TWM506282U - 水平儀角度量測裝置 - Google Patents

Description

水平儀角度量測裝置

本創作與水平儀有關，更詳而言之，是一種電子式水平儀，該水平儀採用了磁性體與角度感測器之技術以檢測一待測面是否水平或量測其傾斜角度。

水平儀是用以測量一待測實體面之水平準位之量具，已知的氣泡式水平儀，擺置在待測實體面上，使用者目視水平儀中的氣泡的位置判斷該待測實體面是否水平，若水平儀附有刻度，使用者可以大略的知道待測實體面的傾斜角度。然而，氣泡式水平儀因氣泡所在之玻璃管易受溫度影響而產生刻度值零點移動的問題，再加上目測判讀容易失準，因此量測結果非常不準確。

電子式水平儀解決了上述的問題，電子式水平儀目前有電感式和電容式。電感式水平儀的原理是透過水平儀因待測實體面傾斜而致內部擺錘移動造成感應線圈電壓發生變化，透過輸出電壓大小換算成傾斜角度。電容式水平儀的原理是擺錘懸於錘線，擺錘受地心引力與地面保持垂直，擺錘的左、右兩邊各設一電極，當擺錘居中時，其與左、右之電極為相同之電容，而水平儀傾斜，以至改變了擺錘與兩側電極的相對距離時，左、右的電容即發生了變化，通過感應電容改變得出擺錘移動距離，再由 函數公式算出角度變化。不論電感式或電容式水平儀，最終的量測結果可透過指針或者是數位面板顯示。

上述電子式水平儀普遍存在著精度不穩定的問題，而且所能測量的傾斜角度只限於一個狹小範圍。

本創作之目的是在提供一種水平儀角度量測裝置。

本創作水平儀角度量測裝置，包括一轉軸、一擺錘、一磁性體、一旋轉角度感測器；所述之擺錘以其錘桿連固於該轉軸，錘體連接於錘桿之自由端；磁性體設於該轉軸之端部，與旋轉角度感測器相對；轉軸通過一軸承而可自由轉動的設在一殼體內部，該旋轉角度感測器耦合於該殼體內部的一微處理器總成上。所述之微處理器總成，包含但不限於微處理器、電子電路與印刷電路板的組合。

該水平儀置於一水平之待測實體面時，擺錘受地心引力之作用與地面保持垂直，轉軸不轉動，該磁性體與該旋轉角度感測器未產生相對旋轉關係，該旋轉角度感測器獲取該水平儀之水平位準資訊。

該水平儀置於一非水平之待測實體面時，該擺錘偏離該旋轉角度感測器之縱軸(Y軸)一角度，連動該轉軸旋轉相同的角度，以至該磁性體與旋轉角度感測器產生相對旋轉關係，旋轉角度感測器感測磁力大小的變化，同時通過X軸和Y軸座標感測旋轉的方向，從而獲取旋轉角度資訊和方向資訊。

所述之微處理器總成接收該旋轉角度感測器所獲取的上述資訊，並且轉換為可供程式模組應用之參數，從而將所述之水平位準資訊、 旋轉角度資訊和方向資訊轉換為該水平儀之水平位準、傾斜方向和傾斜角度，並將水平位準、傾斜方向和傾斜角度轉換為可供使用者讀取的數值及/或圖像顯示於該水平儀之數位顯示器。

本創作具體之功效：

本創作水平儀可量測一待測實體面是水平或傾斜，並且具體的提出了傾斜方向和角度訊息，供使用者判讀。

基於磁性體與旋轉角度感測器之應用，本創作水平儀量提昇了水平、傾斜方向、傾斜角度之量測精確度，適用於需高度精確量測水平或傾角之領域。

基於所述轉軸、擺錘、磁性體之旋轉自由性，以及旋轉角度感測器平面座標至少360度感測範圍，擴大了可量測的傾斜角度範圍。

基於磁性體與旋轉角度感測器之應用，本創作水平儀體積得以更精簡，更便於攜帶和使用。

10‧‧‧轉軸

11‧‧‧軸承

20‧‧‧擺錘

21‧‧‧錘桿

22‧‧‧錘體

30‧‧‧磁性體

40‧‧‧旋轉角度感測器

50‧‧‧殼體

51‧‧‧顯示器

60‧‧‧微處理器總成

70‧‧‧水平儀

80‧‧‧待測實體面

第一圖為本創作角度量測裝置之立體圖。

第二圖為本創作角度量測裝置之側視圖。

第三圖為本創作角度量測裝置組設於一殼體中構成一水平儀之外觀圖。

第四圖為本創作旋轉角度感測器與磁性體感應之示意圖。

第五圖為本創作水平儀置於一水平之待測實體面之示意圖。

第六圖為本創作水平儀置於一傾斜之待測實體面之示意圖。

為便於說明上述新型內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於說明之比例、尺寸、變形量或位移量而描繪，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

