Teodolity elektroniczne

Obecnie można wyróżnić co najmniej trzy zasadnicze metody elektronicznych pomiarów kątów:

1. Metoda kodowa

2. Metoda inkrementalna

3. Metoda dynamiczna ( czasowa )

Metoda kodowa

Kodowy system pomiaru kątów- tarcza z kodem dwójkowym. Tarcza kodowa składa się z pól jasnych i ciemnych. Pierwsza tarcza po jednym polu jasnym i ciemnym. Na 12 ścieżce ilość pól wynosi 4096, a pola mają po 10^cc. Teodolit zbudowany jest kolejno z :diod luminescencyjnych emitujących światło w podczerwieni, przesłony szczelinowej powiązanej z osią celową lunety na grubość najmniejszej ścieżki tarczy kodowej, z tarczy kodowej, przesłony otworowej, fotodetektora, rejestratora i dekodera.

Metoda impulsowa inklementarna

W metodzie inklementarnej stosowany jest krąg podziałowy z jedną ścieżką zawierającą Nr równych interwałów oraz czytnik impulsów. Tarcza i czytnik impulsów tworzą impulsowy przetwornik kąta. W przetworniku ścieżka kręgu podziałowego zawiera tyle półprzezroczystych, które są radialnie skierowane oraz są oddzielone od siebie polami nieprzeźroczystymi o takiej samej odległości. Dla takiej tarczy rozdzielczość będzie definiowana: d = 400^g /Nr , w nowych instrumentach Nr wynosi 20000.

Zakładamy że na masce naniesiony jest odcinek takiej samej ścieżki inkrementalnej jak na tarczy T który zawiera ok. 200 interwałów „jasno- ciemnych”. Tarcza podziałowa obraca się wraz z alidadą, natomiast czytnik na stałe jest związany ze spodarką instrumentu. Podczas obrotu alidady części każdego interwału „jasne ciemne” tarczy pod identycznym interwałem maski powoduje okresową modulację równoległej wiązki światła przechodzącej przez tarczę i maskę M. Powstający w ten sposób sygnał optyczny wzbudza w fotodetektorze w przybliżeniu sinusoidalny prąd elektryczny. Pojawiający się na wyjściu z fotodetektora sygnał elektryczny jest najpierw wzmocniony a następnie przekształcony w układzie KP na przebieg prostokątny. Przebieg ten jest poddawany różniczkowaniu w wyniku którego ze wznoszących się krawędzi prostokątów tworzone są impulsy szpilkowe, które są zliczane przez licznik.

Zwiększenie rozdzielczości odczytów zgrubnych jest możliwe poprzez k- krotne powiększenie częstotliwości napięcia U_f sygnału wychodzącego z fotodetektora. Wtedy jednemu pełnemu przejściu inkrementu tarczy pod interwałem „jasne ciemne” maski generuje w układzie K-P , K-impulsów szpilkowych o rozdzielczości: d₁=d / K.

Metoda dynamiczna (czasowa)

W metodzie dynamicznej zastosowano impulsową tarczę wirującą oraz dwa czytniki fotoelektryczne, które określają położenie ramion mierzonego kąta. Tarczę impulsową stanowi krąg szklany z naniesioną ścieżką kołową zawierającą N=1024 interwały podziałowe.

Wariant I : Interwały, ścieżki utworzone są ze skierowanych radialnie rysek odbijających światło (pola lustrzane) i przerw nie odbijających (pola matowe) o takiej samej szerokości.

Wariant II : Ścieżka składa się z rysek przeźroczystych i odstępów nieprzeźroczystych o tej samej wielkości.

Pomiar kąta przy użyciu metody czasowej.

W przetworniku kąta czytnik P sprzężony jest ze spodarką teodolitu i wyznacza stały kierunek początkowy P lewego ramienia kąta, natomiast czytnik K związany jest z alidadą i wyznacza kierunek K ruchomego prawego ramienia kąta. Tarcza impulsowa wiruje dookoła swej osi z częstotliwością f_o kontrolowaną przez mikroprocesor. Przesuwająca się nad szczelinami S_p i S_k odpowiednich czytników ścieżka tarczy T_c pełni funkcję modulatora światła, który wytwarza dwa ciągi sygnałów świetlnych o interwałach odpowiadających geometrycznym interwałom ścieżki. Sygnały świetlne wzbudzają w odpowiednich fotodetektorach napięcia U_fp i U_fk w przybliżeniu sinusoidalne , które są przekształcane na przebiegi prostkątne w funkcji czasu. Pomiar kąta metodą dynamiczną polega na zliczaniu liczby Nα całkowitych okresów T_o i dokładny pomiar reszty ΔT_o.