專利名稱：地圖用電子山坡路程儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于量測(cè)裝置，尤其是涉及一種以采用電脈沖方法為特征的自動(dòng)量測(cè)計(jì)算裝置，它包括以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)特征具有一只讀入筆和一個(gè)電子計(jì)算器，在它們之間連接有一個(gè)控制器。
在CN86105299A中公開了一種“簡易曲線長度量測(cè)裝置”它的目的是為解決目前在野外使用兩腳規(guī)量測(cè)曲線長度而精度不高的問題，該發(fā)明的構(gòu)成是由曲線筆(1、2、3)和計(jì)數(shù)器(10)兩部份組成，參見

圖1、2，曲線筆的筆頭上有彈簧壓片(5)和帶金屬觸點(diǎn)(6)的量測(cè)輪(4)，量測(cè)輪(4)必須沿待測(cè)曲線每運(yùn)轉(zhuǎn)一周，金屬觸點(diǎn)(6)與彈簧壓片(5)才接觸一次，從而電路接通一次，發(fā)出一個(gè)電脈沖，通過兩根引線(8)連通的計(jì)數(shù)器(10)，計(jì)數(shù)一次，根據(jù)量測(cè)輪(4)的周長值，可顯示運(yùn)轉(zhuǎn)一周的長度，連續(xù)運(yùn)行曲線等，使量測(cè)輪(4)沿待測(cè)曲線從起點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)到終點(diǎn)，計(jì)數(shù)器就顯示出該曲線的長度。該裝置的不足之處是受到觸點(diǎn)距〔即量測(cè)輪(4)每運(yùn)轉(zhuǎn)一周才和觸點(diǎn)(6)接觸一次的距離〕的限制，觸點(diǎn)距越大，量測(cè)精度越差。該裝置所測(cè)的曲線長度若與觸點(diǎn)距不成整數(shù)倍，則量測(cè)結(jié)果的精度就受到影響。另外該裝置的缺陷還在于僅僅限于曲線長度的量測(cè)。
本實(shí)用新型避免了上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提出一種量測(cè)精度高，同時(shí)能以量測(cè)的長度作為變量，通過控制器使計(jì)算器根據(jù)已知函數(shù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算的儀器，例如直接計(jì)算並顯示出地圖上山地兩點(diǎn)間的山坡路程。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到，本路程儀有一只裝有脈沖發(fā)生器的讀入筆，讀入筆通過導(dǎo)線與控制器相連接，控制器與電子計(jì)算器相連接。
上述讀入筆的筆管(8)內(nèi)裝有的脈沖發(fā)生器，可以是非接觸式脈沖發(fā)生器，也可以是接觸式脈沖發(fā)生器。前者如電磁式脈沖發(fā)生器，由相互嚙合的鐵齒輪系和繞有線圈(5)的永磁體(4)構(gòu)成。后者如機(jī)械式脈沖發(fā)生器由相互嚙合的齒輪系和一對(duì)動(dòng)靜彈片(11、12)構(gòu)成。它們的作用是產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)導(dǎo)線(9)(10)輸入控制器的脈沖處理系統(tǒng)。
上述控制器脈沖信號(hào)處理系統(tǒng)及程序發(fā)生系統(tǒng)組成，前者至少包括一個(gè)方波脈沖形成電路及與之相連接的三態(tài)門，后者則由脈沖順序發(fā)生器、程序電路和啟動(dòng)停止電路構(gòu)成。其作用是執(zhí)行將數(shù)據(jù)存入常數(shù)存儲(chǔ)器，調(diào)出內(nèi)存計(jì)算程序，將數(shù)據(jù)代入計(jì)算程序中進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果存入獨(dú)立存儲(chǔ)器中，返回到讀入態(tài)的相應(yīng)電路。
附圖的說明如下圖1是對(duì)比的現(xiàn)有技術(shù)的整體示意圖；圖2是對(duì)比的現(xiàn)有技術(shù)的筆頭放大圖；圖3是本實(shí)用新型讀入筆的外型圖；圖4(a)是裝有電磁式脈沖發(fā)生器讀入筆的局部縱剖面圖；圖4(b)是裝有機(jī)械式脈沖發(fā)生器讀入筆的局剖縱剖面圖；圖5(a)(b)是本實(shí)用新型控制器的電路原理圖。
