專(zhuān)利名稱(chēng)：一種二維傾角傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種用于姿態(tài)監(jiān)測(cè)和控制的二維傾角傳感器。
背景技術(shù)：
傾角傳感器是一種用于姿態(tài)監(jiān)測(cè)和控制的傳感器，在衛(wèi)星、導(dǎo)彈、坦克、火炮、飛機(jī)、汽車(chē)、艦船、地質(zhì)石油勘探、建筑施工、機(jī)器人的陸地和水下作業(yè)等各種軍事及民用領(lǐng)域有極為廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的傾角傳感器大都只能檢測(cè)一維的角度變化，并且尺寸較大，不適用于對(duì)體積和重量有一定限制的領(lǐng)域。在能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)二維角度變化的傾角傳感器中，單建華等提出了一種硅微機(jī)械兩維傾角傳感器芯片及制作方法，并向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)了發(fā)明專(zhuān)利，申請(qǐng)?zhí)朇N200610098136。該硅微機(jī)械兩維傾角傳感器由一個(gè)可動(dòng)的蝶形質(zhì)量塊、成“十”字型結(jié)構(gòu)的四個(gè)硅應(yīng)變梁以及具有過(guò)載限位保護(hù)功能的硼硅玻璃襯底構(gòu)成。該傳感器芯片能同時(shí)檢測(cè)出繞X和Y兩個(gè)方向的傾角變化。每個(gè)單晶硅應(yīng)變梁在敏感位置布置兩個(gè)壓阻敏感電阻，對(duì)應(yīng)兩個(gè)梁上的四個(gè)敏感電阻構(gòu)成全橋輸出，檢測(cè)傾角變化。但是上述傳感器需要采用半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)行制作，工藝復(fù)雜，成本高昂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制出一種制作工藝更簡(jiǎn)單、成本更低的二維傾角傳感器。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種二維傾角傳感器，所述傳感器包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；所述質(zhì)量塊為均勻質(zhì)地的中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，具有一定厚度，居中開(kāi)設(shè)形成一個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及一個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的蝶形空腔結(jié)構(gòu)，所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu)互相連通，并且所述兩個(gè)空腔的中心點(diǎn)與所述質(zhì)量塊的中心點(diǎn)重合設(shè)置；所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)與所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)連通后形成L1、L 2、L3、L4四個(gè)相對(duì)于所述質(zhì)量塊中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布的區(qū)段；所述的壓敏電阻R1、R2布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段LI底面的兩端，壓敏電阻R3、R4布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L2底面的兩端，壓敏電阻R5、R6布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L3底面的兩端，壓敏電阻R7、R8布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L4底面的兩端；所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)封裝可流動(dòng)的液體；壓敏電阻Rl、R2、R3、R4組成一個(gè)全橋電路，檢測(cè)繞Y方向的傾角，壓敏電阻R5、R6、R7、R8組成另一個(gè)全橋電路，檢測(cè)繞X方向的傾角；所述電極設(shè)置在所述基板與所述質(zhì)量塊相對(duì)的面上并分別與壓敏電阻電連接，把電信號(hào)傳到外圍電路。進(jìn)一步地，所述的蝶形空腔的形狀不限制于具有方形棱角。進(jìn)一步地，所述外圍電路設(shè)置在所述基板上。進(jìn)一步地，所述基板為印刷電路板。進(jìn)一步地，所述質(zhì)量塊的材質(zhì)為塑料。進(jìn)一步地，所述可流動(dòng)的液體為水或者液態(tài)金屬。本發(fā)明的有益效果是:利用具有液體空腔的質(zhì)量塊和壓敏電阻測(cè)量二維傾角，制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。


圖1是本發(fā)明二維傾角傳感器結(jié)構(gòu)側(cè)視示意 圖2是本發(fā)明二維傾角傳感器結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖中，I為基板，2為質(zhì)量塊，3為電極，4為空腔(包括“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu))。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1、2對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步解釋:
本發(fā)明的二維傾角傳感器，包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；所述質(zhì)量塊為均勻質(zhì)地的中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，具有一定厚度，居中開(kāi)設(shè)形成一個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及一個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的蝶形空腔結(jié)構(gòu)，所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu)互相連通，并且所述兩個(gè)空腔的中心點(diǎn)與所述質(zhì)量塊的中心點(diǎn)重合設(shè)置；所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)與所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)連通后形成L1、L 2、L3、L4四個(gè)相對(duì)于所述質(zhì)量塊中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布的區(qū)段；所述的壓敏電阻R1、R2布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段LI底面的兩端，壓敏電阻R3、R4布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L2底面的兩端，壓敏電阻R5、R6布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L3底面的兩端，壓敏電阻R7、R8布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L4底面的兩端；所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)封裝可流動(dòng)的液體；壓敏電阻R1、R2、R3、R4組成一個(gè)全橋電路，檢測(cè)繞Y方向的傾角，壓敏電阻R5、R6、R7、R8組成另一個(gè)全橋電路，檢測(cè)繞X方向的傾角；所述電極設(shè)置在所述基板與所述質(zhì)量塊相對(duì)的面上并分別與壓敏電阻電連接，把電信號(hào)傳到外圍電路。