專利名稱：鋼球自由下滾式電子坡度測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測量器材，特別是一種當鋼球從一定長度的光滑滾道滾下時，其運動
時間與滾道的傾斜程度成一定關(guān)系，能方便、精確測量坡度的鋼球自由下滾式電子坡度測
背景技術(shù)：
在工程上我們經(jīng)常需要測量坡度，但目前市場上的坡度測量儀器要么測量精度不高，要么測量過程和計算繁瑣，還沒有一個比較理想的產(chǎn)品能夠滿足工程測量上的這一需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這一問題，本發(fā)明提供一種鋼球自由下滾式電子坡度測量儀，能讓使用
者方便、精確測量坡度。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 鋼球自由下滾式電子坡度測量儀主要由滾道、上端頭、下端頭、鋼球、液晶顯示器、微型電磁鐵、行程開關(guān)、控制柜等構(gòu)成，所述滾道是內(nèi)表面光滑的鋼質(zhì)滾道，所述滾道的內(nèi)表面直徑與所述鋼球相配，所述滾道將所述下端頭和所述上端頭連接起來，所述滾道的中心軸線與所述下端頭的底面和所述上端頭的底面平行，所述控制柜內(nèi)有直流電源、計時器、微處理器及相關(guān)電氣元件，所述微型電磁鐵和所述行程開關(guān)通過導線與所述控制柜內(nèi)的計時器連接，所述液晶顯示器通過導線與所述控制柜內(nèi)的微處理器連接。測量時將所述鋼球自由下滾式電子坡度測量儀平行順著坡度安放在被測的坡度上，將所述下端頭朝向坡度的下方，將所述上端頭朝向坡度的上方，此時所述鋼球位于所述滾道的上方，并由所述微型電磁鐵阻止而靜止。測量開始時，按下鋼球自由下滾式電子坡度測量儀的開關(guān)，接著按下所述微型電磁鐵的控制按鈕，此時所述微型電磁鐵吸合，放開被阻止的所述鋼球，所述鋼球沿著所述滾道開始滾下，與此同時所述控制柜內(nèi)的計時器開始計時，所述鋼球越滾越快，直到碰到所述下端頭而停止，與此同時所述鋼球壓迫所述行程開關(guān)而使所述行程開關(guān)動作，從而使計時器計時結(jié)束，由于所述鋼球在所述滾道上的運動距離是一定的，所述鋼球在所述滾道上的運動時間由計時器所測定，根據(jù)力學知識，在不計摩擦阻力和空氣阻力情況下，所述鋼球在所述滾道上的運動時間與所述滾道的傾斜程度，即被測的坡度有一定關(guān)系，通過所述控制柜內(nèi)的微處理器的運算將被測坡度的數(shù)值在所述液晶顯示器上顯示。測量結(jié)束后，將本儀器的所述下端頭慢慢抬起，使所述鋼球慢慢滾向所述上端頭，按下所述微型電磁鐵的控制按鈕，使所述微型電磁鐵松開，使所述鋼球被所述微型電磁鐵阻止而靜止。為了既能讓操作者清楚看到所述鋼球的運動情況，又保持所述滾道內(nèi)表面的干凈，可在所述滾道上安裝透明的有機玻璃。
本發(fā)明的有益效果是 當人們在測量坡度時，使用所述鋼球自由下滾式電子坡度測量儀構(gòu)造新穎、安放
3快速、使用方便，從使用的所述鋼球自由下滾式電子坡度測量儀上可以很清楚看到所述鋼球的運動情況，并可以很方便、直觀地從所述的顯示器上讀出被測坡度。所述鋼球自由下滾式電子坡度測量儀構(gòu)造簡單、結(jié)構(gòu)合理實用、操作方便、測量快速、測量精度高。


下面結(jié)合本發(fā)明的圖形進一步說明 圖1是所述鋼球自由下滾式電子坡度測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是所述鋼球自由下滾式電子坡度測量儀的原理圖。 圖1中，l.液晶顯示器，2.控制柜，3.上端頭，4.鋼球，5.行程開關(guān)，6.下端頭，7.滾道，8.微型電磁鐵。 如圖2所示，設一質(zhì)量為m的物體從靜止時開始從光滑的滾道上滾下，記重力加速度為g，記斜面的傾角為P ，記物體受到的重力為F，記重力分解成平行于斜面向下的力F1，記重力分解成垂直于斜面向下的力F2，記物體從靜止開始運動的加速度為a，記物體從靜止開始運動，經(jīng)過長度為S的行程花去的時間為t，不計摩擦阻力和空氣阻力，從力學知識得， F = mg，