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1參見圖3、4(a)本實(shí)施例中的讀入筆的圓形筆管(8)內(nèi)裝有一電磁式脈沖發(fā)生器，其具體結(jié)構(gòu)為筆頭上有一尖形指針，用以指示起點(diǎn)及終點(diǎn)位置，指針(7)的一側(cè)安裝有滾輪(1)，中間輪(2)及脈沖發(fā)生輪(3)組成的依次相互嚙合的齒輪系，脈沖輪的上方有一Ω形永磁體(4)，磁極如圖所示，在永磁體上繞有線圈(5)其兩端引出與控制器相連接的導(dǎo)線(9)(10)，用以輸出脈動(dòng)感生電動(dòng)勢(shì)。
另外在筆管(8)上還安裝有一個(gè)啟動(dòng)開關(guān)K1(6)，它的構(gòu)造是一個(gè)單開關(guān)，作用是啟動(dòng)控制器，則控制器控制計(jì)算器，使它按程序自動(dòng)計(jì)算。
當(dāng)尖形指針(7)沿所需測(cè)的曲線移動(dòng)時(shí)，滾輪(1)沿曲線滾動(dòng)，它帶動(dòng)中間輪(2)，中間輪(2)帶動(dòng)脈沖輪(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖輪為由導(dǎo)磁系數(shù)高的鐵質(zhì)所組成，由于齒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)引起磁通量變化，于是在線圈中產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，形成脈動(dòng)電信號(hào)。
設(shè)脈沖輪(3)的小齒輪齒數(shù)N1，大齒輪上的齒數(shù)為N2，則小輪轉(zhuǎn)過一齒，大輪上轉(zhuǎn)過的齒數(shù)為N2／N1＝K。由齒輪嚙合可知，即輪(1)每轉(zhuǎn)一齒，輪(3)通過磁鐵兩極的齒數(shù)為K齒，例如，輪(1)齒距為0.5mm，K＝5，則可在0.5mm內(nèi)得到5個(gè)脈動(dòng)信號(hào)，故精密度可達(dá)0.1mm。而且只要改變齒數(shù)比K，可得到不同的精度，但加工精度不要求很高，制造較容易。
本實(shí)施例中的控制器通過引出導(dǎo)線(9)、(10)與線圈(5)兩端相連，該控制器由脈沖信號(hào)處理系統(tǒng)及程序發(fā)生系統(tǒng)構(gòu)成。
從圖5中可以看到，該脈沖信號(hào)處理系統(tǒng)的電路為由線圈(5)的兩端的引出導(dǎo)線(9)、(10)，一端接地，另一端經(jīng)過一個(gè)二極管D1后與運(yùn)算放大器IC1的同端相連，電容C1一端與D1輸入端相連，另一端接地，IC1的輸出端與非門1輸入端相連，非門1的輸出端與非門2的輸入端相連，非門1內(nèi)部有施密特觸發(fā)器，非門2的輸出與三態(tài)門5的控制端相連，三態(tài)門5的兩個(gè)出／入端與電子計(jì)算器的
鍵的兩接點(diǎn)相連。電阻R1的一端與IC1的負(fù)極相連，其另一端與C1接地的一端相連，電阻R2的一端也與IC1的負(fù)極相連，其另一端則與IC1的輸出端連接，R2和R1使IC1形成比例放大器。它的工作原理如下當(dāng)齒輪M(1、2、3)轉(zhuǎn)動(dòng)一齒，在線圈(5)上可以產(chǎn)生交流脈動(dòng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過D1濾去負(fù)脈沖，正脈沖，經(jīng)過IC1放大后使非門1觸發(fā)，形成負(fù)脈沖。經(jīng)非門2后形成正脈沖使三態(tài)門5導(dǎo)通，這時(shí)計(jì)算器處于累加1態(tài)，于是計(jì)算器可以記錄下這個(gè)脈沖。當(dāng)齒輪M(1、2、3)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則可形成一串0101…的脈沖信號(hào)，于是計(jì)算器可記錄下轉(zhuǎn)過的齒數(shù)。
當(dāng)筆尖(1)指到等高線時(shí)，按動(dòng)筆上的啟動(dòng)開關(guān)K1，這時(shí)程序發(fā)生系統(tǒng)工作，依次操作計(jì)算器的以下按鍵，使計(jì)算器求斜邊長度，即山坡路程的實(shí)際長度。
所操作鍵的順序?yàn)?
