專利名稱：便攜式電子傾斜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傾斜角度測量儀器，尤其涉及測角器和數(shù)顯儀表能分離的便攜式電子傾斜儀。
背景技術(shù)：
在機(jī)械、建筑、公路、鐵路、橋梁、水壩、河基、礦井、石油、勘探、電力等工程領(lǐng)域中，常常要求精確測量被測面的傾斜或垂直度，以便控制或調(diào)整被測工程物的方位姿態(tài)。這類傾斜儀通常采用以地球引力方向為基準(zhǔn)的擺式傾角傳感器來檢測傾角大小，然后將這一檢測信號通過A/D轉(zhuǎn)換，在LCD顯示器上顯示出來。這類方式制作的傾斜儀存在如下不足①傳感器和顯示部件位于一體，操作、使用、攜帶不方便；②由于沒有采用單片機(jī)技術(shù)，傾斜儀的溫度和線性特性不好，智能化程度不高；③傾斜儀只有一個工作面，測量范圍受到限制；④功耗大，需頻繁更換電池。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種采用單片機(jī)和集成電路技術(shù)制作的測量精度高、測量范圍大、使用與攜帶方便、結(jié)構(gòu)簡單、智能化程度高、不需更換電池的便攜式電子傾斜儀。
為此，本實用新型的技術(shù)方案是一種便攜式電子傾斜儀，由下列部件組成測角器，當(dāng)其工作面緊貼被測物體表面時，可輸出與被測表面傾角成正比的電壓信號；可插撥電纜線，連接測角器和數(shù)顯儀表，用以向數(shù)顯儀表輸送測角器輸出的電壓信號；數(shù)顯儀表，用以接收測角器輸出的電壓信號，并將該信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在單片機(jī)CPU的處理下，將對應(yīng)的傾角值顯示出來；同時操作者通過鍵盤命令，在單片機(jī)的處理下完成對應(yīng)的功能操作；其特征是所述的數(shù)顯儀表由殼體、安裝于殼體內(nèi)部的電子部件、安裝于殼體表面上方的LCD顯示器、安裝于殼體表面下方的鍵盤組成；而電子部件由放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)CPU、存貯器、電源電路組成；其中，測角器的輸出端與放大電路的輸入端連接，將該信號進(jìn)行放大，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸出到單片機(jī)CPU的數(shù)據(jù)輸入接口；單片機(jī)CPU的輸出接口與LCD顯示器相連接，以顯示單片機(jī)CPU運算處理的結(jié)果；單片機(jī)CPU的數(shù)據(jù)交換接口與存貯器的數(shù)據(jù)接口相連接，用以雙向交換信息；另外，所述的鍵盤與單片機(jī)CPU的五條端口線相連接，實現(xiàn)記憶角度、重示角度、清除記憶、角度保持等功能。
所述的測角器是由一個水平工作面、同時垂直于水平工作面的二個垂直工作面、一根手持橫梁組成的密封矩形盒，其內(nèi)安裝有電子傾角傳感器。
所述的LCD顯示器上包含有六位角度顯示器、二位角度記憶次數(shù)顯示器、電壓提示符、零基準(zhǔn)提示符、過量程提示符。
所述的電源電路由可充電電池組成，它向電路中各部件提供電源。
由于本實用新型進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)首先，把傾角傳感器安裝于一個獨立的測角器內(nèi)，且測角器具有三個測量工作面，使得傾斜儀使用、攜帶都變得很方便，同時也大大擴(kuò)充了測量范圍。如測量一地下狹小空間的管道傾斜度，只需將測角器工作面靠緊被測物表面，測角器的測量結(jié)果通過可插撥電纜線送到地面上的數(shù)顯儀表，操作者可在地面上進(jìn)行讀數(shù)或操作。同時由于采用單片機(jī)和集成電路技術(shù)，傳感器和線路部分產(chǎn)生的線性誤差和溫度漂移可通過單片機(jī)軟件來進(jìn)行修正和補償，使得傾斜儀的測量精確度大大提高。通過單片機(jī)軟件可以使繁鎖的調(diào)試、校準(zhǔn)工作變得快捷簡單，同時通過單片機(jī)軟件還可以實現(xiàn)記憶角度、重示角度、清除記憶、角度保持等功能，大大提高傾斜儀的智能化程度。另外由于傾斜儀采用可充電電池供電，免出操作者更換電池的麻煩。


以下結(jié)合附圖對本實用新型作出說明。
圖1為本實用新型的組成示意圖。
圖2為本實用新型的電原理框圖。
圖3為本實用新型的模擬部分電路圖。
圖4為本實用新型的數(shù)字部分電路圖。
