RU2166732C1 - Digital inclinometer - Google Patents
Digital inclinometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2166732C1 RU2166732C1 RU2000106731A RU2000106731A RU2166732C1 RU 2166732 C1 RU2166732 C1 RU 2166732C1 RU 2000106731 A RU2000106731 A RU 2000106731A RU 2000106731 A RU2000106731 A RU 2000106731A RU 2166732 C1 RU2166732 C1 RU 2166732C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinate
- working surface
- measurement
- housing
- switch
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения углов наклона объектов и оборудования на производстве и в быту, преимущественно, наклона их плоскостей относительно горизонта. The invention relates to measuring equipment, in particular to devices for determining the angle of inclination of objects and equipment in production and at home, mainly, the inclination of their planes relative to the horizon.
Известно устройство для определения углов наклона объектов, содержащее панель с подвешенным на ней маятником и шкалу, закрепленную на панели, при этом панель, плата, шкала и другие элементы конструкции выполнены с возможностью их взаимного перемещения и закрепления (см. патент РФ N 2142613, МКИ G 01 С 9/00, 1998). A device for determining the angles of inclination of objects is known, comprising a panel with a pendulum suspended on it and a scale fixed to the panel, while the panel, board, scale and other structural elements are made with the possibility of their mutual movement and fixing (see RF patent N 2142613, MKI G 01
Недостатком конструкции является сложность установки прибора на объект, необходимость дополнительных монтажных операций и постоянной настройки прибора перед каждым измерением. The design drawback is the difficulty of installing the device on the object, the need for additional installation operations and constant adjustment of the device before each measurement.
Известно устройство для измерения угла наклона, содержащее инерционную массу в виде стального шара, находящегося на гладком основании и фиксированного с боков почти вертикальными предварительно напряженными балочками, на которые наклеены тензодатчики сопротивления (см. авторское свидетельство СССР N 187324, МКИ G 01 С 9/16, 1966). A device for measuring the angle of inclination is known, which contains an inertial mass in the form of a steel ball located on a smooth base and fixed from the sides by almost vertical prestressed beams on which resistance strain gauges are glued (see USSR author's certificate N 187324, MKI G 01
Недостатком данного устройства является низкая разрешающая способность, точность, ограничиваемая чувствительностью тензодатчиков, неидеальностью полировки основания, отклонениями: формы инерционной массы от сферической, загрязнениями в месте контакта инерционной массы с основанием. The disadvantage of this device is the low resolution, accuracy, limited by the sensitivity of the load cells, imperfect polishing of the base, deviations: the shape of the inertial mass from spherical, contamination at the point of contact of the inertial mass with the base.
2 Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является устройство для контроля уклонов автомобильных дорог, содержащее плоскую измерительную поверхность, на которой расположен чувствительный к ее ориентации элемент в виде датчика линейных ускорений, электронную схему преобразования сигнала и средства индикации на жидком кристалле (см. свидетельство РФ на полезную модель N 12607, МКИ G 01 С 9/06, 20.01.2000). 2 The closest analogue to the present invention is a device for monitoring slopes of roads, containing a flat measuring surface on which is located an element sensitive to its orientation in the form of a linear acceleration sensor, an electronic signal conversion circuit and means of indication on a liquid crystal (see RF certificate for Utility Model N 12607, MKI G 01
Недостатком указанного измерительного устройства является невысокая надежность и оперативность измерения в связи с невозможностью за одну установку определить величину и направление максимального угла наклона исследуемого объекта. Для этого оператору необходимо совершать дополнительные манипуляции с устройством сначала для определения направления, в котором происходит увеличение сигнала от наклона объекта, а затем манипуляции для определения такого положения рабочей поверхности устройства на исследуемом объекте, при изменении которого в любом направлении происходит уменьшение сигнала от наклона объекта. Такая задача возникает в тех случаях, когда необходимо знать направление движения воды или сыпучего материала по поверхности исследуемого объекта под действием силы тяжести, например, при строительстве зданий или путепроводов. The disadvantage of this measuring device is the low reliability and speed of measurement due to the inability to determine the value and direction of the maximum angle of inclination of the object under study in one installation. For this, the operator needs to perform additional manipulations with the device, first to determine the direction in which the signal from the object tilts increase, and then manipulations to determine the position of the device’s working surface on the object under study, when changing in any direction, the signal from the object tilts decreases. Such a problem arises in cases where it is necessary to know the direction of movement of water or bulk material on the surface of the investigated object under the action of gravity, for example, in the construction of buildings or overpasses.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы, оперативности измерений и расширение функциональных возможностей измерителя за счет представления оперативной информации о положении поверхности исследуемого объекта и обеспечения возможности надежного определения величины и направления максимального значения уклона объекта (направления скольжения или ската материала по поверхности объекта). The technical result of the invention is to increase the reliability, measurement efficiency and expand the functionality of the meter by providing real-time information about the surface position of the investigated object and providing the possibility of reliable determination of the magnitude and direction of the maximum slope of the object (direction of sliding or slope of the material on the surface of the object).