停。
以上程序的具體說明如下Kin，1——將脈沖數(shù)據(jù)n存入常數(shù)存儲(chǔ)器1內(nèi)。
P1——調(diào)出P1內(nèi)存的計(jì)算斜邊長的公式。
ROM——將n代入P1內(nèi)存的公式中進(jìn)行計(jì)算。
M＋——將計(jì)算結(jié)果存入獨(dú)立存儲(chǔ)器中。
1＋＋0，——使計(jì)算器處于累加1狀態(tài)，並置數(shù)為0，即處于讀入態(tài)，等待新的數(shù)據(jù)輸入。
程序發(fā)生系統(tǒng)由脈沖順序發(fā)生器，程序電路，和啟動(dòng)停止電路組成。由時(shí)鐘電路IC2及二－十同步加法器IC3和四線－十六線譯碼器IC4，和反相器13－22構(gòu)成順序脈沖發(fā)生器。IC2的輸出端與IC3的輸入端相連，IC3的Q1、Q2、Q3、Q4輸出端分別與IC4的A0－A3輸入端對(duì)應(yīng)連接，IC4的輸出端Y－Y10分別與反相器13－22對(duì)應(yīng)連接。由計(jì)數(shù)器IC3對(duì)時(shí)鐘脈沖CP計(jì)數(shù)，IC3的輸出Q1、Q2、Q3、Q4代碼至譯碼器IC4的地址輸入端A0A1A2A3進(jìn)行譯碼，當(dāng)IC3的控制端K為1時(shí)，IC3功能被禁止，這時(shí)筆處于讀入態(tài)，當(dāng)按下K1時(shí)，A端瞬間為0電位，K端為0電位，這時(shí)IC3計(jì)數(shù)，IC4進(jìn)行譯碼，可在t1～t10依次獲得10路節(jié)拍脈沖。
上述程序電路是由反相器引出的t1、t3、t4、t5和t9分別與三態(tài)門6、8、9、10和12的控制端對(duì)應(yīng)相連，它們的I／O端分別與電子計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)的
、和
鍵的兩端相連接，而t1、t8兩線經(jīng)二極管D3、D4后並聯(lián)，之后與三態(tài)門7中控制端相連三態(tài)7的I／O端與鍵相連t7、t8兩線經(jīng)二極管D5、D6，后并聯(lián)，之后與三態(tài)門11控制端相連，三態(tài)門11的I／O端與
鍵相連，這一部份電路構(gòu)成程序電路。當(dāng)t1－t10依次輸出節(jié)拍脈沖，經(jīng)程序電路后，可依程序操作計(jì)算器運(yùn)行。
上述啟動(dòng)停止電路由啟動(dòng)開關(guān)K1(6)，反相門3、4，電容C2、C3、電阻R3、R4，二極管D2及三極管BG1和BG2等元件組成。
K1是安裝在筆上的啟動(dòng)開關(guān)(6)，電阻R3一端接電源正極，另一端與電容器C2與集電極相連的一端及反相門3的輸入端相連，C2的兩端分別與BG1的發(fā)射極及集電極相連，C2的與發(fā)射極相連接的一端與啟動(dòng)開關(guān)K1的一端相連，K1的另一端接地。反相門3的輸出端經(jīng)二極管D2后與反相門4的輸入端相連，反相門4的輸出端與IC3的控制端K相連。D2的輸出端也與電容C3一端相連，C3另一端接地，C3兩端與BG2的發(fā)射極和集電極分別相連，BG1及BG2兩基極並聯(lián)后，經(jīng)電阻R4與t10線相連。
在讀入態(tài)時(shí)，10線無輸出，BG1、BG2兩管不導(dǎo)通。這時(shí)門3輸入為1，輸出為O，門4輸出為1，因而IC3功能禁止。計(jì)算器可計(jì)入齒輪M轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖數(shù)。