具體實施方式
如圖1、2所示一種便攜式電子傾斜儀，由下列部件組成測角器1，當(dāng)其工作面12或13緊貼被測物體表面時，可輸出與被測表面傾角成正比的電壓信號；可插撥電纜線3，連接測角器1和數(shù)顯儀表2，用以向數(shù)顯儀表2輸送測角器1輸出的電壓信號；數(shù)顯儀表2，用以接收測角器1輸出的電壓信號，并將該信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在單片機(jī)CPU19的處理下，將對應(yīng)的傾角值顯示出來；同時操作者通過鍵盤命令，在單片機(jī)的處理下完成對應(yīng)的功能操作；其特征是所述的數(shù)顯儀表2由殼體15、安裝于殼體15內(nèi)部的電子部件16、安裝于殼體15表面上方的LCD顯示器14、安裝于殼體15表面下方的鍵盤5組成；而電子部件16由放大電路17、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18、單片機(jī)CPU19、存貯器20、電源電路21組成；其中，測角器1的輸出端與放大電路17的輸入端連接，將該信號進(jìn)行放大，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸出到單片機(jī)CPU19的數(shù)據(jù)輸入接口；單片機(jī)CPU19的輸出接口與LCD顯示器14相連接，以顯示單片機(jī)CPU19運算處理的結(jié)果；單片機(jī)CPU19的數(shù)據(jù)交換接口與存貯器20的數(shù)據(jù)接口相連接，用以雙向交換信息；另外，所述的鍵盤5與單片機(jī)CPU19的五條端口線相連接，實現(xiàn)記憶角度、重示角度、清除記憶、角度保持等功能。
電子傾角傳感器11安裝在測角器1內(nèi)部，測角器1是一個上部帶手持橫梁6的密封矩形盒，其二個垂直工作面12垂直于另一個水平工作面13，當(dāng)測角器的工作面緊貼被測面時，電子傾角傳感器11輸出一個與被測面成正比的電壓信號，該信號通過可插撥電纜線3傳輸?shù)綌?shù)顯儀表2，經(jīng)數(shù)顯儀表2的電子部件16的處理，最后在LCD顯示器14上顯示出來；使用者可通過鍵盤5進(jìn)行相應(yīng)的功能操作，當(dāng)進(jìn)行“記憶角度”操作時，所測當(dāng)前角度值保存到存貯器20中，并將記憶次數(shù)累加1次；當(dāng)進(jìn)行“重示角度”操作時，六位角度顯示器7上會顯示角度值大小和方向，同時還在二位角度記憶次數(shù)顯示器4上顯示出是第幾次所測數(shù)據(jù)；這二個功能結(jié)合使用，可方便使用者進(jìn)行多點測量，將測量結(jié)果保存在傾斜儀的存貯器20內(nèi)，并可隨時對測量結(jié)果進(jìn)行一一查閱；當(dāng)進(jìn)行“記憶清除”操作時，將清除保存在存貯器20中的角度記憶數(shù)據(jù)；當(dāng)進(jìn)行“基準(zhǔn)選擇”操作時，零基準(zhǔn)提示符9亮，傾斜儀將定義第一個測量面為零基準(zhǔn)面，測角器1的工作面移到第二個測量面時，此時LCD顯示器14上顯示的角度值為以上二個測量面的夾角值，即相對角；再按一次此鍵，進(jìn)入絕對角測量狀態(tài)；當(dāng)進(jìn)行“角度保持”功能操作時，LCD顯示器14上顯示的角度值將會被鎖定，不會隨測角器1工作面的移動而變化，重復(fù)操作此鍵，鎖定狀態(tài)解除；傾斜儀采用充電電池供電，電壓值低于設(shè)定值時，電壓提示符8閃亮報警；當(dāng)測角器1超出測量范圍時，過量程提示符10閃亮。
如圖3、4所示電子傾角傳感器11的輸出端通過電阻R13、R17與低漂移的放大電路17的3腳連接，放大后由放大電路17的1腳送入十六位高速串行模數(shù)轉(zhuǎn)換電路18的2腳，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，經(jīng)單片機(jī)CPU19的PA6腳送入單片機(jī)進(jìn)行運算處理；單片機(jī)CPU19的PB0、PB1、PB2和PC0、PC1端口和鍵盤5相連，組成2×3的矩陣薄膜鍵盤，這六個按鍵分別是開機(jī)關(guān)機(jī)、記憶角度、重示角度、記憶清除、基準(zhǔn)選擇、角度保持，操作者通過相應(yīng)的按鍵可進(jìn)行對應(yīng)的操作；單片機(jī)CPU19采用自帶32×4的LCD驅(qū)動器的八位單片機(jī)，傾斜儀的LCD顯示器4直接連接于單片機(jī)CPU19的COM0～COM3、SEG11～SEG21、SEG23～SEG31上，用以顯示各種測量和操作結(jié)果；存貯器20的數(shù)據(jù)和信號線直接與單片機(jī)CPU19的PA2、PA3、PC3、PB6端口連接，用以雙向交換信息；傾斜儀的電源由充電電池變換成+5V和+9V供給各電子部件，其中+9V通過IC4控制后供給電子傾角傳感器11，單片機(jī)CPU19在軟件的控制下，通過PA4端口線控制IC4的接通與關(guān)斷，以節(jié)省電源功耗；+5V電源供給其它部件。
