專利名稱：數(shù)字式角度測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及角度測量儀器，尤其涉及角度測量儀器的處理電路改進(jìn)。
目前，在建筑、交通、工業(yè)等各種工程施工中，為精確調(diào)整被測物的方位、姿態(tài)，就需要精確測量被測物的傾斜角度值，電子式水平尺一類儀器已應(yīng)運(yùn)而生；較之古老的氣泡式水平尺只能用肉眼測定三個(gè)特定角度(0°，45°，90°)，電子式水平尺能在較寬范圍內(nèi)以數(shù)字方式顯示所測角度值，精確、方便了一些，但是，因?yàn)楝F(xiàn)有的電子式水平尺的傾角傳感器是液體干擾電橋式，其輸出的模擬傾角電信號與傾角的變化率不成線性關(guān)系，造成角度測量失真。為補(bǔ)償非線性信號失真，設(shè)計(jì)了各種硬件補(bǔ)償電路，但因?yàn)橛布娐饭逃械木€性工作區(qū)間太窄，難以大范圍、較精確地實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，且電源電壓及溫度變化等容易影響線性工作區(qū)間的穩(wěn)定，電能消耗也很大，故現(xiàn)有的電子式水平尺仍存在如下不足測量角度范圍小，測量精確度低，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，能耗高，需頻繁更換電池等，從而對進(jìn)一步提高工程質(zhì)量及施工效率造成困難。
本實(shí)用新型的目的，就是要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種線性度好，測量范圍大(360°)，測量精確度高，結(jié)構(gòu)簡單，能耗低，且不需更換電池的新型角度測量儀。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型由下列單元電路依次連接組成傾角傳感器，當(dāng)其工作面貼緊被測物體表面時(shí)，可輸出與被測表面傾角大小相應(yīng)的模擬電信號；信號處理電路，用以接收傾角傳感器輸出的模擬電信號，并對之作出處理，顯示器，將信號處理電路輸出的線性化角度值以數(shù)字形式顯示出來；而電源電路，分別向上述傾角傳感器與信號處理電路提供電源；其特征在于所述的串接在傾角傳感器與顯示器之間的信號處理電路是由如下單元電路依下述連接關(guān)系所組成，其中模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)輸入端與傾角傳感器輸出端相連接，將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸出到微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入接口，微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸出接口與顯示器相連接，以顯示各種數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理結(jié)果；而微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換接口與存貯器(ROM)相連接，以向存貯器(ROM)中存貯或讀取有關(guān)數(shù)據(jù)；此外，所述的鍵盤輸入電路也與微計(jì)算機(jī)的掃描接口相連接，用以輸入命令，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)設(shè)的存貯、運(yùn)算或其他處理功能。
在本實(shí)用新型實(shí)施例中，為達(dá)到最佳性價(jià)比和容重比所述的串接在傾角傳感器輸出端與微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)入接口之間的模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)，是12位串行式A/D轉(zhuǎn)換器。
所述的串接在模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)輸出端與顯示器之間的微計(jì)算機(jī)，是8位51系列單片機(jī)。
所述的與微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換接口相連接的存貯器(ROM)，是93C46串行式可電擦除可編程的存貯器(EEPROM)。
所述的與微計(jì)算機(jī)的掃描接口相連接的鍵盤輸入電路是薄膜式按鍵電路。
所述的與信號處理電路輸出端相連接的顯示器是液晶型數(shù)字顯示器。
所述的分別向上述傾角傳感器與信號處理電路提供電源的電源電路主要由帶充電接口電路的蓄電池所組成。
