專利名稱：測(cè)繪儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)繪儀器，具體地，涉及一種光機(jī)電一體化的測(cè)繪儀器。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)代測(cè)繪儀器主要包括全站儀、電子經(jīng)緯儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀和全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,簡(jiǎn)稱GPS)，其均為光機(jī)電一體化產(chǎn)品。光機(jī)電一體化測(cè)繪儀器的電源能連續(xù)工作一個(gè)工作日(8 10小時(shí))是其主要技術(shù)指標(biāo)。測(cè)繪儀器不僅用于國(guó)家等級(jí)測(cè)量，還廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量。由于測(cè)量工作基本上在野外進(jìn)行，故測(cè)繪儀器應(yīng)盡量做到體積小、重量輕、攜帶方便，因而通常采用鎳氫或鋰充電電池組作為儀器電源。然而，充電電池組的電源能量十分有限，為解決這個(gè)問題，除盡量改進(jìn)設(shè)計(jì)以減小儀器耗電量外，通常每臺(tái)儀器配備兩塊充電電池組，考慮到有的野外測(cè)量環(huán)境沒有充電條件，有時(shí)儀器還要配備堿性電池模塊。 現(xiàn)有技術(shù)方案中利用標(biāo)準(zhǔn)民用供電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓(220V/110V)對(duì)充電電池組充電以滿足測(cè)繪儀器的用電需求，至少存在如下缺點(diǎn) 1.充電電池組供電時(shí)間短，以及充電地點(diǎn)與測(cè)繪地點(diǎn)分離使得充電電池充電時(shí)測(cè)繪儀器無法工作，不利于測(cè)繪儀器連續(xù)工作。 2.通過使用昂貴的鋰電池或增加充電電池組數(shù)量來增加充電電池組的供電時(shí)間，增加成本及測(cè)繪儀器的重量。 3.利用充電電池組及標(biāo)準(zhǔn)電壓對(duì)其充電，不利于環(huán)保節(jié)能。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的第一目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)繪儀器中供電時(shí)間短、供電成本高、及供電方式的環(huán)保節(jié)能效果差的缺陷，提出一種供電時(shí)間長(zhǎng)、供電成本低、及環(huán)保節(jié)能效果好的測(cè)繪儀器。 本實(shí)用新型的第二目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)繪儀器中供電時(shí)間短及供電方式的節(jié)能效果差的缺陷，提出一種供電時(shí)間長(zhǎng)及節(jié)能效果好的測(cè)繪儀器。 為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本實(shí)用新型提供了一種測(cè)繪儀器，包括一儀器主機(jī)及一
光伏電池，光伏電池的輸出端連接儀器主機(jī)的電源輸入端為儀器主機(jī)供電。 為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本實(shí)用新型提供了一種測(cè)繪儀器，包括一儀器主機(jī)、一充
電電池、一光伏電池及一充電電路，光伏電池的輸出端通過充電電路連接儀器主機(jī)的電源
輸入端為儀器主機(jī)供電，光伏電池的輸出端還通過充電電路連接充電電池，充電電池連接
儀器主機(jī)為儀器主機(jī)供電。 本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施例通過利用該光伏電池為該儀器主機(jī)供電，避免了現(xiàn)有技術(shù)中僅利用充電電池組為測(cè)繪儀器供電而帶來的缺陷，不僅能長(zhǎng)時(shí)間為該儀器主機(jī)供電，有利于測(cè)繪儀器持續(xù)工作，還具有節(jié)能的效果。 下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器的第一實(shí)施例方框圖2為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器的第二實(shí)施例方框圖3為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器中充電電路的實(shí)施例電路圖4為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器中光伏電池固定位置的第一實(shí)施例
圖5為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器中光伏電池固定位置的第二實(shí)施例
圖6為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器中光伏電池固定位置的第三實(shí)施例
