DE29703041U1 - Hochgenaues elektronisches Winkelmeßgerät - Google Patents

Description

Beschreibung

Hochgenaues elektronisches Winkelmessgerät

Winkelmessgeräte ähnlicher Bauart weisen ein Potentiometer oder eine Stroboskop - Scheibe als Messgeber auf. Die Patentanmeldung 11 29/90 beim Österreichischen Patentamt arbeitet mit der gleichen Genauigkeit, für die Herstellung der elektronischen Schaltung ist jedoch der Einbau von zwei Rechnern notwendig. Dieses Winkelmessgerät ist mit einen Binärzähler ausgestattet, und kann zusammen mit einem Taschenrechner benützt werden.

Der im Schützanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Winkelmessgerät zu schaffen, das zwei binär ausgezählte Frequenzwerte anzeigt. Einmal für den Vollkreis, und einmal für den Teilausschnitt des zu messenden Winkels. Die Binären Zahlenwerte werden durch die Berührung der Sensortasten abgerufen, auf einer Liste notiert, und in Dezimalzahlen umgerechnet.

Die kleinere Zahl wird durch die große Zahl dividiert, und ergibt eine Zahl, gleich oder kleiner als Eins. Diese Zahl wird mit der Zahl 400 multipliziert, und ergibt den Wert des zu messenden Winkels in Gom (Neugrad).

Mit der Erfindung wird erreicht, daß ein Winkel hochgenau, bis zu sieben Stellen nach dem Komma, in Verbindung mit einem Taschenrechner ermittelt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, wird mit der Verwendung eines Schrittmotors zum Antrieb von Getriebe und Meßscheiben erreicht. Die Umdrehungszahl der Meßscheiben wird damit stabilisiert.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur 1 bis 7 erläutert. Es zeigen:

Figur 1, das Gerät in Position bei einer Winkelmessung, mit dem Gehäuse 1 und dem Gehäuse 2, welche drehbar gelagert, um die Vertikaiachse 4 verbunden sind. Beide Gehäuse sind bei der Winkelmessung parallel zu den Schenkeln des Winkels zurichten. Die Sensortasten 3 sind auf dem Gehäuse 1 angebracht. Bei der Berührung der rechten und mittleren Taste, wird der Wert für den zu messenden Winkel angezeigt.

Bei der Berührung der linken und mittleren Taste, wird der Wert für den Vollkreis an den Leuchtdioden 5 angezeigt.

Mit 6 sind durchsichtige Zeichendreiecke in die beiden Gehäuse 1 und 2 an deren Unterflächen angebracht.

Im Gehäuse 1 sind der Getriebemotor 7, die Schaltung 8 und der Binärzähler 9 mit der Auslese 5 untergebracht. Im Hohlraum 10 werden die Batterien für die Schaltung 8 und den Getriebemotor 7 eingebaut.

Im Gehäuse 2 ist die Schaltung 10 mit der dazugehörenden Batterie untergebracht.

Die Figur 2 zeigt die Montage des Motors und Getriebe 7 im Gehäuse 1.

Die Figur 3 zeigt das Gehäuse 2 von unten mit der Verbindung zum Gehäuse 1, mit den Leuchtdioden 19 und dem Gabeliichtschranken 20 aus der Schaltung 10, aus Fig. 6.

Die Weile 12 vom Getriebe und Motor 7 tragen die Scheiben 13 und 14. Mit 11 ist eine zusätzliche Abdeckung eingebracht.

Die Figur 4 zeigt die Gleitfläche von Gehäuse 1 in der Ansicht von unten.
Die Schraffierten Kreisflächen 15 und 16 zeigen die Öffnungen in der Platte.
Durch die Öffnungen 16 läuft die Welle 12. In die Öffnungen 15 werden die Schrauben 17 aus der Fig. 5 eingedreht.

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Die Fototransistoren 18 und die Leuchtdioden 19 aus der Schaltung 10 arbeiten als Optokoppler. Wenn die Scheibe 13, das Licht im Gabellichtschranken 20 unterbricht, gibt die Schaltung 10 über die Leuchtdioden 19 ein Signa! an die Fototransistoren 18 weiter.

Die Figur 5 zeigt die Befestigung der oberen Platte von Gehäuse 2 an der unteren Platte von Gehäuse 1.

Der Stahlring 21 schützt vor Abrieb. Die Schrauben 17 mit den Kugellagern 22 und den Beilagscheiben 23, über Stahlring 21 in die Öffnungen 15 eingedreht, ergibt eine gelagerte, drehbare Verbindung von Gehäuse 1 und Gehäuse 2.

In Figur 6, der Gabelkoppler24 gibt ein Signal, wenn die Scheibe das Licht auf den Fototransistor unterbricht und wiederbeleuchtet wird.