Fl = mgsinP ，
F2 = mgcosP，a = Fl/m = (mgsin P )/m = gsin P ， S = at2/2， a = 2S/t2， gsinP = 2S/t2， P = arcsin(2S/(gt2))， 由此可知，只要測得S和t，就可以從上式計算得到斜面的傾角13 。
具體實施例方式
如圖l，所述鋼球自由下滾式電子坡度測量儀主要由滾道(7)、上端頭(3)、下端頭(6)、鋼球(4)、液晶顯示器(1)、微型電磁鐵(8)、行程開關(guān)(5)、控制柜(2)等構(gòu)成，所述滾道(7)將所述下端頭(6)和所述上端頭(3)連接起來，所述控制柜(2)內(nèi)有直流電源、計時器、微處理器及相關(guān)電氣元件，測量時將所述鋼球自由下滾式電子坡度測量儀平行順著坡度安放在被測的坡度上，將所述下端頭(6)朝向坡度的下方，將所述上端頭(3)朝向坡度的上方，此時所述鋼球(4)位于所述滾道(7)的上方，并由所述微型電磁鐵(8)阻止而靜止，測量開始時，按下鋼球自由下滾式電子坡度測量儀的開關(guān)，接著按下所述微型電磁鐵(8)的控制按鈕，此時所述微型電磁鐵(8)吸合，放開被阻止的所述鋼球(4)，所述鋼球(4)沿著所述滾道(7)從靜止開始滾下，與此同時所述控制柜(2)內(nèi)的計時器開始計時，所述鋼球(4)不停下滾，越滾越快，直到碰到所述下端頭(6)而停止，與此同時所述鋼球(4)由于壓迫所述行程開關(guān)(5)而使所述行程開關(guān)(5)動作，從而使計時器停止計時，由于所述鋼球(4)在所述滾道(7)上的行程是一定的，而所述鋼球(4)在所述滾道(7)上的運動時間由計時器所測定，又由于所述鋼球(4)在所述滾道(7)上的運動時間與所述滾道的傾斜程度，即被測的坡度有一定關(guān)系，通過所述控制柜(2)內(nèi)的微處理器的運算將被測坡度的數(shù)值在所述液晶顯示器(1)上顯示。 考慮到被測坡度較小時，所述鋼球(4)從靜止開始的運動較困難，從而影響儀器
的精度，可在設計和制造時將所述滾道(7)的中心軸線與所述下端頭(6)的底面和所述上
端頭(3)的底面的連接線成一個角度，在實際測量計算時減去這個角度即可。 考慮到摩擦阻力和空氣阻力，除提高所述滾道(7)的表面粗糙度以盡量降低摩擦
阻力外，儀器出廠前可通過調(diào)節(jié)所述控制柜(2)內(nèi)的微處理器的運算程序來修正誤差，使
儀器的精度更高。
權(quán)利要求
一種鋼球自由下滾式電子坡度測量儀，主要由滾道、上端頭、下端頭、鋼球、液晶顯示器、微型電磁鐵、行程開關(guān)、控制柜等構(gòu)成，其特征是所述鋼球(4)與所述滾道(7)的內(nèi)表面相配套，所述滾道(7)兩端連接所述上端頭(3)和所述下端頭(6)，所述控制柜(2)與所述上端頭(3)的外側(cè)連接，所述微型電磁鐵(8)位于所述上端頭(3)的上端內(nèi)側(cè)，所述行程開關(guān)(5)位于所述下端頭(6)的上端內(nèi)側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及測量器材，鋼球自由下滾式電子坡度測量儀主要由滾道、上端頭、下端頭、鋼球、液晶顯示器、微型電磁鐵、行程開關(guān)、控制柜等構(gòu)成，測量開始時，按下鋼球自由下滾式電子坡度測量儀的開關(guān)，接著按下所述微型電磁鐵的控制按鈕，此時所述微型電磁鐵吸合，放開被阻止的所述鋼球，所述鋼球沿著所述滾道從靜止開始滾下，與此同時所述控制柜內(nèi)的計時器開始計時，所述鋼球不停下滾，越滾越快，直到碰到所述下端頭而停止，此時所述鋼球由于壓迫所述行程開關(guān)而使計時器計時結(jié)束，通過所述控制柜內(nèi)的微處理器的運算將被測坡度的數(shù)值在所述液晶顯示器上顯示。
文檔編號G01C9/10GK101769738SQ20091026670
公開日2010年7月7日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者方虹, 楊紹榮, 趙永建 申請人:金華職業(yè)技術(shù)學院