一種固體擺電容式傾角傳感器的制造方法
【專利摘要】該實(shí)用新型涉及一種固體擺電容式傾角傳感器，包括支架（1）、擺桿（2）、電容傳感器（3）、測(cè)量電路（4）；擺桿（2）懸掛在支架（1）上端，且能左右自由擺動(dòng)；電容傳感器（3）包括移動(dòng)電極（3-1）、固定電極I（3-2）和固定電極II（3-3），移動(dòng)電極（3-1）與固定電極I（3-2）、固定電極II（3-3）形成一對(duì)差動(dòng)電容；擺桿（2）的下端固定移動(dòng)電極（3-1），同時(shí)移動(dòng)電極（3-1）用作擺錘；當(dāng)支架（1）的底座水平時(shí)，移動(dòng)電極（3-1）與固定電極I（3-2）、固定電極II（3-3）的兩個(gè)差動(dòng)電容大小相等，當(dāng)?shù)鬃鶅A斜時(shí)，差動(dòng)電容一個(gè)增大，一個(gè)減小，經(jīng)過(guò)處理電路獲得與傾角相關(guān)的電壓輸出。
【專利說(shuō)明】一種固體擺電容式傾角傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械、儀表、制造和實(shí)驗(yàn)研究等，特別是一種擺式電容傾角測(cè)量領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]常用的水平儀種類有框式水平儀、鉗工水平儀及合象水平儀，它們都是以水準(zhǔn)器作為測(cè)量和讀數(shù)元件。水準(zhǔn)器是一種密封的玻璃管，管內(nèi)裝有粘滯系數(shù)較小的液體，并留有小氣泡，根據(jù)氣泡的位置來(lái)判斷水平儀是否水平。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是，受溫度影響、讀數(shù)不準(zhǔn)確，且不能確定傾斜的具體角度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決常用水平檢測(cè)儀的不足，設(shè)計(jì)一種固體擺傾角傳感器。該實(shí)用新型包括支架(I)、擺桿(2)、電容傳感器(3)、測(cè)量電路(4);擺桿(2)通過(guò)鉸鏈懸掛在支架(I)上端，且能左右自由擺動(dòng)；電容傳感器(3)包括移動(dòng)電極(3-1)、固定電極I (3-2)和固定電極
II(3-3);擺桿(2)的下端固定移動(dòng)電極(3-1)，同時(shí)移動(dòng)電極(3-1)用作擺錘。移動(dòng)電極(3-1)、固定電極I (3-2)和固定電極II (3-3)由圓弧形金屬板制成；固定電極I (3_2)和固定電極II (3-3)放置在同一平面上，且在同一圓周上，彼此相互隔離；移動(dòng)電極(3-1)的一半與固定電極I (3-2)相對(duì)形成一個(gè)電容,移動(dòng)電極(3-1)的另一半與固定電極II (3-3)相對(duì)形成另一個(gè)電容；移動(dòng)電極(3-1)與固定電極I (3-2)、固定電極II (3-3)形成一對(duì)差動(dòng)電容。擺桿(2)為絕緣材料制成的細(xì)桿。測(cè)量電路(4)由比較器Al、比較器A2、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、電阻Rl和R2、二極管VDl和VD2組成。
[0004]該實(shí)用新型的有益效果是將常規(guī)水平儀電子化與數(shù)字化，便于自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1為實(shí)用新型機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為測(cè)量電路原理圖；
[0006]圖1?2中，I為支架、2為擺桿、3為電容傳感器、4為量電路，3-1移動(dòng)電極、3-2為固定電極1、3_3為固定電極II。

【具體實(shí)施方式】
[0007]實(shí)用新型包括支架(I)、擺桿(2)、電容傳感器(3)、測(cè)量電路(4);擺桿(2)通過(guò)鉸鏈懸掛在支架(I)上端，且能左右自由擺動(dòng)；電容傳感器(3 )包括移動(dòng)電極(3-1)、固定電極I (3-2)和固定電極II (3-3);擺桿(2)的下端固定移動(dòng)電極(3-1)，同時(shí)移動(dòng)電極(3-1)用作擺錘。移動(dòng)電極(3-1)、固定電極I (3-2)和固定電極II (3-3)由圓弧形金屬板制成；固定電極I (3-2)和固定電極II (3-3)放置在同一平面上,且在同一圓周上,彼此相互隔離；移動(dòng)電極(3-1)的一半與固定電極I (3-2)相對(duì)形成一個(gè)電容Cl,移動(dòng)電極(3-1)的另一半與固定電極II (3-3)相對(duì)形成另一個(gè)電容C2 ;移動(dòng)電極(3-1)與固定電極I (3-2)、固定電極II (3-3)形成一對(duì)差動(dòng)電容。擺桿(2)為絕緣材料制成的細(xì)桿。測(cè)量電路(4)由比較器Al、比較器A2、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、電阻Rl和R2、二極管VDl和VD2組成。