Die fallende Flanke setzt über das Nand Gatter 25, das Differenzierglied 26 und den Transistor 27, das R-S Flippflop 28 und das Dualflipflop 29. Wenn die Welle 12 weiterdreht, und die Scheibe 13 das Licht im Gabelkoppier 20 auf den Fototransistor freigibt, sperren die Fototransistoren 18. Dieses Positive Signal am Eingang von Und - Gatter 30, über das Differenziergüed 31 und den Transistor 32, setzt das R-S Fiippfiop 28 zurück. Die Leuchtdiode 33 leuchtet für die Zeit, die die Welle 12 für die Winkeldrehung von Gabelkoppier 24 zu Gabelkoppier 20 braucht.

Die Welle 12 dreht weiter, und die Scheibe 14 passiert den Gabelkoppier 24 nochmals.

Dadurch wird das Duaiflipfiop 29 zurückgesetzt. Die Leuchtdiode 34 leuchtet für die Zeit, die die Welle für eine Drehung im Vollkreis benötigt.

Wenn die Sensortaste 3 unter und in der Mitte berührt wird, werden die Ausgänge von den Nandgattern 37 und 38 positiv.

Dadurch kann das Signal aus dem Flip - Flop 29 über das Und - Gatter 41, und das Oder - Gatter 44 an den Eingang von Nand - Gatter 46 gelangen. Der Ausgang von Oder - Gatter 4o ist auch positiv, und deshalb wird der Nand - Gatter Ausgang 50 auch positiv. Das Differenzierglied 52 erzeugt einen

positiven Nadelimpuls, und der Transistor 53 invertiert die Resetleitung für den Zähler 9 in Fig. 7. Der Zähler setzt zurück. Der Ausgang von Nand - Gatter 58 wird positiv, und die Frequenz aus Gatter 47 und 48 wird an den Ausgang von Und - Gatter 49 durchgeschaltet. Der Zähler 9 zählt von vorne.

Wenn der Ausgang von R-S Flipflop 28 negativ wird, entsteht über das Und - Gatter 41, das Oder - Gatter 43 am Ausgang des Nand - Gatters 45 ein positiver Zustand. Über das Differenzierglied 54 wird der Transistor 55 für einen Nadelimpuis durchgeschaltet.

Der Impuls wird über das Und - Gatter 51 an die Speicherbausteine 56 weitergeschaltet. Der zweite Eingang von Und - Gatter 51 liegt über den Ausgang vom Oder - Gatter 39 auch auf positiven Potential. Die Speicherbausteine 56 geben die Daten aus den Zählerbausteinen 57 an die binären Ausgänge A bis X weiter. Die Leuchtdiodenanzeige 5 zeigt die binäre Frequenzauszählung für den Impuls aus FF 28 an.

Wenn die Sensortaste 3 oben und in der Mitte berührt wird, werden die Ausgänge der Nand - Gatter 35 und 36 positiv. Über die Oder - Gatter 39 und 40 wird je ein Eingang der Gatter 42, 46 und 51 positiv.

Das positive Signal aus dem Dual - Flipflop 29, setzt anfangs den Zähler 57 zurück, und wenn die Flanke abfällt, erhält der Speicher 56 das Signal, daß die Daten an die Leuchtdiodenanzeige 5 durchschaltet.

Mit der Sensortaste 3 wird der Weg einmal für das Signal aus 28, und einmal für das Signal aus 29 wahlweise durchgeschaltet.

Die Eingänge der Nandgatter 35 und 37 haben einen größeren Vorwiderstand nach Plus, als die Eingänge der Nand Gatter 36 und 38. Dadurch ergibt sich eine kleine Verzögerung.

Diese kleine Zeitverschiebung sperrt die Gatter 51 und 46 gegen Störsignale.

Die Frequenz am Ausgang von Gatter 49, wird wie die ausgewählten Signale durchgeschaltet.

Damit der Zähler auch bei einem sehr kleinen Winkel null oder eine kleine Zahl anzeigt, wird mit dem Potentiometer im Differenzierglied 58 über das Nandgatter 59 der Transistor 60 solange durchgeschaltet, bis das

Rücksetzsignal erfolgt. Der Transistor 60 invertiert die Frequenz solange, bis der Transistor 53 durchschaltet und invertiert. Die Verzögerung über Gatter 41, 44, 46 und 50 wird damit kompensiert.

Der Positive Batterieanschluß der Schaltung 8, erfolgt über einen 5 Watt Widerstand 61 mit o,5 Ohm mit einem parallel geschaitenen Potentiometer 62.

Die Spannung ist 12 Volt bis 15 Volt.