所述的蝶形空腔的形狀不限制于具有方形棱角，比如利于液體流動(dòng)的圓角。所述外圍電路設(shè)置在所述基板上。所述基板為印刷電路板，便于設(shè)置電極和外圍電路。所述基板不限于說(shuō)明書(shū)附圖所示的方形結(jié)構(gòu)，可以為其他任何中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。所述質(zhì)量塊的材質(zhì)為塑料，但是不限于塑料。所述質(zhì)量塊不限于說(shuō)明書(shū)附圖所示的方形結(jié)構(gòu)，可以為其他任何中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。所述可流動(dòng)的液體為水或者液態(tài)金屬，或者其他可流動(dòng)物質(zhì)，液體體積約為空腔結(jié)構(gòu)容積的1/2至2/3。當(dāng)本發(fā)明的傳感器相對(duì)于水平面具有傾角時(shí)，液體流動(dòng)導(dǎo)致質(zhì)量塊偏重，相應(yīng)的壓敏電阻輸出電信號(hào)至外圍電路，由外圍電路計(jì)算得出傳感器傾角。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的二維傾角傳感器進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明實(shí)施例及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種二維傾角傳感器，所述傳感器包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；其特征在于: 所述質(zhì)量塊為均勻質(zhì)地的中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，具有一定厚度，居中開(kāi)設(shè)形成一個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及一個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的蝶形空腔結(jié)構(gòu)，所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu)互相連通，并且所述兩個(gè)空腔的中心點(diǎn)與所述質(zhì)量塊的中心點(diǎn)重合設(shè)置； 所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)與所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)連通后形成L1、L 2、L3、L4四個(gè)相對(duì)于所述質(zhì)量塊中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)分布的區(qū)段； 所述的壓敏電阻R1、R2布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段LI底面的兩端，壓敏電阻R3、R4布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L2底面的兩端，壓敏電阻R5、R6布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L3底面的兩端，壓敏電阻R7、R8布置在所述質(zhì)量塊區(qū)段L4底面的兩端； 所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及所述蝶形空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)封裝可流動(dòng)的液體； 壓敏電阻Rl、R2、R3、R4組成一個(gè)全橋電路，檢測(cè)繞Y方向的傾角，壓敏電阻R5、R6、R7、R8組成另一個(gè)全橋電路，檢測(cè)繞X方向的傾角； 所述電極設(shè)置在所述基板與所述質(zhì)量塊相對(duì)的面上并分別與壓敏電阻電連接，把電信號(hào)傳到外圍電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征是，所述的蝶形空腔的形狀不限制于具有方形棱角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征在于，所述外圍電路設(shè)置在所述基板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征在于，所述基板為印刷電路板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征在于，所述質(zhì)量塊的材質(zhì)為塑料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅微機(jī)械兩維傾角傳感器，其特征在于，所述可流動(dòng)的液體為水或者液態(tài)金屬。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二維傾角傳感器，所述傳感器包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；所述傳感器包括基板，電極，質(zhì)量塊，壓敏電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，外圍電路；質(zhì)量塊為均勻質(zhì)地的中心對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，具有一定厚度，居中開(kāi)設(shè)形成一個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的“十”字型空腔結(jié)構(gòu)以及一個(gè)呈中心對(duì)稱(chēng)的蝶形空腔結(jié)構(gòu)，所述“十”字型空腔結(jié)構(gòu)和蝶形空腔結(jié)構(gòu)互相連通，并且所述兩個(gè)空腔的中心點(diǎn)與所述質(zhì)量塊的中心點(diǎn)重合設(shè)置。本發(fā)明利用具有液體空腔的質(zhì)量塊和壓敏電阻測(cè)量二維傾角，制作工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。
文檔編號(hào)B81B7/02GK103159161SQ201310108930
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者周維杭 申請(qǐng)人:江蘇久祥汽車(chē)電器集團(tuán)有限公司