[0008]當(dāng)支架(I)的底座水平時(shí)，移動(dòng)電極(3-1)與固定電極I (3-2)、固定電極II (3-3)的兩個(gè)差動(dòng)電容大小相等，即C1=C2 ;當(dāng)?shù)鬃蜃髢A斜時(shí)，電容Cl增大，C2減??；反之，電容Cl減小，C2增大，經(jīng)過(guò)測(cè)量電路(4)獲得與傾角相應(yīng)的直流電壓輸出。
[0009]本實(shí)施例中，由圖2可知，比較器Al和比較器A2的輸出端分別連接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的觸發(fā)兩個(gè)輸入端，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端Rl和R2，Rl和R2分別再連接到Cl和C2，由F點(diǎn)和G點(diǎn)分別再連接到比較器Al和比較器A2的輸入端，比較器Al和A2的另一輸入端連接在一起接參考電壓Ue ;二極管VDl與Rl并聯(lián)，二極管VD2與R2并聯(lián)。參考電壓Us略低于電源電壓。
[0010]設(shè)電源接通時(shí)，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端A為高電位，輸出端B為低電位，因此，A點(diǎn)通過(guò)電阻Rl對(duì)Cl充電，直到F點(diǎn)的電位等于參考電壓Uk時(shí)，使比較器Al產(chǎn)生一脈沖，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，則A點(diǎn)的呈低電位，B點(diǎn)呈高電位。此時(shí)F點(diǎn)的電位Ue經(jīng)二極管VDl迅速放電至零，同時(shí)B點(diǎn)高電位經(jīng)電阻R2向電容C2充電，當(dāng)G點(diǎn)的電位充至Uk時(shí)，比較器A2產(chǎn)生一脈沖，使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)，則A點(diǎn)呈高電位，B點(diǎn)呈低電位。如此重復(fù)上述過(guò)程，則在雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出端A、B兩點(diǎn)分別產(chǎn)生寬度受Cl、C2調(diào)制的方波脈沖。當(dāng)C1=C2時(shí)，A和B兩點(diǎn)的波形寬度相等，Uab為電源電壓的一半；當(dāng)C1>C2時(shí)，Cl充電時(shí)間長(zhǎng)大于C2充電時(shí)間，A點(diǎn)的脈沖寬度大于B點(diǎn)的脈沖寬度，Uab增大；反之，當(dāng)C1〈C2時(shí)，Uab減小。即Uab為與電容Cl和C2相關(guān)的電壓輸出，即與傳感器傾角相關(guān)的電壓。
【權(quán)利要求】
1.一種固體擺電容式傾角傳感器，其特征包括支架(I)、擺桿(2)、電容傳感器(3)、測(cè)量電路(4 );擺桿(2 )通過(guò)鉸鏈懸掛在支架(I)上端，且能左右自由擺動(dòng)；電容傳感器(3 )包括移動(dòng)電極(3-1)、固定電極I (3-2)和固定電極II (3-3);擺桿(2)的下端固定移動(dòng)電極(3-1)，同時(shí)移動(dòng)電極(3-1)用作擺錘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體擺電容式傾角傳感器，其特征是移動(dòng)電極(3-1)、固定電極I (3-2)和固定電極II (3-3)由圓弧形金屬板制成；固定電極I (3-2)和固定電極II (3-3)放置在同一平面上，且在同一圓周上，彼此相互隔離；移動(dòng)電極(3-1)的一半與固定電極I (3-2)相對(duì)形成一個(gè)電容,移動(dòng)電極(3-1)的另一半與固定電極II (3-3)相對(duì)形成另一個(gè)電容；移動(dòng)電極(3-1)與固定電極I (3-2)、固定電極II (3-3)形成一對(duì)差動(dòng)電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體擺電容式傾角傳感器，其特征是擺桿(2)為絕緣材料制成的細(xì)桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體擺電容式傾角傳感器，其特征是測(cè)量電路(4)由比較器Al和A2、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、電阻Rl和R2、二極管VDl和VD2組成。
【文檔編號(hào)】G01C9/12GK204115724SQ201420651357
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】孔永紅 申請(qǐng)人:湖南科技學(xué)院