → the horizontal state, and therefore zero change does not occur.

【0043】図5は、出力抵抗Roをパラメータとして
サーボ型傾斜センサ1の傾斜角−出力電圧特性を示す。
FIG. 5 shows the inclination angle-output voltage characteristics of the servo type inclination sensor 1 with the output resistance Ro as a parameter.

【0044】本発明に係るディジタル傾斜測定器は、上
記構成によるサーボ型傾斜センサ1と温度ドリフトの小
さいチョッパスタビライザ型差動増幅器2とを使用する
ことによって、従来のものに比して下記の優れた性能を
有する。 (1) 従来存在しなかった絶対水平度保証のディジタ
ル水準器と傾斜測定器との両機能を兼ね備えたディジタ
ル傾斜測定器を実現した。 (2) 温度0〜70℃で最小読取値は0.001度
で、誤差は±1.0%、最大読取値は±90度で誤差は±
0.001%の超高精度である。 (3) 温度特性は、0″04/℃の驚異的値が得られ
た。 (4) サーボ型傾斜センサ1の出力は、高安定の±
6.2V/±90度の電圧が得られた。 (5) ゼロ変化が無いからサーボ型傾斜センサ1の歩
留りが高い。
The digital inclination measuring device according to the present invention uses the servo type inclination sensor 1 and the chopper stabilizer type differential amplifier 2 having a small temperature drift as described above. It has excellent performance. (1) We have realized a digital inclination measuring instrument that has the functions of both a digital level and an inclination measuring instrument that guarantee absolute horizontality that did not exist in the past. (2) The minimum reading is 0.001 degrees, the error is ± 1.0%, the maximum reading is ± 90 degrees, and the error is ±
Ultra high accuracy of 0.001%. (3) As for the temperature characteristics, an astonishing value of 0 ″ 04 / ° C. was obtained. (4) The output of the servo-type tilt sensor 1 was highly stable ±
A voltage of 6.2 V / ± 90 degrees was obtained. (5) Since there is no zero change, the yield of the servo type tilt sensor 1 is high.

【0045】更に、本発明に係るディジタル傾斜測定器
の角度−出力電圧特性は3V/30度であるから、最小読
取値0.001度を電圧に換算すると0.1mVとなる。そ
こで、サーボ型傾斜センサ1の直径が30mmとすると、
0.001度の回動による変位は、15×tan0.001
°=0.2618μmである。この場合の電圧/変位の変
換値は、381.97μV/1μmであり、極めて精度が高
い。
Furthermore, since the angle-output voltage characteristic of the digital inclination measuring device according to the present invention is 3V / 30 degrees, the minimum reading value 0.001 degrees is converted into a voltage of 0.1 mV. Therefore, if the diameter of the servo-type tilt sensor 1 is 30 mm,
Displacement due to rotation of 0.001 degrees is 15 × tan 0.001
° = 0.2618 μm. The converted value of voltage / displacement in this case is 381.97 μV / 1 μm, which is extremely high in accuracy.

【0046】従って、本発明に係るディジタル傾斜測定
器は、水準器及び傾斜測定器トランジスタしてのみなら
ず、土木工学における変位測定用、機械工学における測
長や測量用として、高精度のトランシット等に広く応用
することができる。
Therefore, the digital inclination measuring instrument according to the present invention is not only used as a level gauge and an inclination measuring instrument transistor, but also as a highly accurate transit for displacement measurement in civil engineering, length measurement and surveying in mechanical engineering, etc. It can be widely applied to.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、簡単な
構成によってゼロ変化の無いサーボ型傾斜センサを実現
し、これによって、例えば温度0〜70℃で最小読取値
が0.001度で誤差が1.0%という高精度のディジタ
ル水準器兼傾斜測定器を実現できる。これにより、一つ
の測定器で水平度の高精密測定と傾斜測定とを行える極
めて優れた効果を奏する。また、本発明は、広い分野の
変位測定、測長、測量用の測定器に広く応用することが
でき、従って、各種の測定に貢献するところ大である。
As described above, the present invention realizes a servo type inclination sensor without a zero change with a simple structure, whereby a minimum reading value is 0.001 degree at a temperature of 0 to 70 ° C., for example. It is possible to realize a highly accurate digital level and tilt measuring instrument with an error of 1.0%. As a result, it is possible to achieve an extremely excellent effect of performing highly precise horizontal level measurement and tilt measurement with a single measuring device. Further, the present invention can be widely applied to measuring instruments for displacement measurement, length measurement, and surveying in a wide range of fields, and thus contributes greatly to various measurements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係るディジタル傾斜測定器の実施例
の構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a digital inclination measuring device according to the present invention.