Указанный технический результат достигается тем, что в измеритель уклонов, содержащий корпус с рабочей поверхностью, жидкокристаллический индикатор, а также установленный внутри корпуса на его рабочей поверхности преобразователь линейных ускорений в электрический сигнал, и электронную схему преобразования сигнала, для достижения этого результата в него введен установленный снаружи на корпусе переключатель координат измерения, выполненный с возможностью механического переключения режимов измерения, при этом преобразователь ускорений в электрический сигнал выполнен в виде двухкоординатного измерителя ускорения силы тяжести, а жидкокристаллический индикатор - с возможностью одновременной индикации направления и величины уклона по любой из двух геометрических осей симметрии корпуса в плоскости его рабочей поверхности, причем переключатель координат измерения, жидкокристаллический индикатор и двухкоординатный измеритель ускорения силы тяжести подключены к электронной схеме преобразования сигнала. The specified technical result is achieved by the fact that in the slope meter containing a housing with a working surface, a liquid crystal indicator, as well as a linear acceleration to electric signal transducer installed inside the housing on its working surface, and an electronic signal conversion circuit, to achieve this result, the established outside on the housing is a switch of measurement coordinates, made with the possibility of mechanical switching of measurement modes, while the converter is accelerated The electric signal is made in the form of a two-coordinate gravity acceleration meter, and the liquid crystal indicator is capable of simultaneously indicating the direction and slope along either of the two geometric axes of symmetry of the body in the plane of its working surface, with the measurement coordinate switch, a liquid crystal indicator, and a two-coordinate acceleration meter Gravity is connected to an electronic signal conversion circuit.
Кроме того, электронная схема преобразования сигнала может быть выполнена в виде включенных последовательно операционного усилителя и аналого-цифрового преобразователя, а также блока индикации режимов измерения и стабилизированного источника питания, подключенного через выключатель питания и аналого-цифровой преобразователь к двухкоординатному измерителю ускорения силы тяжести и операционному усилителю, вход которого подключен к выходу переключателя координат измерения, причем один вход жидкокристаллического индикатора подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя непосредственно, а второй - через блок индикации режимов измерения, вход которого связан с выходом переключателя координат измерения, подключенного к обоим выходам двухкоординатного измерителя ускорения силы тяжести. In addition, the electronic signal conversion circuit can be made in the form of an operational amplifier and an analog-to-digital converter connected in series, as well as a display unit for measuring modes and a stabilized power source connected via a power switch and an analog-to-digital converter to a two-coordinate gravity acceleration meter and an operating an amplifier, the input of which is connected to the output of the switch of measurement coordinates, moreover, one input of the liquid crystal indicator is connected it is connected directly to the output of the analog-to-digital converter, and the second through the display unit for measurement modes, the input of which is connected to the output of the measurement coordinate switch connected to both outputs of the two-coordinate gravity acceleration meter.
Кроме того, обратная сторона рабочей поверхности корпуса может быть выполнена в виде подложки из текстолита, на которой размещены двухкоординатный измеритель ускорения силы тяжести, операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок индикации режимов измерения, выполненные бескорпусными по тонкопленочной технологии. In addition, the reverse side of the working surface of the housing can be made in the form of a PCB substrate, on which a two-coordinate gravity acceleration meter, an operational amplifier, an analog-to-digital converter, and a display unit of measurement modes made by open-type thin-film technology are placed.
На фиг. 1 представлен общий вид цифрового измерителя уклонов;
на фиг. 2 показана электронная схема преобразования сигнала.In FIG. 1 shows a general view of a digital incline meter;
in FIG. 2 shows an electronic signal conversion circuit.