附圖標(biāo)記說明
示意圖示意圖示意圖,
1-6-變壓器端子14-充電電路18-充電電池C1-C3-電容VD1-VD2- 二極管
12-光伏電池16-儀器主機(jī)R1-R6-電阻Tl-變壓器DC-電源
13-輸出線
Ns-變壓器的反饋線圈VT1-VT2-開關(guān)電源管Np-變壓器的初級(jí)線圈Nb-變壓器的初級(jí)線圈
具體實(shí)施例 圖1為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器的第一實(shí)施例方框圖。如圖1所示，本實(shí)施例包括光伏電池12及儀器主機(jī)16，光伏電池12的輸出端連接儀器主機(jī)16的電源輸入端為儀器主機(jī)16供電。這樣，當(dāng)測(cè)繪儀器在野外工作時(shí)，光伏電池12就可以直接為儀器主機(jī)16供電，且光伏電池12獲得電源能量不受儀器主機(jī)16工作狀態(tài)的限制。 本實(shí)施例利用光伏電池12為儀器主機(jī)16供電，避免了現(xiàn)有技術(shù)中僅利用充電電池組為測(cè)繪儀器供電而帶來的缺陷，不僅能長(zhǎng)時(shí)間為該儀器主機(jī)16供電，而且充電地點(diǎn)與儀器主機(jī)16的工作地點(diǎn)一致，有利于測(cè)繪儀器持續(xù)工作，還降低供電成本低，以及具有環(huán)保節(jié)能的效果。 圖2為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器的第二實(shí)施例方框圖。本實(shí)施例包括光伏電池12、充電電路14、儀器主機(jī)16及為該儀器主機(jī)16供電的充電電池18，光伏電池12的輸出端連接充電電路14的輸入端，充電電路14的輸出端連接儀器主機(jī)16的電源輸入端為儀器主機(jī)16供電，光伏電池12通過充電電路14連接充電電池18，充電電池18連接儀器主機(jī)16為儀器主機(jī)16供電。 光伏電池12為硅材質(zhì)或薄膜材質(zhì)。充電電路14用于防止充電電池18過度充電及光伏電池12過度放電以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)功能。根據(jù)測(cè)繪儀器常規(guī)的工作電壓7. 2V，本實(shí)施例中，光伏電池12的輸出電壓設(shè)計(jì)為9伏特-12伏特，峰值功率設(shè)計(jì)為10瓦特；充電電路14的輸出電壓設(shè)計(jì)為9伏特，輸出電流設(shè)計(jì)為0. 6安培。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解光伏電池12及充電電路14的工作特性，如輸出電壓、
輸出電流及功率等，可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需要而更改，不局限于上述數(shù)值。 本實(shí)施例中，利用光伏電池12通過充電電路14分別為儀器主機(jī)16及充電電池18
供電，避免了現(xiàn)有技術(shù)中僅利用充電電池組為測(cè)繪儀器供電而帶來的缺陷，不僅能長(zhǎng)時(shí)間
為該儀器主機(jī)16供電，有利于測(cè)繪儀器持續(xù)工作，還能達(dá)到節(jié)能的效果。 圖3為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器中充電電路的實(shí)施例電路圖，如圖3所示，充電電路為電池V (或者儀器主機(jī))充電，其包括電源DC、電容Cl-C3、電阻Rl-R6、開關(guān)電源管VT1-VT2、二極管VD1-VD2及變壓器Tl。該變壓器Tl包括變壓器初級(jí)線圈Np、反饋線圈Nb及變壓器次級(jí)線圈Ns。 上述元件的連接關(guān)系如下電源DC的負(fù)極連接電容Cl的負(fù)極并接地；電源DC的正極連接電容C1的正極、電阻R1及R2的一端以及變壓器初級(jí)線圈Np的第一端子1 ;電阻Rl及R2的另一端以及變壓器初級(jí)線圈Np的第二端子2分別連接開關(guān)電源管VT2的集電極、開關(guān)電源管VT1的集電極及開關(guān)電源管VT1的集電極；開關(guān)電源管VT2的集電極還連接開關(guān)電源管VT1的基極并通過電阻R3及電容C2的串聯(lián)電路連接至反饋線圈Nb的第一端子3 ;開關(guān)電源管VT1-VT2的發(fā)射極接地；開關(guān)電源管VT2的基極通過電阻R4接地并連接二極管VD2的正極；反饋線圈Nb的第二端子4接地；變壓器次級(jí)線圈Ns的第一端子6連接二極管VD1的正極；二極管VD1的負(fù)極連接電阻R5的一端、電容C3的正極及電池V的正極；變壓器次級(jí)線圈Ns的第二端子5、電容C3的負(fù)極及電池V的負(fù)極接地；電阻R5的另一端連接二極管VD2的陰極并通過電阻R6接地。上述各個(gè)變壓器線圈的端子可統(tǒng)稱為變壓器端子。 圖3所示的充電電路的工作原理簡(jiǎn)述如下加上電源DC后，電流經(jīng)電阻R1流向開關(guān)電源管VT1的基極以使開關(guān)電源管VT1導(dǎo)通后，變壓器初級(jí)線圈Np就加上輸入直流電壓。開關(guān)電源管VTl集電極電流在變壓器初級(jí)線圈Np中線性增長(zhǎng)，使開關(guān)電源管VT1得到基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓。該正反饋電壓使開關(guān)電源管VT1飽和導(dǎo)通，變壓器T1通過變壓器初級(jí)線圈Np儲(chǔ)存磁能。同時(shí)，電容C2充電，隨著電容C2充電電壓的增高，開關(guān)電源管VT1的基極電位逐漸變低。當(dāng)開關(guān)電源管VT1的基極電流變化不能滿足其繼續(xù)飽和時(shí)，開關(guān)電源管VT1退出飽和區(qū)進(jìn)入放大區(qū)。開關(guān)電源管VT1的集電極電流由放大狀態(tài)前的最大值下降，產(chǎn)生反饋線圈Nb第一端3及第二端4分別為負(fù)、正的感應(yīng)電壓，使開關(guān)電源管VT1的基極電流減小。開關(guān)電源管VT1的集電極電流隨之減小，使開關(guān)電源管VT1迅速截止。變壓器Tl儲(chǔ)存的能量提供給次級(jí)線圈Ns，次級(jí)線圈Ns產(chǎn)生的第二端子5及第一端子6的電壓分別為負(fù)、正的電壓經(jīng)二極管VD1整流濾波后，在電容C3上得到直流電壓以給電池V充電。在開關(guān)電源管VT1截止時(shí)，電源DC和反饋線圈Nb感應(yīng)的第一端子3及第二端子4分別為負(fù)及正的電壓又經(jīng)電阻R1、R3給電容C2反向充電，逐漸提高開關(guān)電源管VT1的基極電位，使開關(guān)電源管VT1重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，充電電路就這樣重復(fù)振蕩下去。 該充電電路以開關(guān)電源管VT2為核心組成限壓電路，以保護(hù)電池V不被過充電，其充電限制電壓為8. 4V。在電池V的充電過程中，電池V的電壓逐漸上升，當(dāng)充電電壓大于8. 4V時(shí)，經(jīng)分壓后二極管VD2導(dǎo)通以減小開關(guān)電源管VT1的基極電流，從而減小了開關(guān)電源管VT1的集電極電流，達(dá)到了限制輸出電壓的作用。這時(shí)，充電電路停止了對(duì)電池V的大電流充電，用小電流將電池V的電壓維持在8. 4V。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，該充電電路是以開關(guān)電源管VT1為核心組成自激式振蕩電路，電源DC、開關(guān)電源管VT1、電容C2、變壓器T 1組成的電路即可滿足為電池V充電的功能，其他的元件及其之間的連接關(guān)系的作用為使充電電路的工作狀態(tài)更佳而設(shè)置，可根據(jù)實(shí)際需要而設(shè)計(jì)。由電源DC、開關(guān)電源管VT1、電容C2、變壓器Tl組成的電路的連接關(guān)系為電源DC的負(fù)極接地；電源DC的正極連接電容C2的正極、開關(guān)電源管VT1的集電極及基極，以及變壓器初級(jí)線圈Np的第一端子1 ;開關(guān)電源管VT1的發(fā)射極接地；變壓器初級(jí)線圈
Np的第二端子2連接開關(guān)電源管VT1的集電極；電容C2的陰極連接反饋線圈Nb的第一端 子3 ;反饋線圈Nb的第二端子4接地；變壓器次級(jí)線圈Ns的第一端子6及第二端子5分別 連接電池V的正極及負(fù)極。 圖4-圖6分別為本實(shí)用新型測(cè)繪儀器中光伏電池固定位置的第一、第二及第三實(shí) 施例示意圖。 如圖4所示，光伏電池12，如太陽能電池片，固定的位置為儀器主機(jī)的提把和左、 右蓋板。本實(shí)施例中該光伏電池12采用薄膜材質(zhì)，如塑料，且固定的方式采用粘貼的方式。 在具體操作時(shí)，為了適于光伏電池12的粘貼，需將上述三個(gè)部件，即儀器主機(jī)的提把和左、 右蓋板，設(shè)計(jì)為平面且平面的尺寸適合光伏電池12的尺寸。同時(shí)，需加工預(yù)留孔位，以適應(yīng) 充電電源導(dǎo)線的連接，粘接使用環(huán)氧AB膠水。 考慮到圖4中光伏電池12粘貼的位置有限，實(shí)際應(yīng)用中，可能出現(xiàn)上述三個(gè)部位 的光伏電池12的供電不能滿足儀器使用要求的情況，故，采用面積較大的光伏電池12。如 圖5所示，設(shè)計(jì)一個(gè)固定在儀器主機(jī)提把上的支架，并將光伏電池12，如太陽能電池片，固 定在該支架上，相應(yīng)地，光伏電池12通過輸出線13將電能輸出至內(nèi)置在測(cè)繪儀器的充電電 路，以通過充電電路為儀器主機(jī)及充電電池供電。 通常，為測(cè)繪儀器配備兩塊充電電池，一塊電池置于包裝箱內(nèi)以作為備用電池。如 圖6所示，在包裝箱上表面粘貼光伏電池12，如太陽能電池片，并在包裝箱內(nèi)加裝充電電 路，使得該粘貼的光伏電池12可以通過該加裝的充電電路為備用電池供電，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)為備 用電池充電的功能。 通過以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解，光伏電池12固定在儀器主機(jī)的位置、 光伏電池12的數(shù)量及光伏電池12固定的方式可以根據(jù)實(shí)際需要選擇，并不局限于上述的 方式。此外，圖4-圖6中僅以全站儀作為示例，本發(fā)明可以適用于其它的光機(jī)電一體化的 測(cè)繪儀器，如電子經(jīng)緯儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀和GPS等。 最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡 管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以 對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和 范圍。
