专利名称：电子罗盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的电子罗盘。
指针显示式罗盘的发明和使用应追溯到指南针的发明，已有上千年的历史，早期的罗盘(指南针)使用时误差较大，并且没有磁偏角的校正。近代为了航海的需要，人们在不断地改进罗盘。1837年英国海军专门成立了一个罗盘委员会，从而研制出了现代罗盘(现在常用罗盘的式样)，但在航海中使用，精度仍不够，并且在颠簸中使用不稳定。本世纪初美国的爱尔默.斯彼瑞(ElmerSperry)和德国的发明家赫门(HermannAnshutz－Kampfe)几乎同时研制出了迥转罗盘，即陀螺仪，它不仅精度高，而且由于内部容器充满液体可以吸收任何振动和摇摆。
目前除了航天、航海等方面需要高精度的罗盘或陀螺仪外，普通使用的罗盘仍是上世纪研制出来的基本样式和结构，它的重量和体积都较大，并且在使用和测量时受到一些限制。例如地质和勘测部门最常用的八角罗盘，在野外测量－记录－测量中，一个人使用极不方便，并且效率很低。另外这种罗盘在测量较高的下层面产状时，便无能为力。最近研制出来的立体罗盘，虽能在测量倾向的同时测量倾角，但其它方面的限制仍然存在。
本实用新型的目的在于提供一种新型的电子罗盘，其特点是重量轻，体积小，倾向倾角同时数字显式，并且与笔连用，外表美观，另外还能以数字显示的方式进行磁偏角的校正。以及作为计时手表用。由于它体积小，只需一只手操作，并与笔合为一体，解决了测量与记录之间的矛盾，不仅使用方便，而且可以大大地提高效率。
本实用新型电子罗盘的目的是通过改进罗盘的结构，即把用刻度盘显示方向改为直接数字显示方向。这种罗盘包括外壳、编码磁针盘、测角器、水平仪、光电或电磁传感器、二进制计数器、予置计数器、数字控制电路及液晶显示器、石英振荡器、多档开关、控制键、钮扣电池、书写笔。
本实用新型电子罗盘通过以下技术方案实施。
测量方向装置的方案一是用光电效应和二进制编码的原理来实现的。把磁针固定在一园盘上，在园盘上按二进制九位码的顺序开一系列光窗，在磁针盘的园心上、下都装有顶针，磁针盘上方沿半径方向装有九个发光二极管，对应发光二极管的位置，在磁针盘下方装有一排组成九位码的九个掩膜刻槽的光敏二极管。发光二极管发出的光通过编码光窗被光敏二极管接收并转变成二进制九位码信号。由于光窗和磁针都安装在同一个可转动的盘上，并且每一度方向上的编码光窗就代表相应的方位度数，因此，磁针所指的方向，通过编码光窗就可反映出来，光通过光窗被光敏器接收，为“1”；无光窗，光敏器没有接收，则为“0”。
光窗编码是按十进制来对应二进制编码的，即在园盘代表1度的第一位码位置上刻一光窗，编码为000000001；在2度的第二位码位置上刻光窗，编码为000000010；在3度的第一、二位码位置上刻一光窗，编码为000000011，以此类推，在359度方向刻光窗，编码为101101000；在360度即0度方向刻光窗编码为000000000。这样，本测量方向装置是把磁针盘、编码光窗和光电传感有机的合拼成三位一体，每个光敏器代表一位码，并接一条信号引线，因此整个信号引线只有九条，并将这些信号引线接二进制计数器。
另一方案是用电磁感应的原理来实现的。磁针上、下都被顶针顶托，在磁针的下面装一片状掩膜刻槽的磁敏晶体管，永磁性的磁针转动所指的方向，可被磁敏晶体管接收并转为脉冲信号。由于磁敏晶体管是七十年代新产品，其磁敏感应强度比霍尔元件高出两个数量级，因此可以满足地磁场的分辨精度要求。
本实用新型中的测角是通过在罗盘一端安装一可上、下转动的测角板以及装在转轴和连杆上的光电传感器来实现的。测角板可转动180，在测角板上半部中间有一方位孔，在测角板的中部装有一八位码的编码光窗转轴片，转轴片上的光窗是按二进制七位码对应十进制倾角为90变化的位置来排列的。但在地质测量中还有上层面和下层面测量的问题，因此在对应的位置上有两个90的范围，使整个编码光窗的排列呈半环形。刻有光窗的转轴片是夹装在连杆感应装置中间的，连杆左侧护板内沿半径方向装有八个微型发光二极管；在连杆右侧护板内对应的位置上装有一排八个掩膜刻槽的光敏二极管，这样，测角板转动就带动转轴片，当相应某倾角度数的二进制编码光窗对着发光和光敏二极管处，就记录了所测的倾角。由于测角板和编码光窗是绕转轴对称转动，则半环中上一个90的编码光窗代表下层面的测量度数，而下一个90的编码光窗代表上层面的测量度数。还由于十进制90的二进制编码只需要七位码就足够了，因此编码光窗中的第八位码是用于上、下层面测量时自动识别倾向的，即在上层面的测量时，第八位码均为“0”状态，在下层面的测量时，第八位码均为“1”状态，第八位码为“1”状态的脉冲信号使控制线路自动将方向测量中的倾向度数加180。
