謝紫薇
目前泥瓦匠師傅一般使用水平尺,通過看氣泡是否居中來判斷線或面是否水平。由于工作環境中泥沙、灰塵較多,加上師傅用帶泥水的手觸摸,水平尺常常被弄得模糊,致使測量準確度不高。除此之外,水平尺受壓、防摔性能差,易發生形變,這些都將直接影響工程質量的好壞。
由此,我設計并制作出一種三維電子水平測試儀。使用時不僅準確度高、可見度清晰,而且測量效果好。
一、發明原理
三維電子水平測試儀由長方體鋁盒、旋轉器、塑料刻度尺、刻度盤、水平氣泡、指南針、掛鉤等組成。如圖1。
圖中,長方體鋁盒(17)之間由旋轉器(16)連接,鋁盒側面鑲嵌著能旋轉的刻度尺(18)和固定的刻度盤(19),在刻度尺上端安裝掛鉤(20),旋轉器上安裝指南針(14)。在指南針與旋轉器的正中央鑲嵌水平氣泡(15)。
鋁盒表面分別安裝開關(1)、左調節點(2) 、黃燈(3)、綠燈(4)、紅燈(5)、紫燈(6)、紅燈(7)、綠燈(8)、黃燈(9)、右調節點(10);內部安裝電池盒(11)、磁鐵(12)、八支水銀開關;再在鋁盒的兩端分別安裝激光燈(13)。
圖2為裝置電路圖,當右邊高時,K3和K5接通,K2和K4斷開,此時僅LED1接通,即只有紅燈(5)和(7)發光。當左邊高時,K2和K4接通,K3和K5斷開,此時僅LED3接通,即只有黃燈(3)和(9)發光。處于水平時,K2、K3、K4、K5全部閉合,LED1、LED2、LED3、LED4全部接通,即紅、綠、黃、紫燈四燈同時發光,水平氣泡居中。
二、問題探究
(1)將本尺旋轉到同一直線上或合攏,放在被測線條上,再閉合K1,觀察燈是否發光。
若只是紅燈亮,則紅燈那端高,若只是黃燈亮,則黃燈那端高;若紅、綠、黃三燈同時亮,則被測的這條線是水平的。還可將兩支激光燈點亮,測量任意長度的直線是否水平。
(2)旋轉本尺,任意改變AB、CD兩尺間的夾角,然后放在被測物表面上,閉合K1,觀察燈是否發光。
若只是紅燈亮,則紅燈那邊高;若只是黃燈亮,則黃燈那邊高;若紅、綠、黃三燈同時亮,則被測平面是水平的。將兩支激光燈點亮,可測出任意寬的平面是否水平。
(3)AB和CD不動,只旋轉EF,在旋轉過程中只要EF與AB和CD確定的平面垂直時,紫燈也亮,即七只燈均發光,則EF這條線與水平是垂直的。(指導老師:張仁義 祁向中)