【図2】 同実施例におけるサーボ型傾斜センサのブリ
ッジ回路の回路図
FIG. 2 is a circuit diagram of a bridge circuit of the servo type tilt sensor in the embodiment.

【図3】 同ブリッジ回路による測定データを示す表FIG. 3 is a table showing measured data by the bridge circuit.

【図4】 図3に示す同測定データに基づくサーボ型傾
斜センサの動作を示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing the operation of the servo-type tilt sensor based on the measurement data shown in FIG.

【図5】 サーボ型傾斜センサの傾斜角−出力特性を示
すグラフ
FIG. 5 is a graph showing a tilt angle-output characteristic of a servo type tilt sensor.

【図6】 従来のサーボ型傾斜センサの断面図FIG. 6 is a sectional view of a conventional servo-type tilt sensor.

【図7】 可動コイルの側面図FIG. 7: Side view of moving coil

【図8】 従来のサーボ型傾斜センサの回路図FIG. 8 is a circuit diagram of a conventional servo-type tilt sensor.

【図9】 従来のサーボ型傾斜センサの光電流特性を示
すグラフ
FIG. 9 is a graph showing photocurrent characteristics of a conventional servo-type tilt sensor.

【図10】 従来のサーボ型傾斜センサの電圧電流特性
を示すグラフ
FIG. 10 is a graph showing voltage-current characteristics of a conventional servo-type tilt sensor.

【図11】 反射型ホトリフレクタを示す部分断面図FIG. 11 is a partial sectional view showing a reflective photoreflector.

【図12】 水平を保持する反射型ホトリフレクタの部
分断面図
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a reflection type photoreflector that holds horizontal.

【図13】 ブリッジ回路の各部の電圧及び電流を示す
FIG. 13 is a table showing voltages and currents at various parts of the bridge circuit.