如第一、二、三圖，本創作水平儀角度量測裝置，包括一轉軸10、一擺錘20、一磁性體30、一旋轉角度感測器40；所述之擺錘20以其錘桿21連固於該轉軸10，錘體22連接於錘桿21之自由端；磁性體30固設於該轉軸10之端部，與旋轉角度感測器40相對；該轉軸10通過一軸承11而可自由轉動的設在一殼體50內部，該旋轉角度感測器40耦合於該殼體50內部的一微處理器總成60上。該殼體50具有一與該微處理器總成60耦合之數位顯示器51。所述之微處理器總成60，包含但不限於微處理器、電子電路與印刷電路板的組合。

如第四圖，旋轉角度感測器40設定了二維垂直相交的X軸和Y軸座標系統，磁性體30則具備了S極和N極，旋轉角度感測器40與磁性體30產生相對旋轉關係時，旋轉角度感測器40可以感測磁力大小的變化，同時通過X軸和Y軸座標感測磁性體30的旋轉方向，從而獲得旋轉角度、旋轉方向等資訊。

將上述原理應用於本創作之水平儀。如第五圖，本創作水平儀70置於一水平之待測實體面80，擺錘20受地心引力之作用與地面保持垂直，對應該旋轉角度感測器40之Y軸，由於擺錘20沒有擺動，轉軸10亦未連動旋轉，該磁性體30與該旋轉角度感測器40未產生相對旋轉關係，該水平儀70保持水平，該旋轉角度感測器40獲取水平位準資訊。如第六圖，本創作水平儀70置於一傾斜之待測實體面80時，擺錘20受地心引力之作用仍與 地面保持垂直，但相對於旋轉角度感測器40的Y軸而言，該擺錘20因擺動而偏離Y軸一角度，該擺錘20之擺動連動該轉軸10旋轉相同角度，以至該磁性體30與旋轉角度感測器40產生相對旋轉關係，旋轉角度感測器40感測磁力大小的變化，同時通過X軸和Y軸座標感測旋轉的方向，從而獲取旋轉角度資訊和方向資訊。

所述之微處理器總成60接收該旋轉角度感測器所獲取的所有資訊，包括上述的水平位準資訊、旋轉角度和方向資訊，並將該等資訊轉換為可供程式模組應用之參數，該程式模組將上述參數通過函數運算轉換為水平儀的水平位準、傾斜方向和傾斜角度，並將水平位準、傾斜方向和傾斜角度轉換為可供使用者讀取的數值及/或圖像顯示於該水平儀70之數位顯示器51，使用者可從該數位顯示器51所顯示的數值及/或圖像得知待測實體面是否水平或傾斜，並且進一步的具體得知傾斜的方向和角度。

綜上所陳，磁性體30與旋轉角度感測器40之應用為本創作水平儀之技術特徵，該水平儀可以量測待測實體面是水平或傾斜，並且具體提出傾斜方向和角度資訊供使用者判讀。再者，基於所述轉軸10、擺錘20、磁性體30之旋轉自由性，以及旋轉角度感測器40平面座標至少360度感測範圍，擴大了本創作水平儀可量測的傾斜角度範圍，使本創作水平儀的應用範圍更廣泛。

10‧‧‧轉軸

11‧‧‧軸承

20‧‧‧擺錘

21‧‧‧錘桿

22‧‧‧錘體

30‧‧‧磁性體

40‧‧‧旋轉角度感測器

60‧‧‧微處理器總成

Claims (4)

1. 一種水平儀角度量測裝置，包括：一轉軸、一擺錘、一磁性體、一旋轉角度感測器；所述之擺錘以其錘桿連固於該轉軸，一錘體連接於該錘桿之自由端；該磁性體固設於該轉軸之端部，與該旋轉角度感測器相對；該轉軸通過一軸承而可自由轉動的設在一殼體內部；該旋轉角度感測器耦合於該殼體內部的一微處理器總成上。
2. 如申請專利範圍第1項所述水平儀角度量測裝置，其中，該殼體具有一與該微處理器總成耦合之數位顯示器。
3. 如申請專利範圍第2項所述水平儀角度量測裝置，其中，該水平儀置於一水平之待測實體面，該旋轉角度感測器與該磁性體無相對旋轉關係，該旋轉角度感測器獲取一水平位準資訊；所述之微處理器總成接收並轉換該水平位準資訊成為可供程式模組應用之參數，該程式模組將該參數通過函數運算轉換為該水平儀的水平位準，並顯示於該水平儀之數位顯示器。
4. 如申請專利範圍第2項所述水平儀角度量測裝置，其中，該水平儀置於一傾斜之待測實體面，該旋轉角度感測器與該磁性體產生相對旋轉關係，該旋轉角度感測器獲取該磁性體之旋轉角度資訊和方向資訊；所述之微處理器總成接收並轉換該旋轉角度資訊和該方向資訊成為可供程式模組應用之參數，該程式模組將該參數通過函數運算轉換為該水平儀的傾斜方向和傾斜角度，並顯示於該水平儀之數位顯示器。