本实用新型的上、下层面测量时自动识别倾向的信号是由予置计数器来实现的。在予置计数器中予先设定两个初始倾向值0和180，当测角器中的编码光窗第八位码为“0”时，由二进制计算器输出的倾向度数与0相加(即为原数)，如第八位码为“1”，则倾向度数与180相加，从而调整了倾向。另外还以360为模，当倾向度数等于或超过360时，则减去360。
本实用新型的磁偏校正是由予置计数器和控制开关以及触发器来实现的。它是由控制键经触发器来动态调整予置计数器中的予置初始倾向值，控制开关键发出脉冲信号使予置初始倾向值一一递增，或者一一递减，从而使磁偏角校正，修改后的初始倾向值保留在予置计数器中，直到下一次校正。
控制开关键是由多档开关和测量键校正键组合而成，其中多档开关有四档，第一档“关”状态(除石英振荡器和CL102以外的器件和电路)；第二档是接通触发器的方位和倾角测量线路，第三档是接通触发器的初值加法校正线路，即动态加法调整予置初始倾角值，第四档是接通触发器的初值减法校正线路。当开关推到第二档时，整个方位和倾角测量电路还没有完全接通，只有按下测量键，触发器的测量电路才完全导通，进入工作状态，并且隐消掉由石英－振荡器控制在显示器上的时间显示，这时显示器显示出的是倾角和倾向(方位)度数，在磁针盘还在贯性摆动时，则后来的倾向度数串行隐消前面显示的度数。当松开测量键，锁存器在显示器上锁存的最后状态的倾向和倾角度数。如果不再按测量键，则被锁存的倾向和倾角度数在显示器上锁存30秒，30秒后，石英振荡器控制的时间数字自动串行隐消掉锁存的倾向和倾角度数。当开关推到第三档，初始加法值校正电路接通，这时每按一下磁偏校正键，两个予置初始倾向值同时增加1，当其中一值增加到最大值时(359)，再按校正键，该值返回到最小值(0)。当开关推到第四档，初始减法值校正电路接通，这时每按一下磁偏校正键，两个予置初始倾向值同时减少1，当其中一值减小到最小值时(0)，再按校正键，该值返回到359。
本实用新型中除了编码光窗，二进制计算器，予置计算器以及控制键外，后一部分信号处理，如十进制计算，锁存、译码驱动和晶液显示均可由CL组合集成电路来实现。
图1.电子罗盘正面示意图。其中.1.外壳.2.多档开关.3.测量键.4.磁偏校正键.5.水平仪.6.液晶显示器.7.连杆.8.测角板.9.方位孔.10.书写笔尖。
图2.电子罗盘外壳揭开正面示意图.其中.11编码磁针盘.12编码光窗.13计数器.14线路板.15触发器.16CL组合集成电路.17转轴片.18石英振荡器.19钮扣电池.20书写笔。
图3.电子罗盘测面示意图.其中21.测角器护板。
图4.测角器放大示意图.其中.22编码光窗。
图5.电子罗盘编码光窗示意图。
图6.电子罗盘组合框图。
图7.CL组合集成电路逻辑图。
以下结合
本实用新型的一个实例。
见图1和图3.电子罗盘外壳由塑料制成，主体部份为长方形，在多档开关以下缩小呈笔形。图1.图3设计基本上与实物同大。在外壳的前端为测角器7.8，上端为液晶显示器6，在中间园形传感器的外壳上装有一水平仪5，在水平仪下端并排有测量键3和磁偏校正键4，在两键下端为多档开关2，末端是书写笔杆和笔尖10。
电子罗盘在不测量时，显示器显示时间数字，即为电子表，在地质测量时，先把多档开关2推到第三档，按动磁偏校正键，这时时间数字自动隐消，从而进行磁偏校正，校正后把多档开关打回第二档，然后右手握住笔杆上部，大拇指放在测量键3附近，将电子罗盘前端的测角板8紧贴岩石层层面，上、下转动倾角器转轴21和左右旋动测角板，让水平仪5中的水泡居中，再按下测量键3，这时显示器显示出倾向和倾角(串行显示)，待稳定后松开测量键3，则显示器上保存着最后的倾向和倾角度数，保留时间为30秒，然后被时间数字串行隐消，测量时不管是上层面还是下层面都会由测角器自动控制，反映在显示器上，由于只用右手操作电子罗盘，左手则可拿记录薄，测量－记录很方便，测量数字在短时间内忘记时，还可查看显示器。