【図14】 の左右の反射型ホトリフレクタの各相対光
変換率−距離特性曲線を示すグラフ
FIG. 14 is a graph showing each relative light conversion rate-distance characteristic curve of the left and right reflection type photoreflectors.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・サーボ型傾斜センサ、 2・・差動増幅回路、
3・・LPフィルタ回路、 4・・直線化回路、 5・
・極性反転回路、 6・・V−F変換回路、7・・分周
器、 8・・カウンタ回路群、 9・・マルチプレク
サ、 10・・デコ−ダ、 11・・表示回路、 12
・・電源トランス、 13・・安定化回路、 14・・
トランスミッター、 15・・磁石、 16・・ヨー
ク、 17・・可動コイル、 18、19・・シャッタ
ー、 20、21・・反射型ホトリフレクタ(ホトトラ
ンジスタ)、 22・・ブリッジ回路、 L0〜L4・
・負荷線、 Tra、Trd・・ホトトランジスタ、
CEa、VCEd・・コレクタ−エミッタ間電圧、 R
o、R1、R2・・抵抗器、 VR・・可変抵抗器、V
s・・電源、 Va、Vd、Eo・・電圧、 Io・・
出力電流、 Ia、Id・・ホトトランジスタ電流、
O・・可動コイルの中心、 G・・可動コイルの重心、
1 ... Servo-type tilt sensor, 2 ... Differential amplifier circuit,
3 ・ ・ LP filter circuit, 4 ・ ・ Linearization circuit, 5 ・
・ Polarity inversion circuit, 6 ・ ・ VF conversion circuit, 7 ・ ・ divider, 8 ・ ・ Counter circuit group, 9 ・ ・ Multiplexer, 10 ・ ・ Decoder, 11 ・ ・ Display circuit, 12
..Power supply transformers, 13 ... Stabilization circuits, 14 ...
Transmitter, 15 ・ ・ Magnet, 16 ・ ・ Yoke, 17 ・ ・ Movable coil, 18,19 ・ ・ Shutter, 20,21 ・ ・ Reflective photoreflector (phototransistor), 22 ・ ・ Bridge circuit, L0-L4 ・
.Load lines, Tra, Trd ... Phototransistors,
V CE a, V CE d ·· Collector-emitter voltage, R
o, R1, R2 ··· resistor, VR · · variable resistor, V
s ... Power supply, Va, Vd, Eo ... Voltage, Io ...
Output current, Ia, Id ... Phototransistor current,
O ... the center of the moving coil, G ... the center of gravity of the moving coil,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 9/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 9/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スパンバンドにより重心を下方にずらし
て振子状に回転自在に支持された可動コイルと、可動コ
イルの両側に固定された反射板と、反射板に接近して固
定されると共に、反射板に向かって光を発しかつ反射光
によって反射板との距離を検出する1対のホトトランジ
スタと、1対のホトトランジスタと2個の抵抗器とによ
り形成されたブリッジ回路とを備え、ブリッジ回路を構
成する1対のホトトランジスタの各々と2個の抵抗器の
各々との間に可動コイルを接続したディジタル傾斜測定
器において、 第1のホトトランジスタと第2のホトトランジスタとの
間に接続された可変抵抗器と、可変抵抗器の中間タップ
と2個の抵抗器の接続点との間に接続された電源とを備
え、 第1のホトトランジスタ及び第2のホトトランジスタの
コレクタ−エミッタ間電圧をそれぞれVCEa、VCE
d、可変抵抗器の中間タップの両側の電圧をV1、V
2、一方のホトトランジスタと一方の抵抗器との接続点
と可変抵抗器の中間タップとの電圧をVa、他方のホト
トランジスタと他方の抵抗器との接続点と可変抵抗器の
中間タップとの電圧をVdとすると、Va=V1+V
CEa、Vd=V2+VCEdとし、Va=Vdとなる
ように可変抵抗器VRを調整することを特徴とするディ
ジタル傾斜測定器。
1. A movable coil rotatably supported like a pendulum with a center of gravity shifted downward by a span band, reflectors fixed to both sides of the movable coil, and fixed in close proximity to the reflector. The bridge includes a pair of phototransistors that emit light toward the reflector and detect the distance from the reflector by the reflected light, and a bridge circuit formed by the pair of phototransistors and two resistors. In a digital tilt measuring instrument in which a moving coil is connected between each of a pair of phototransistors and each of two resistors constituting a circuit, the digital inclination measuring device is connected between a first phototransistor and a second phototransistor. And a power supply connected between the intermediate tap of the variable resistor and the connection point of the two resistors, the first phototransistor and the second phototransistor Selector - emitter voltage, respectively V CE a, V CE
d, the voltage on both sides of the center tap of the variable resistor is V1, V
2. The voltage at the connection point between one phototransistor and one resistor and the intermediate tap of the variable resistor is Va, and between the connection point between the other phototransistor and the other resistor and the intermediate tap of the variable resistor. If the voltage is Vd, Va = V1 + V
CE a, Vd = V2 + V CE d, and adjusting the variable resistor VR so that Va = Vd.
【請求項2】 可変抵抗器を調整後した後に、中間タッ
プの両側に設けられる抵抗値と同じ値をそれぞれ有する
2つの固定抵抗器で可変抵抗器を置き換える請求項1に
記載のディジタル傾斜測定器。
2. The digital tilt measuring instrument according to claim 1, wherein after adjusting the variable resistor, the variable resistor is replaced by two fixed resistors each having the same value as the resistance value provided on both sides of the intermediate tap. .
JP24676493A 1993-10-01 1993-10-01 Digital tilt measuring instrument Expired - Lifetime JP3479325B2 (en)

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