本實用新型的特點是由于采用現(xiàn)代單片機(jī)與集成電路技術(shù)，使傾斜儀的調(diào)試、校準(zhǔn)工作可通過軟件來實現(xiàn)，傾斜儀的智能化程度大大提高。由于本實用新型的測角器與數(shù)顯儀表是可分離的，因此，操作使用與攜帶非常方便。本實用新型的測角器工作面尺寸可以變化，從60mm到800mm均可，這種尺寸的變化可能組合成多種規(guī)格的產(chǎn)品，這些改變也在本實用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種便攜式電子傾斜儀，由下列部件組成測角器，當(dāng)其工作面緊貼被測物體表面時，可輸出與被測表面傾角成正比的電壓信號；可插撥電纜線，連接測角器和數(shù)顯儀表，用以向數(shù)顯儀表輸送測角器輸出的電壓信號；數(shù)顯儀表，用以接收測角器輸出的電壓信號，并將該信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在單片機(jī)CPU的處理下，將對應(yīng)的傾角值顯示出來；同時操作者通過鍵盤命令，在單片機(jī)的處理下完成對應(yīng)的功能操作；其特征是所述的數(shù)顯儀表由殼體、安裝于殼體內(nèi)部的電子部件、安裝于殼體表面上方的LCD顯示器，安裝于殼體表面下方的鍵盤組成；而電子部件由放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)CPU、存貯器、電源電路組成；其中，測角器的輸出端與放大電路的輸入端連接，將該信號進(jìn)行放大，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸出到單片機(jī)CPU的數(shù)據(jù)輸入接口；單片機(jī)CPU的輸出接口與LCD顯示器相連接，以顯示單片機(jī)CPU運算處理的結(jié)果；單片機(jī)CPU的數(shù)據(jù)交換接口與存貯器的數(shù)據(jù)接口相連接，用以雙向交換信息；另外，所述的鍵盤與單片機(jī)CPU的五條端口線相連接，實現(xiàn)記憶角度、重示角度、清除記憶、角度保持等功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電子傾斜儀，其特征是所述的測角器是由一個水平工作面、同時垂直于水平工作面的二個垂直工作面、一根手持橫梁組成的密封矩形盒，其內(nèi)安裝有電子傾角傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電子傾斜儀，其特征是所述的LCD顯示器上包含有六位角度顯示器、二位角度記憶次數(shù)顯示器、電壓提示符、零基準(zhǔn)提示符、過量程提示符。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式電子傾斜儀，其特征是所述的電源電路由可充電電池組成，它向電路中各部件提供電源。
專利摘要一種便攜式電子傾斜儀,由測角器、數(shù)顯儀表、可插拔電纜線三大部分組成。由于測角器具有三個工作面,其中二個垂直工作面垂直于水平工作面,故該儀器可方便地測量被測面與重力方向或水平方向所成的傾斜角度。該儀器數(shù)顯儀表與測角器是分離的,這樣使用與攜帶非常方便。本實用新型的水平方向測量范圍為－30°～+30°,重力方向的測量范圍為60°～120°,分辨率可達(dá)0.001°?？蓮V泛應(yīng)用于機(jī)械測量、道路與橋梁測量、建筑工程測量、石油與電力工程測量以及其它需要測量傾角的領(lǐng)域。
文檔編號G01C9/00GK2494503SQ01235120
公開日2002年6月5日 申請日期2001年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月21日
發(fā)明者雷衛(wèi)武 申請人:雷衛(wèi)武