Устройство содержит выполненный из сплава алюминия корпус 1 с рабочей поверхностью 3, на лицевой поверхности 2 которого установлены жидкокристаллический индикатор 4 для индикации измеряемых углов наклона, переключатель координат измерения 5 и выключатель питания 6. Внутри корпуса размещены двухкоординатный измеритель ускорения силы тяжести 7, операционный усилитель 8, аналого-цифровой преобразователь 9, источник постоянного напряжения 10 и блок индикации режимов измерения 11. The device comprises an aluminum alloy housing 1 with a working surface 3, on the front surface of which 2 there is a
Обратная сторона рабочей поверхности 3 выполнена в виде текстолитовой подложки, на которой установлены выполненные бескорпусными двухкоординатный измеритель ускорения силы тяжести, например, на основе микромеханических вибрационных гироскопов-акселерометров, операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и блок индикации режимов измерения, реализованные, например, на основе операционных усилителей AD-853 2 AR и интегральных микросхем серий 140, 590 и 555. The reverse side of the working surface 3 is made in the form of a textolite substrate on which a two-coordinate gravity acceleration meter, made on the basis of micromechanical vibration gyroscopes-accelerometers, an operational amplifier, an analog-to-digital converter, and an indication unit for measuring modes, implemented, for example, are mounted based on the AD-853 2 AR operational amplifiers and integrated circuits of the 140, 590 and 555 series.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Двухкоординатный измеритель ускорения силы тяжести 7 выдает напряжение, пропорциональное действующей величине проекции ускорения gx. Величина этой проекции зависит от положения корпуса измерителя и определяется углом наклона Φ к горизонту из соотношения
gx = g•sinΦ,
где g - ускорение силы тяжести.The two-coordinate acceleration meter of
g x = g • sinΦ,
where g is the acceleration of gravity.
Таким образом, выходное напряжение с измерителя определяется величиной измеряемого угла наклона Φ.
При использовании двухкоординатного измерителя прибор имеет два выхода, напряжения на которых изменяются независимо друг от друга в зависимости от наклона измерителя относительно одной или другой оси или одновременно относительно обоих.Thus, the output voltage from the meter is determined by the measured angle of inclination Φ.
When using a two-coordinate meter, the device has two outputs, the voltages at which vary independently from each other depending on the tilt of the meter relative to one or the other axis or simultaneously relative to both.
При изготовлении цифровой измеритель уклонов настроен таким образом, что при установке корпуса рабочей поверхностью 3 на эталонную, горизонтальную относительно двух осей плоскость на жидкокристаллическом индикаторе 4 индицируются нули при двух положениях переключателя 5. In the manufacture of the digital slope meter is configured in such a way that when the housing is mounted with the working surface 3 on a reference plane horizontal relative to two axes, zeros are displayed on the
Положение (1) переключателя 5 соответствует измерению углов наклона относительно оси, расположенной вдоль длинной стороны корпуса 1 прибора. При этом на индикаторе с левой стороны индицируется горизонтальная черта. The position (1) of the
При переводе переключателя 5 в положение (2) измеритель определяет угол наклона относительно оси, параллельной короткой стороне (перпендикулярно первому положению). При этом на индикаторе с левой стороны индицируется вертикальная черта. When the
В устройстве предусмотрена дополнительная индикация о разрядке источника питания 10 ниже допустимого уровня (индикация "LO BAT"). The device provides an additional indication of the discharge of the
Работа измерителя одинакова при измерении углов относительно той или другой оси. The operation of the meter is the same when measuring angles relative to one or another axis.
Напряжение Uвых через переключатель 5 поступает на вход операционного усилителя 8, коэффициент усиления которого выбран из условия обеспечения необходимого диапазона измерения углов наклона, а в самом усилителе осуществляется частотная коррекция, препятствующая проникновению на выход усилителя высокочастотных составляющих, присутствующих в сигнале UBX.The voltage U o through the
На выходе усилителя 8 установлен делитель напряжения (не показан), согласующий диапазон изменения Uвых с диапазоном напряжений в аналого-цифровом преобразователе 9.At the output of
Измеритель ускорения силы тяжести 7 и операционный усилитель 8 питаются от стабилизированного источника Uп1, присутствующего в подключенном к источнику постоянного напряжения 10 (Uп) через выключатель питания 6 аналого-цифровом преобразователе 9, который преобразует аналоговый сигнал Uвых в цифровой код, который поступает на жидкокристаллический индикатор 4. Схема включения жидкокристаллического индикатора 4 выбрана таким образом, чтобы на индикаторе индицировались три разряда.The
Режим работы аналого-цифрового преобразователя 9 выбран таким образом, чтобы цифровой код на выходе преобразователя соответствовал наклону измерителя в угловых градусах. The mode of operation of the analog-to-digital Converter 9 is selected so that the digital code at the output of the converter corresponds to the tilt of the meter in angular degrees.
