专利名称：水平指示仪装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水平指示仪装置，是一种智能的可以自动检测并指示水平的装置。
背景技术：
在建筑、设备安装时，常常需要以水平面为基准，人们标记水平面的方法有很多种，大多是采用液面水平的特性，利用U型管，向U型软管里注入适量水，将U型管两端拉到想要做标记处，以管内液面为标准，在满意的高度做上标记，在以其中一个标记为基准，在空间利用U型管，做出第三个标记，这样一个空间的水平面就可以找到了。这种方法费时费力，而且精度很低，往往达不到要求的技术指标。随着科学技术的发展，各种标记水平面的方法不断涌现，利用激光校准技术，平面指示精度高，稳定可靠，但是存在装置组成复杂，成本高，难以维护等缺点。因此，制作一台结构简单，低成本，稳定可靠，智能化、高精度的水平面指示仪，让人们从复杂的劳动中解放出来，是现在经济建设提升劳动力效率的迫切需求。
实用新型内容本实用新型提供了一种水平指示仪装置，该装置可以快速找到水平面，由共面平行安装在平台上的激光发射器发出三束红光，打在空间物体上，就可以作为基准水平面。可消除人为原因造成的误差，增大测量水平面的水平精度。本实用新型提供的水平指示仪装置结构包括机械调整部分和控制部分。机械调整部分包括双联行星轮的小齿轮与电动机带动的蜗杆构成蜗轮蜗杆机构， 包括顶板、移动支柱、两个电动机、双联齿轮、齿条、导杆、移动滑板、固定支柱、底座、导杆挡端、蜗杆，当控制电机信号来时，电动机转动带动蜗杆，蜗杆和双联齿轮相连，带动双联齿轮、齿条，齿条与移动滑板固定，移动滑板在导杆上来回滑动，导杆两端各有一个导杆挡端， 挡板上有移动支柱，移动支柱与顶板相连，两个电机分别固定在底板上。控制部分包括控制器、加速度传感器、激光管、液晶屏、电源。控制器分别与电源、 加速度传感器、液晶和电机连接，处于装置的中间位置，由接线柱支撑。加速度传感器与激光管在同一个水平面上，位于装置的顶部。电源位于装置的内部，液晶屏位于装置的正面， 通过连接线与控制器相连。本实用新型与现有装置相比，产生的有益效果体现在1.测量精度高LIS3LV02是ST(意法半导体公司)的数字接口三轴MEMS加速度传感器，支持 I2C, SPI串行数据输入输出接口，三轴可选士2g/士6g量程，内置12bit/16bit可配置A/D 转换器，低功耗，具有上电自检功能，同时具有运动检测，方向检测功能，每个轴的带宽高达 640Hz，工作温度为-40°C +85°C的工业级产品。在3. 3V、25°C、满量程在2g、12bitA/D转换精度时，灵敏度为lOMLsb/g，即Ι/lOMg/Lsb，最小测量角度为arcsin (1/1024) /Lsb,即0. 056° /Lsb。本实用新型控制器分别与电源、加速度感器、液晶连接，控制器通过传感器之间的通信把接收信号与标准值进行比较；通过加速度感器检测是否水平，控制器将输出信号控制电机，两个电机调整机械平台水平，当确定水平时，在平台上面的红色激光头将发出红色的光线打到墙体上，在墙体上出现参考水平面。2.智能化本实用新型装置的控制器分别与电源、液晶屏、加速度传感器连接，控制器通过与传感器之间的通信把接收信号与标准值进行比较；通过加速度感器检测是否水平，控制器将输出信号控制电机，两个电机调整机械平台水平面的角度，当确定水平时，在平台上面的激光头将发出红色的光线打到墙体上，在墙体上出现参考水平面，整个过程中无需人工参加。3.低功耗本实用新型装置中选用的都是低功耗的器件和芯片，能保障装置在户外长时间正常使用。
[0016]图1是水平指示仪装置结构的主视图示意图；[0017]图2是水平指示仪装置结构的侧视图示意图；[0018]图3是水平指示仪装置结构的俯视图示意图；[0019]图41是水平指示仪装置的运动平台实现方法示意图；[0020]图42是水平指示仪装置调整平台仰俯角的方法示意图[0021]图5是算法程序框图；[0022]图6是控制主程序框图；[0023]图71是系统电源电路图；[0024]图72是单片机最小系统电路图；[0025]图73是加速度传感器模块接口电路图；[0026]图74是指示器控制电路图；[0027]图75是直流电动机驱动桥电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。本实用新型提供的水平指示仪装置结构包括机械调整部分和控制部分。如图1、2、3所示，机械调整部分包括双联行星轮的小齿轮与电动机带动的蜗杆构成蜗轮蜗杆机构，包括顶板1、移动支柱2、两个电动机3、双联齿轮4、齿条5、导杆6、移动滑板7、固定支柱8、底座9、导杆挡端10、蜗杆11，当控制电机信号来时，电动机转动带动蜗杆 11，蜗杆11和双联齿轮4相连，带动双联齿轮4、齿条5，齿条5和移动滑板7固定，移动滑板7在导杆6上来回滑动，导杆6两端各有一个导杆挡端10，挡板上有移动支柱2，移动支柱2与顶板1相连，两个电机分3分别固定在底板上。控制部分包括控制器、加速度传感器、激光管、液晶屏、电源。控制器分别与电源、加速度传感器、液晶和电机连接，处于装置的中间位置，由接线柱支撑。加速度传感器与激光管在同一个水平面上，位于装置的顶部。电源位于装置的内部，液晶屏位于装置的正面， 通过连接线与控制器相连。水平指示仪装置的电源电路图如图7. 1所示，该电路由1个3. 3V稳压芯片 LM1117U个0. 