测量方位时，将电子罗盘测角板8旋转垂直连杆，然后将罗盘抬到平齐眼睛视线，书写笔尖10朝脸部，目光经水平仪5表面，对准测角板上方位孔9的一半，然后对准所测目标，按动测量键，就可得到方位度数。
权利要求1.一种由液晶显示数字的电子罗盘，它包括外壳、磁针盘、测角器、水平仪、光电或电磁传感器、二进制计数器、予置计数器、数字控制电路及液晶显示器、石英振荡器、多档开关、钮扣电池、书写笔，其特征在于是把磁针固定在一园盘上，在园盘上按二进制九位码的顺序开一系列光窗，在磁针盘的园心上、下都装有顶针，磁针盘上方沿半径方向装有九个发光二极管，对应发光二极管的位置，在磁针盘下方装有一排组成九位码的九个掩膜刻槽的光敏二极管。
2.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于电磁传感器的磁针上、下都被顶针顶托，在磁针的下面装一片状掩膜刻槽的磁敏晶体管。
3.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于是在罗盘一端安装一可上、下转动的测角板以及装在转轴和连杆上的光电传感器来实现的，测角板可转动180，在测角板上半部中间有一方位孔，在测角板的中部装有一八位码的编码光窗转轴片。
4.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于光窗编码是按十进制来对应二进制编码的，即在园盘代表1度的第一位码位置上刻一光窗，编码为000000001；在2度的第二位码位置上刻光窗，编码为000000010；在3度的第一、二位码位置上刻一光窗，编码为000000011，以此类推，在359度方向刻光窗，编码为101101000；在360度即0度方向刻光窗编码为000000000，每个光敏器代表一位码，并接一条信号引线，因此整个信号引线只有九条，并将这些信号引线接二进制计数器。
5.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于多档开关有四档，第一档是“关”状态(除石英振荡器和CL102以外的器件和电路)；第二档是接通触发器的方位和倾角测量线路，第三档是接通触发器的初值加法校正线路，第四档是接通触发器的初值减法校正线路。
6.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于控制信号传感、光电编码、识别倾角、初始值校正以及最终显示各过程的线路板上装有二进制计数器、予置计数器、CL组合集成电路，触发器以及对应的测量键和磁偏校正键。
7.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于磁偏校正是由予置计数器和控制开关以及触发器来实现的。
8.根据权利要求1所述的电子罗盘，其特征在于控制时间数字的石英振荡器与CL组合集成电路相连接。
专利摘要一种由液晶显示数字的电子罗盘，它包括外壳，磁针编码盘，测角器，水平仪，光敏或磁敏传感器，发光二极管，数字控制电路，液晶显示器，测量键，钮扣电池，书写笔。它的方向测量传感系统是把磁针固定在一圆盘上，在圆盘上按二进制九位码的顺序开一系列光窗，在磁针盘的圆心上、下都装有顶针。磁针盘上方沿半径方向装有九个发光二极管，对应发光二极管的位置，在磁针盘下方装有一排组成九位码的九个掩膜刻槽的光敏二极管，它的测脚传感系统是一可上、下转动的测角板以及装在转轴和连杆上的光电传感器，测角板可转动180°，在测角板上半部中间有一方位孔，在测角板的中部装有一八位码的编码光窗转轴片。
文档编号G01C17/00GK2031086SQ8820225
公开日1989年1月18日 申请日期1988年5月23日 优先权日1988年5月23日
发明者杨晓松, 谭敏 申请人:谭敏, 杨晓松