權(quán)利要求一種測(cè)繪儀器，包括一儀器主機(jī)，其特征在于，所述測(cè)繪儀器還包括一光伏電池，所述光伏電池的輸出端連接所述儀器主機(jī)的電源輸入端為所述儀器主機(jī)供電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)繪儀器，其特征在于，其還包括一充電電路，所述光伏電池的輸出端通過所述充電電路連接所述儀器主機(jī)的電源輸入端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)繪儀器，其特征在于，其還包括一充電電池，所述光伏電池的輸出端還通過所述充電電路連接所述充電電池，所述充電電池連接所述儀器主機(jī)為所述儀器主機(jī)供電。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的測(cè)繪儀器，其特征在于，所述充電電路包括一電源、一開關(guān)電源管、一電容及一變壓器；所述電源的負(fù)極接地，所述電源的正極連接所述電容的正極、所述開關(guān)電源管的集電極及基極，以及所述變壓器的初級(jí)線圈的第一端子；所述開關(guān)電源管的發(fā)射極接地；所述變壓器的初級(jí)線圈的第二端子連接所述開關(guān)電源管的集電極；所述電容的陰極連接所述變壓器的反饋線圈的第一端子；所述變壓器的反饋線圈的第二端子接地；所述變壓器的次級(jí)線圈的第一端子及第二端子輸出供電電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的測(cè)繪儀器，其特征在于，所述充電電路包括一電源、第一電容、第二電容、第三電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第一開關(guān)電源管、第二開關(guān)電源管、第一二極管、第二二極管及一變壓器；所述電源的負(fù)極連接所述第一電容的負(fù)極并接地；所述電源的正極連接所述第一電容的正極、第一電阻及第二電阻的一端以及所述變壓器的初級(jí)線圈的第一端子；所述第一、第二電阻的另一端以及所述變壓器的初級(jí)線圈的第二端子分別連接所述第二開關(guān)電源管的集電極、第一開關(guān)電源管的集電極及第一開關(guān)電源管的集電極；所述第二開關(guān)電源管的集電極還連接所述第一開關(guān)電源管的基極并通過所述第三電阻及第二電容的串聯(lián)電路連接所述變壓器的反饋線圈的第一端子；所述第一及第二開關(guān)電源管的發(fā)射極接地；所述第二開關(guān)電源管的基極通過所述第四電阻接地并連接所述第二二極管的正極；所述變壓器的反饋線圈的第二端子接地；所述變壓器的次級(jí)線圈的第一端子連接所述第一二極管的正極；所述第一二極管的負(fù)極連接所述第五電阻的一端、第三電容的正極；所述變壓器的次級(jí)線圈的第二端子與第三電容的負(fù)極均接地；所述第五電阻的另一端連接所述第二二極管的陰極并通過所述第六電阻接地；所述第三電容的正極及負(fù)極輸出供電電壓。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)繪儀器，其特征在于，所述光伏電池為硅材質(zhì)或薄膜材質(zhì)。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)繪儀器，其特征在于，所述光伏電池的輸出電壓為9伏特至12伏特，所述光伏電池的峰值功率為10瓦特；所述充電電路的輸出電壓為9伏特，所述充電電路的輸出電流為0. 6安培。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)繪儀器，其特征在于，所述光伏電池固定在所述儀器主機(jī)的提把、所述儀器主機(jī)的左蓋板、所述儀器主機(jī)的右蓋板、一連接所述儀器主機(jī)的提把的支架，或者用于放置所述充電電池的包裝箱上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)繪儀器，其特征在于，所述固定方式為粘貼。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測(cè)繪儀器，包括儀器主機(jī)及光伏電池，該光伏電池的輸出端連接該儀器主機(jī)的電源輸入端為該儀器主機(jī)供電。本實(shí)用新型不僅能長(zhǎng)時(shí)間為該儀器主機(jī)供電，有利于測(cè)繪儀器持續(xù)工作，還具有節(jié)能的效果。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201476788SQ20092016568
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者劉德斌, 邢亞蘭, 郭寶珠, 闕江 申請(qǐng)人:北京博飛儀器股份有限公司