75A的保险丝、1个2200uf电解电容、1个IOOOuf电解电容、2个470uf电解电容、1个IOOuf电解电容、1个IOuf电解电容、4个0. Iuf电容、3个1N4007 二极管和1 个5Ω的电阻组成。图7. 1(a)中5V电源与LDO稳压芯片LM1117的3脚相连作为输入， LMl 117的1脚接地，2脚和4脚输出控制芯片AVR单片机需要的3. 3V电压，470uf和IOOuf 的电解电容作为输入部分的去耦电容，IOuf和0. Iuf的电容作为输出和芯片的去耦电容。 图7. 1(b)中5￥电源经保险丝输入，2200吐和470吐的电解电容对其去耦，然后经5 0电阻对IOOOuf的电解电容充电，作为直流电机的供电电源。水平指示仪装置的控制器由单片机最小系统构成，如图7. 2所示，由电源、地、 ATMEGA8L单片机、复位电路和旁路电容组成。算法程序、控制主程序装在ATMEGA8L单片机中。3. 3v电源与ATMEGA8L单片机的4脚和6脚相连，地与2脚和5脚相连，20脚也经旁路电容与地相连。复位电路由一个IOK电阻和104瓷片电容组成，复位信号与四脚相连。两个4. 7K电阻与27、观脚相连。水平指示仪装置的加速度传感器电路如图7. 3所示，该电路由5V电源和一个 LIS3LV02组成，该传感器芯片的10脚由5V电源供电，9脚接地，4. 7. 8分别于单片机的 INT (1 脚)，SDA (27 脚)，SCL (28 脚)。水平指示仪装置的激光指示器控制电路如图7. 4所示，该电路由2个1. 8K电阻，1 个75欧的电阻，1个三极管2N3904，3个能发出红色激光的激光管组成。其中1. 8K电阻与三极管2N3904的基极相连，75欧的电阻连在三极管2N3904的基极与集电极(接地)，三极管2N3904的发射极与1. 8K电阻相连，1. 8K电阻再与3个能发出红色激光的激光管负极相连，3个能发出红色激光的激光管正极接5V电源。水平指示仪装置的直流电机驱动桥电路如图7. 5所示，该电路由两个4. 7K电阻， 两个100欧的电阻，两个三极管C945，两个三极管5610，两个三极管5609组成。其中4. 7K电阻与三极管C945(D9编号)的基极相连，三极管C945(D9编号)的发射极与三极管5609 (D16 编号)的基极相连，三极管C945(D9编号)的发射极与100欧电阻相连，100欧电阻与三极管5610 (D3编号)的基极相连，三极管5610 (D3编号)的集电极与5V电源相连，由于该驱动电路对称，另一电路于此半电路相同。水平指示仪装置设置可调整平台，可调整平台由三个支点支撑，一个固定支点，两个动支点，动支点要由电传动机构带动，能够沿着一定的倾面运动，电动机与转轴相连，转轴上设置有平面板和能发红色光的激光管。水平指示仪装置的运动平台的实现方法如图4. 1所示，在空间的OX^坐标系中有一平面ABC，以XOY作为水平面，如果希望平面ABC与水平面XOY平行，我们可以以Z轴上的A点，作为固定点，将B和C两点的高度调整到与A点的高度一致，这样平面ABC就可以水平了。水平指示仪装置的调整平台仰俯角的方法如图4. 2所示，OA为一固定高度的支点，OlAl、02A2、03A3为一定高度的支点的三个不同位置，他们同在斜面上，AA2为水平位置，AAl为下俯，AA3为上仰，这样构建一个平台，有一固定高度的支点，和两个能够沿倾斜轨道运动的动支点，就可以完成可调平台仰俯角的控制。 以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型所提交的权利要求书确定的保护范围。
权利要求1.一种水平指示仪装置，其特征在于该装置结构包括机械调整部分和控制部分，机械调整部分包括双联行星轮的小齿轮与电动机带动的蜗杆构成蜗轮蜗杆机构，包括顶板、 移动支柱、两个电动机、双联齿轮、齿条、导杆、移动滑板、固定支柱、底座、导杆挡端、蜗杆， 电动机转动带动蜗杆，蜗杆和双联齿轮相连，带动双联齿轮、齿条，齿条与移动滑板固定，移动滑板在导杆上来回滑动，导杆两端各有一个导杆挡端，挡板上有移动支柱，移动支柱与顶板相连，两个电机分别固定在底板上；控制部分包括控制器、加速度传感器、激光管、液晶屏、电源，控制器分别与电源、加速度传感器、液晶和电机连接，处于装置的中间位置，由接线柱支撑。加速度传感器与激光管在同一个水平面上，位于装置的顶部。电源位于装置的内部，液晶屏位于装置的正面，通过连接线与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的水平指示仪装置，其特征在于控制部分的控制器由单片机最小系统构成。
专利摘要本实用新型公开了一种水平指示仪装置，可以快速找到水平面。该装置结构包括机械调整部分和控制部分。机械调整部分包括双联行星轮的小齿轮与电动机带动的蜗杆构成蜗轮蜗杆机构，两个电机分别固定在底板上。控制部分包括控制器、加速度传感器、激光管、液晶屏、电源。本实用新型由共面平行安装在平台上的激光发射器发出三束红光，打在空间物体上，就可以作为基准水平面。可消除人为原因造成的误差，增大测量水平面的水平精度。装置中选用的都是低功耗的器件和芯片，能保障装置在户外长时间正常使用。
文档编号G01C15/00GK202145134SQ20112024162
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月9日 优先权日2011年7月9日
发明者张巍, 徐畅, 王玉峰 申请人:辽宁科技大学