Die Schaltung 10 in Fig. 6 im Gehäuse 2 läßt die Leuchtdioden 19 aufleuchten, wenn der Fototransistor im Gabellichtschranken 20 nicht beleuchtet wird, dadurch gelangt auf die Basis von Transistor 61 Spannung, und die Eingänge der Gatter 62 bis 65 werden negativ.

Die Ausgänge sind positiv, und die Leuchtdioden 19 leuchteten auf, für die Zeit, wo der Fototransistor in 20 nicht beleuchtet ist. Die Spannung für diese Schaltung ist 9 Volt.

Der Getriebemotor 7 ist an eine 4,5 Volt Batterie angeschlossen, welche im Gehäuse 1 untergebracht ist. Mit den am Getriebemotor vorgeschaltenen Spulen und Kondensatoren wird dieser entstört.

In Figur 7 werden die CMOS Bausteine 40 161 als Zählerbausteine 57 verwendet.

Zur Signalweiterschaltung von Co nach CLK wird das Signal über die Nandgatter 66 bis 70 invertiert. Die Eingänge CEP, CET und PE sind positiv angeschlossen. Die Parallel In puts sind negativ angeschlossen. Die Ausgänge QO bis Q3 werden an die Eingänge der Speicherbausteine 56 gelegt.

E1 liegt über einen hochohmigen Widerstand an Plus. EO wird an den Ausgang von Gatter 51 in Fig. 6 gelegt. Als Speicherbaustein wird der IC CMOS 4042 verwendet.

Die Ausgänge DO bis D3 im rechten Speicher IC werden an die Leuchtdioden A bis D in der Auslese 5 gelegt. Die Zusammenschaltung des rechten Zählerbaustein 57 mit dem rechten Speicherbaustein 56 und den Leuchtdioden A bis D gilt sinngemäß für alle übrigen Bausteine und Leuchtdioden in Fig. 7.

Die Rücksetzleitung der Zählerbausteine 57 wird an den Transistor 53 in Fig. 6 angeschlossen.

Mit einer Liste mit den Buchstaben A bis X können die Daten notiert werden.

Die Justierung erfolgt durch das Verdrehen der Scheiben 13 und 14 zueinander auf der Welle 12. Wenn die Gehäuse zueinander parallel sind, -das Gehäuse 2 unter dem Gehäuse 1 liegt, muß die Auslese 5 mit jedem Signal die gleiche Zahl anzeigen.

Claims (6)

Schutzansprüche

1. Hochgenaues elektronisches Winkelmessgerät mit zwei in zwei Gehäusen angeordneten, gegeneinander um eine Stellachse drehverstellbaren, gegenüber den Schenkeln des zu messenden Winkels ausrichtbaren Meßmarken, und mit einer an eine Anzeige für das Meßergebnis angeschlossenen Meßeinrichtung für den Winkelabstand dieser Meßmarken in bezug auf die Stellachse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden je einen optoelektronischen Gabelkopplern (20,24) aufweisenden Meßmarken, und einer optoelektronischen Signalübertragung (18,19) zwei um eine Steilachse (12) drehend antreibbare Scheiben (13,14) vorgesehen ist, daß die Signale in zwei verschiedenen Schaltungen erzeugt werden (8,10) von denen eine die Signale verarbeitet, daß diese Meßeinrichtung aus einem Implusgenerator (47,48), und ein an diesen Impulsgenerator angeschlossener Binärzähler (57) besteht, wobei dieser Binärzähler (57) wahlweise über die Sensortaste (3), welche zwei Signalwege steuert, die Frequenzen für das Signal aus Speicher (28) und Speicher (29) gesondert auszählt, und daß die binären Daten des Zählers (57) mit der Anzeige (5) über den Speicher 56 ausiesbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gabelkoppler (24,20) radial von der Stellachse 4 angeordnet sind, und daß die in der Stellachse (4) drehende Welle (12) zwei Scheiben (13,14) trägt, wobei eine über den Gebelkoppler (24) die Längsachse von Gehäuse (1) signalisierend, und eine für die Signaiunterbrechung von Gabelkoppler (20) im drehverstellbaren Gehäuse 2 parallel zu einen Schenkel des zu messenden Winkels vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (13,14) mit einer zahnförmigen Vergrößerung ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal vom R-S Flipflop (28) mit dem Signal vom Dualfüpflop (29) über den Binärzähler (9) zeitlich verglichen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Frequenzen für den Winkel, durch die Anzahl der Frequenzen für einen Vollkreis dividiert werden, und diese Zahl < 1 mit 400 multipliziert wird, und somit ein genaues Maß in Neugrad für den gemessenen Winkel ergibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Sensortaste (3) in der Schaltung (8) wahlweise der Weg für die Signale aus Speicher (28), oder Speicher (29) in der Schaltung (9) auf den Leuchtdioden (5) angezeigt wird.