當(dāng)按下啟動(dòng)開關(guān)K1(6)，C2充電，反相門4輸入為1，輸出為0，即K為0，IC3工作。計(jì)算器處于程序計(jì)算狀態(tài)，其結(jié)果儲(chǔ)存于M＋中，當(dāng)過程結(jié)束后，按下M＋鍵，則結(jié)果可顯示出來，當(dāng)10線輸出一個(gè)脈沖方波時(shí)，使BG1及BG2導(dǎo)通，則C2、C3放電。K為1，IC3停止計(jì)數(shù)同時(shí)復(fù)零，系統(tǒng)恢復(fù)到“讀入態(tài)”。
圖5電路中的元件如下。IC1為TL321IC2為NE555，時(shí)鐘頻率為20赫茲。IC3為T1161，IC4為1154，反向門1～4，13～22，為74LS14BG1、BG2為3DG201，三態(tài)門5～12為74LS126R1＝2KΩ，R2＝1MΩ，R3＝200KΩ，R4＝100KΩ，C1＝0.1μf C2＝5μf C3＝47μfD1～D2為2AP10線圈L阻抗800Ω本實(shí)施例中的計(jì)算器為BL－701G型電子計(jì)算器，也可以采用其它型號(hào)具有同等功能的計(jì)算器。
實(shí)施例2參見圖4(b)在本實(shí)施例2中的尖形指針(7)和由滾輪(1)、中間輪(2)及脈沖發(fā)生輪(3)組成的依次相互組合的齒輪系以及控制器和電子計(jì)算器均與實(shí)施例1相同。所不同的只是在脈沖發(fā)生輪(3)的大齒輪上面有一對(duì)動(dòng)靜彈片(11，12)，其中動(dòng)彈片(11)的末端恰與齒尖相接觸，形成動(dòng)接點(diǎn)，另一固定是靜彈片(12)形成靜接點(diǎn)。它們是一對(duì)電接點(diǎn)。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可形成間斷通電，形成一串電脈沖信號(hào)。
設(shè)滾輪(1)上齒輪的齒數(shù)為M1，脈沖發(fā)生輪(3)上小齒輪齒數(shù)為N21，大齒輪齒數(shù)為N3，則滾輪每滾過一齒可產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)為n＝ (N1)/(N2) ()/() (N3)/(N2)倒N1＝8齒，N2＝8齒，N3＝80齒，則求出n＝10，即滾輪(1)每滾過一齒，可產(chǎn)生10個(gè)脈沖，若齒距為0.3mm則精密度可達(dá)0.03mm。比現(xiàn)有技術(shù)中的量測(cè)輪的精度高，另外只需改變傳動(dòng)比，即可得到不同要求的精度。
綜上所述，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比不僅量測(cè)精度高，且能直接顯示出山坡路程，使用起來簡單方便，所得結(jié)果快速精確。
權(quán)利要求1.地圖用電子山坡路程儀，涉及一種以采用電脈沖方法為特征的自動(dòng)量測(cè)計(jì)算裝置，它具有一只裝有脈沖發(fā)生器的讀入筆和一個(gè)電子計(jì)算器，其特征是上述讀入筆通過導(dǎo)線與控制器相連接，控制器與電子計(jì)算器相連接，該控制器由脈沖信號(hào)處理系統(tǒng)及程序發(fā)生系統(tǒng)組成，前者至少包括一個(gè)方脈沖形成的電路及與之相連接的三態(tài)門，后者則由脈沖順序發(fā)生器，程序電路和啟動(dòng)停止電路構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的路程儀，其特征在于上述脈沖信號(hào)處理系統(tǒng)的電路為由上述脈沖發(fā)生器兩端引出導(dǎo)線(9、10)的一端接地，另一端經(jīng)過一個(gè)二級(jí)管D1與運(yùn)算，放大器IC1的同相端相連，電容C1與D1輸入端相連，另一端接地，IC1輸出端與非門1輸入端相連，其輸出端與非門2的輸入端相連，非門1內(nèi)部有施密特觸發(fā)器，非門2的輸出端與三態(tài)門5的控制端相連，三態(tài)門5的兩個(gè)出／入端與電子計(jì)算器的