В случае поворота корпуса 1 в плоскости рабочей поверхности 3, установленной на объекте измерения, при включенном любом режиме измерения, оператор может добиться индикации нулевого значения величины уклона в направлении, соответствующем этому режиму, и затем, включив второй режим измерения переключателем 5, определить величину максимального уклона поверхности объекта и его направление по положению оси корпуса 1 для второго режима измерения. Дополнительно обеспечивается возможность оперативного и надежного определения величины и направления максимального значения уклона объекта (направления скольжения или ската материала по поверхности объекта). In the case of rotation of the housing 1 in the plane of the working surface 3 installed on the measurement object, with any measurement mode turned on, the operator can achieve an indication of the zero value of the slope in the direction corresponding to this mode, and then, by turning on the second measurement mode with
Точность измерения углов с использованием данного цифрового измерителя определяется точностью датчика ускорения силы тяжести (≅ 0,1% от измеряемого угла в диапазоне до 30o) и аналого-цифрового преобразователя (цена младшего разряда - ≅ 0,1o).The accuracy of measuring angles using this digital meter is determined by the accuracy of the gravity acceleration sensor (≅ 0.1% of the measured angle in the range up to 30 o ) and analog-to-digital converter (low-order price - ≅ 0.1 o ).
Таким образом, в предложенной конструкции достигнут технический результат изобретения, заключающийся в повышении надежности работы и расширении функциональных возможностей за счет представления оперативной информации о положении поверхности исследуемого объекта и обеспечения возможности корректировки условий измерения оператором, например, поворотом измерителя уклонов в плоскости установочной поверхности до нулевого значения сигнала по одной из осей корпуса измерителя. Thus, in the proposed design, the technical result of the invention is achieved, which consists in increasing the reliability of the operation and expanding the functionality by providing operational information about the surface position of the test object and providing the opportunity to adjust the measurement conditions by the operator, for example, by turning the slope meter in the plane of the installation surface to zero signal along one of the axes of the meter body.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000106731A RU2166732C1 (en) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Digital inclinometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000106731A RU2166732C1 (en) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Digital inclinometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2166732C1 true RU2166732C1 (en) | 2001-05-10 |
Family
ID=20232051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000106731A RU2166732C1 (en) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | Digital inclinometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2166732C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA011540B1 (en) * | 2006-12-21 | 2009-04-28 | Еужен Морару | Method for determining human's (sportsman) motion activity and apparatus therefor |
RU2477454C1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные системы и технологии, разработка и анализ" (ООО "ИСТРА") | Method of monitoring linear and angular deviation from vertical direction for remote monitoring of antenna mast structures |
RU196550U1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-03-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "БАУ-Мониторинг" | TWO-ORDINATE DEVICE FOR MEASURING ANGULAR MOVEMENTS |
-
2000
- 2000-03-21 RU RU2000106731A patent/RU2166732C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA011540B1 (en) * | 2006-12-21 | 2009-04-28 | Еужен Морару | Method for determining human's (sportsman) motion activity and apparatus therefor |
RU2477454C1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные системы и технологии, разработка и анализ" (ООО "ИСТРА") | Method of monitoring linear and angular deviation from vertical direction for remote monitoring of antenna mast structures |
RU196550U1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-03-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "БАУ-Мониторинг" | TWO-ORDINATE DEVICE FOR MEASURING ANGULAR MOVEMENTS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7877887B2 (en) | Method and system for heading indication with drift compensation | |
US6144308A (en) | Tilt compensation apparatus and method for use with a monopod mounted laser range finder apparatus | |
US8826550B2 (en) | Geographically north-referenced azimuth determination | |
US20060021235A1 (en) | Electronic appliance indicating inclination | |
EP1659362A1 (en) | Measuring and leveling device | |
US4244116A (en) | Devices for measuring the azimuth and the slope of a drilling line | |
KR100571795B1 (en) | Geomagnetic sensor for detecting dip angle and method thereof | |
US20070044334A1 (en) | Wireless device with integrated level | |
RU2166732C1 (en) | Digital inclinometer | |
GB2358926A (en) | Guiding accessory for power tools | |
JPS59500112A (en) | Device for measuring the slope or inclination of a surface or line | |
CN101900547A (en) | Digital verticality deviation angle detection device | |
CA1067728A (en) | Miniature north reference unit | |
KR200415433Y1 (en) | Incline measurement equipment | |
KR880000774A (en) | Method and apparatus for quickly measuring azimuth using strap-down gyroscope | |
CN201622070U (en) | Multifunctional testing device for testing verticality deviation angle | |
US5086568A (en) | Geological gyrocompass | |
RU2316730C1 (en) | Self-orientating gyroscopic course and tilt detection system (variants) | |
WO1999035462A1 (en) | Monitoring arrangement for a multi-element boom | |
RU79659U1 (en) | POSITIONING SYSTEM | |
RU2124184C1 (en) | Self-orienting gyroscopic heading and roll indicating system | |
RU2165074C1 (en) | Self-orienting gyro course and roll indication system | |
RU178674U1 (en) | INCLINOMETER | |
SU1040331A1 (en) | Device for remote measuring of tilt angle | |
RU2057679C1 (en) | Statodynamic inclinometer |