由于本實(shí)用新型對信號處理電路進(jìn)行了改進(jìn)首先，把傾角傳感器輸出的模擬信號，送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再將數(shù)字信號送入微計(jì)算機(jī)進(jìn)行線性補(bǔ)償運(yùn)算，因此只要補(bǔ)償運(yùn)算的程序設(shè)計(jì)得足夠好，運(yùn)算能力足夠強(qiáng)，則傾角與數(shù)字信號的線性響應(yīng)即可無限地接近，還可同時(shí)對其他干擾因素進(jìn)行補(bǔ)償，完全沒有硬件補(bǔ)償?shù)南拗?，因此本?shí)用新型較之現(xiàn)有技術(shù)，在測量的精確程度、測量范圍、及工作穩(wěn)定性方面具有不可比擬的優(yōu)越性，并將極大地促進(jìn)施工質(zhì)量及水平的升級換代；由于A/D轉(zhuǎn)換及采用了微計(jì)算機(jī)、存貯器(ROM)、及鍵盤輸入電路，還可將若干個(gè)分離物體表面的不同傾角存貯運(yùn)算，給出不同傾角間的相對夾角；此外，上述數(shù)字處理單元電路還能整合許多附加功能如角度鎖定，計(jì)算器，時(shí)鐘，防偽密碼等，增加了使用價(jià)值；因?yàn)槟壳靶酒浻布夹g(shù)的發(fā)展，所以上述目的很容易實(shí)現(xiàn)；且相對普通硬件電路而言，數(shù)字電路可超低能耗工作，加上采用能外接充電的蓄電池供電，顯著增長了充電使用周期，減少了勤換電池的麻煩，從而可大大提高工效。本實(shí)用新型實(shí)施例中均采用了最佳性價(jià)比、最佳容重比的單元電路，從而做到了物美價(jià)廉。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型及具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明

圖1為本實(shí)用新型電路的原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例各單元電路間的接線圖。
圖3為本實(shí)用新型電路實(shí)施例的外形示意圖。
如圖1所示，本實(shí)用新型由下列單元電路依次連接組成傾角傳感器1，當(dāng)其工作面貼緊被測物體表面時(shí)，可輸出與被測表面傾角大小相應(yīng)的模擬電信號；信號處理電路2，用以接收傾角傳感器1輸出的模擬電信號，并對之作出處理；顯示器3，將信號處理電路2輸出的線性化角度值以數(shù)字形式顯示出來；而電源電路4，分別向上述傾角傳感器1與信號處理電路2提供電源；其特征在于所述的串接在傾角傳感器1與顯示器3之間的信號處理電路2是由如下單元電路依下述連接關(guān)系所組成，其中模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)2-1輸入端與傾角傳感器1輸出端相連接，將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸出到微計(jì)算機(jī)2-2的數(shù)據(jù)輸入接口，微計(jì)算機(jī)2-2的數(shù)據(jù)輸出接口與顯示器3相連接，以顯示各種數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理結(jié)果；而微計(jì)算機(jī)2-2的數(shù)據(jù)交換接口與存貯器(ROM)2-3相連接，以向存貯器(ROM)2-3中存貯或讀取有關(guān)數(shù)據(jù)；此外，所述的鍵盤輸入電路2-4也與微計(jì)算機(jī)2-2的掃描接口相連接，用以輸入命令，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)設(shè)的存貯、運(yùn)算或其他處理功能。
如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例由如下單元電路傾角傳感器1，12位串行式A/D轉(zhuǎn)換器2-1，8位51系列單片機(jī)2-2，93C46串行式可電擦除可編程存貯器(EEPROM)2-3，薄膜式按鍵電路2-4，液晶型數(shù)字顯示器3，帶充電接口的蓄電池電源電路4所組成；其中，12位串行式A/D轉(zhuǎn)換器2-1的2腳通過R20、R13與傾角傳感器1輸出端S腳相連接，將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并經(jīng)4腳輸出到8位51系列單片機(jī)2-2的數(shù)據(jù)進(jìn)入接口PA2腳，8位51系列單片機(jī)2-2的數(shù)據(jù)輸出接口包括COM0、1、2、3、及SEG7-19，SEG25-31腳，與液晶型數(shù)字顯示器3相連接，以顯示各種數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理結(jié)果；而8位51系列單片機(jī)2-2的數(shù)據(jù)交換接口包括PB6、PA3腳分別與93C46串行式可電擦除可編程存貯器(EEPROM)2-3的7、5腳相連接，以向93C46串行式可擦拭存貯器(EEPROM)2-3中存貯或讀取有關(guān)數(shù)據(jù)，此外，所述的薄膜式按鍵輸入電路2-4的9只腳，也分另與8位51系列單片機(jī)2-2的掃描接口包括PB0-PB4，PB7，及PC0-PC2腳相連接，用以輸入命令，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)設(shè)的存貯、運(yùn)算或其他處理功能。而帶充電接口4-1的蓄電池電源電路4，通過負(fù)極地線與正極導(dǎo)線向所有單元電路提供電源，并在需要時(shí)可經(jīng)充電接口4-1對蓄電池充電。
如圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的外形為一長方盒體(參考尺寸150×50×30mm3)，長方盒體的正平面5嵌裝著液晶型數(shù)字顯示器3與薄膜式按鍵2-4，長方盒體的下側(cè)平面即為傾角傳感器工作面6，當(dāng)按下薄膜式按鍵2-4的開關(guān)，開啟測量電路電源，并將工作平面6與被測物體平面貼緊，使傾角測定器1產(chǎn)生傾角電信號，經(jīng)過裝在盒體內(nèi)部的測量電路處理，在液晶型數(shù)字顯示器3屏幕上顯示出所測傾角的數(shù)字；或者按下不同的按鍵，還可以控制本實(shí)用新型執(zhí)行不同的附加功能(如時(shí)鐘，相對夾角，計(jì)算，核對密碼，角度鎖定等)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式角度測量儀，由下列單元電路依次連接組成傾角傳感器(1)，當(dāng)其工作面貼緊被測物體表面時(shí)，可輸出與被測表面傾角大小相應(yīng)的模擬電信號；信號處理電路(2)，用以接收傾角傳感器(1)輸出的模擬電信號，并對之作出處理；顯示器(3)，將信號處理電路(2)輸出的線性化角度值以數(shù)字形式顯示出來；而電源電路(4)，分別向上述傾角傳感器(1)與信號處理電路(2)提供電源；其特征在于所述的串接在傾角傳感器(1)與顯示器(3)之間的信號處理電路(2)是由如下單元電路依下述連接關(guān)系所組成，其中模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)(2-1)輸入端與傾角傳感器(1)輸出端相連接，將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸出到微計(jì)算機(jī)(2-2)的數(shù)據(jù)輸入接口，微計(jì)算機(jī)(2-2)的數(shù)據(jù)輸出接口與顯示器(3)相連接，以顯示各種數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理結(jié)果；而微計(jì)算機(jī)(2-2)的數(shù)據(jù)交換接口與存貯器(ROM)(2-3)相連接，以向存貯器(ROM)(2-3)中存貯或讀取有關(guān)數(shù)據(jù)；此外，所述的鍵盤輸入電路(2-4)也與微計(jì)算機(jī)(2-2)的掃描接口相連接，用以輸入命令，實(shí)現(xiàn)各種預(yù)設(shè)的存貯、運(yùn)算或其他處理功能。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式角度測量儀，其特征在于所述的串接在傾角傳感器(1)輸出端與微計(jì)算機(jī)(2-2)的數(shù)據(jù)進(jìn)入接口之間的模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)(2-1)，是12位串行式A/D轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式角度測量儀，其特征在于所述的串接在模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路(A/D轉(zhuǎn)換電路)(2-1)輸出端與顯示器(3)之間的微計(jì)算機(jī)(2-2)，是8位51系列單片機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式角度測量儀，其特征在于所述的與微計(jì)算機(jī)(2-2)的數(shù)據(jù)交換接口相連接的存貯器(ROM)(2-3)，是93C46串行式可電擦除可編程的存貯器(EEPROM)。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式角度測量儀，其特征在于所述的與微計(jì)算機(jī)(2-2)的掃描接口相連接的鍵盤輸入電路(2-4)是薄膜式按鍵電路。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式角度測量儀，其特征在于所述的與信號處理電路(2)輸出端相連接的顯示器(3)是液晶型數(shù)字顯示器。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字式角度測量儀，其特征在于所述的分別向上述傾角傳感器(1)與信號處理電路(2)提供電源的電源電路(4)主要由帶充電接口電路的蓄電池所組成。
專利摘要一種數(shù)字式角度測量儀,由傾角傳感器,信號處理電路,顯示器,電源電路等單元電路依次連接組成,其特征在于:信號處理電路為:模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換電路輸入端與傾角傳感器輸出端相連接,將輸入的模擬信號數(shù)字變換后輸出到微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入接口,微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸出接口與顯示器相連接顯示結(jié)果;而微計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換接口與存貯器相連接,以存貯或讀取有關(guān)數(shù)據(jù);而鍵盤輸入電路也與微計(jì)算機(jī)的掃描接口相連接,用以輸入命令。
文檔編號G01C9/00GK2482055SQ0123514
公開日2002年3月13日 申請日期2001年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月21日
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