鍵的兩個(gè)接點(diǎn)相連，電阻R1一端與IC1的負(fù)報(bào)連接，其另一端與C1接地的一端連接，R2一端也與IC1的負(fù)極相連，其另一端則與IC1的輸出端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的路程儀，其特征在于上述程序發(fā)生系統(tǒng)的脈沖順序發(fā)生器由時(shí)鐘電路IC2及二－－十同步加法器IC3和四線——十六線譯碼器IC1組成，IC2的輸出端與IC3的輸入端相連，IC3的Q1、Q2、Q3、Q4輸出端分別與IC4的A0－A3輸入端對(duì)應(yīng)連接，IC4的輸出端Y1－Y10分別與反相器13－22對(duì)應(yīng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的路程儀，其特征在于上述程序發(fā)生系統(tǒng)的程序電路是由上述反相器引出的t1、t3、t4、t5和t9分別與對(duì)應(yīng)的三態(tài)門6、8、9、10和12的控制端相連，它們的I／O端分別與電子計(jì)算器對(duì)應(yīng)的
和
鍵的兩端相連，而t2、t6兩線則是分別經(jīng)二極管D3、D4后並聯(lián)，再與三態(tài)門7的控制端相連，三態(tài)門7的I／O端與
鍵相連，t7、t8兩線經(jīng)二極管D5、D6后並聯(lián)，再與三態(tài)門11控制端相連，三態(tài)門11的I／O端與
鍵相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的路線儀，其特征在于上述程序發(fā)生系統(tǒng)的啟動(dòng)停止電路的啟動(dòng)開關(guān)K1安裝在筆管(8)上，K1的一端接地，另一端和C2與BG1的集電極相連，電阻R3一端接電源正極其另一端和電容器C2與集電極相連的一端及反相門3的輸入端相連，反相門3的輸出端經(jīng)二極管D2與反相門4的輸入端相連，反相門4的輸出與IC3的控制端K相連，D2的輸出端也與電容C3一端相連，C3另一端接地，C3兩端與BG2的發(fā)射極和集電極分別相連接，BG1及BG2兩基極並聯(lián)后，經(jīng)電阻R4與t10線相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的路程儀，其特征在于上述讀入筆的筆管(8)內(nèi)裝有的脈沖發(fā)生器，可以是非接觸式脈沖發(fā)生器如電磁式脈沖發(fā)生器，也可以是接觸式脈沖發(fā)生器，如機(jī)械式脈沖發(fā)生器。前者由相互嚙合的鐵齒輪系和繞有線圈(5)的永磁體(4)構(gòu)成，后者由相互嚙合的齒輪系和一對(duì)動(dòng)靜彈片(11、12)構(gòu)成。
專利摘要地圖用電子山坡路程儀屬于量測(cè)裝置，尤其是涉及一種以采用電脈沖方法為特征的自動(dòng)量測(cè)計(jì)算裝置，它包括以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)特征，具有一只裝有脈沖發(fā)生器的讀入筆和一個(gè)電子計(jì)算器，在它們之間連接有一個(gè)控制器，本實(shí)用新型克服了量測(cè)結(jié)果精度不高和僅限于量測(cè)曲線長度的缺陷，提供一種量測(cè)精度高、且能以量測(cè)長度為變量，通過上述控制器使電子計(jì)算器根據(jù)已知函數(shù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算的儀量，如直接量測(cè)、計(jì)算并顯示出地圖上山地兩點(diǎn)間的山坡路程。
文檔編號(hào)G01B7/02GK2039408SQ8820825
公開日1989年6月14日 申請(qǐng)日期1988年7月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月6日
發(fā)明者陳競余 申請(qǐng)人:陳競余