專利名稱：傾斜角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為傾斜角度傳感器，它能在重力場(chǎng)內(nèi)檢測(cè)出0～±90°范圍內(nèi)的傾斜角度，很適宜在建筑機(jī)械、機(jī)器人、醫(yī)療器械等裝置中使用。
隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，在建筑機(jī)械、機(jī)器人、醫(yī)療器械等設(shè)備中，要保證姿勢(shì)正確，重心穩(wěn)定，對(duì)傾斜角度進(jìn)行控制以及對(duì)危險(xiǎn)傾斜角度進(jìn)行報(bào)警，傾斜角度的檢測(cè)是不可缺少的。據(jù)資料報(bào)導(dǎo)，目前已研制出來(lái)的傾斜角度傳感器，有電位器型、差動(dòng)變壓器型、靜電電容型、伺服型若干形式。檢測(cè)精度有的達(dá)到“度”水平級(jí)，有的可達(dá)“秒”水平級(jí)。目前研究開發(fā)較為活躍的是利用液體系統(tǒng)的傾斜角度傳感器，所使用的液體有電介質(zhì)溶液、磁性流體、電解質(zhì)溶液等。參考文獻(xiàn)為(1)日刊“省力上自動(dòng)化”V。L18NO·9(1987)25～41頁(yè);(2)日刊“センサ技術(shù)”V。L7NO·4(1987)42～46頁(yè);(3)日刊“センサ技術(shù)”V。L7NO·3(1987)60～63頁(yè)。
但現(xiàn)有的傾斜角度傳感器，不同程度地存在著下述不足之處(1)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作工藝要求高。(2)、抗振動(dòng)特性不佳，使用環(huán)境要求高。(3)、對(duì)于利用液體系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)形式的傳感器，液體的表面張力、粘度對(duì)檢測(cè)精度、分辨率存在一定影響。
本發(fā)明旨在為用戶提供一種具有較好的抗沖擊、抗振動(dòng)，能適應(yīng)不同環(huán)境要求，可直接輸出與傾斜角度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的傾斜角度傳感器，以滿足用戶需要。本發(fā)明為一維傾斜角度傳感器，它沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用光電變換直接輸出與傾斜角度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。


圖1為本發(fā)明傾斜角度傳感器的原理示意圖。圖2和圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為兩相交直線狀滑道板傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，該種結(jié)構(gòu)的傳感器僅用于對(duì)危險(xiǎn)傾斜角度進(jìn)行報(bào)警的場(chǎng)合。以下結(jié)合附圖來(lái)敘述本發(fā)明的原理。
在圖1中，(2)為小球，(3)為滑道板，該滑道板的滑道是圓弧形狀的，是一個(gè)大于半個(gè)圓周的圓弧狀滑道板。圓弧形狀大于半個(gè)圓周是為了保證能檢測(cè)出0～±90°的傾斜角度量程。小球(2)置于這個(gè)滑道板上，當(dāng)傾斜時(shí)，小球(2)沿滑道板(3)滾動(dòng)并停留在某一位置。小球(2)的背后，對(duì)稱地安置兩個(gè)受光元件(1)，光源(4)正面照射在小球(2)上。隨著傾斜角度的不同，小球(2)在兩個(gè)受光元件(1)上的投影狀態(tài)不同，兩個(gè)受光元件的輸出信號(hào)大小也將隨之變化，比較兩個(gè)受光元件的輸出信號(hào)大小，便獲得了與傾斜角度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，電信號(hào)的極性用來(lái)判斷傾斜方向。
圖2和圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，它是一維傾斜角度傳感器。圖2中的(3)為滑道板，滑道是圓弧形狀的，它相當(dāng)于在一塊具有一定厚度的矩形板上挖去大半個(gè)圓，如圖1中的(3)所示。(8)為兩塊透明擋板，一前一后地?fù)踉诨腊?3)的兩端，(7)為蓋板，(5)為傳感器支架，(6)為發(fā)光元件，固定在傳感器支架(5)上，安放在一塊透明擋板的外側(cè)，要求該發(fā)光元件發(fā)出的光線以平行光線為佳。(1)為兩個(gè)受光元件，亦固定在傳感器支架(5)上，安放在另一塊透明擋板的外側(cè)，以光電池為佳。小球(2)在滑道板(3)上及兩塊透明擋板(8)之內(nèi)可自由滾動(dòng)，小球的直徑應(yīng)略小于滑道板的厚度。小球(2)也可以是小圓柱體，以其柱面在滑道板上滾動(dòng)。發(fā)光元件(6)發(fā)出的光線被小球或小圓柱體(2)擋住一部分后射到兩個(gè)受光元件(1)上，由于兩個(gè)受光元件是對(duì)稱放置，無(wú)傾斜時(shí)，兩個(gè)受光元件(1)受到光照情況一樣，故兩個(gè)受光元件的輸出信號(hào)之差為零。傾斜時(shí)，小球或小圓柱體(2)在圓弧狀滑道板(3)上滾動(dòng)后停留在某個(gè)位置，改變了兩個(gè)受光元件(1)的光照情況，故兩個(gè)受光元件的輸出信號(hào)之差不為零，根據(jù)兩個(gè)受光元件輸出信號(hào)差值的大小和極性，即可得到傾斜角度的大小和傾斜方向。
若僅對(duì)某個(gè)危險(xiǎn)傾斜角度θ進(jìn)行越限報(bào)警，那么只要把滑道板的形狀改變?yōu)閮上嘟恢本€狀即可，如圖4中的(9)所示的那樣。兩相交直線相交于(A)點(diǎn)，且與水平線的夾角均為θ，小球或小圓柱體(2)平時(shí)停留在(A)處，此時(shí)兩受光元件(1)的輸出信號(hào)之差為零，只有當(dāng)傾斜角度大于θ之后，小球或小圓柱體(2)才會(huì)離開(A)點(diǎn)，引起兩個(gè)受光元件(1)輸出信號(hào)之差不為零，該信號(hào)便可用作傾斜角度超過(guò)θ的報(bào)警信號(hào)。
本發(fā)明傳感器支架(5)的形狀以及蓋板(7)、透明擋板(8)如何與支架(5)固連的方法(螺釘緊固或粘合劑粘結(jié)緊固)并不重要，當(dāng)然發(fā)光元件(6)及受光元件(1)的裝配工藝應(yīng)有所講究。
權(quán)利要求
1.以小球隨傾斜角度變化而改變位置的一維傾斜角度傳感器，它具有支架(5)、發(fā)光元件(6)、受光元件(1)、蓋板(7)、透明擋板(8)幾個(gè)部分，其特征在于它還具有小球(2)和滑道板(3)，并將小球(2)置于滑道板(3)上。
2.如權(quán)利要求1所述的傾斜角度傳感器，其特征在于滑道板(3)的滑道既可以是圓弧形狀的，亦可以是與水平線相交為θ角的兩段相交直線。
3.如權(quán)利要求1所述的傾斜角度傳感器，其特征在于置于滑道板(3)上的小球(2)亦可為小圓柱體。
全文摘要
本發(fā)明為一維傾斜角度傳感器，它集小球、滑道板、發(fā)光元件、受光元件等部件為一體。隨著傾斜角度的不同，小球在滑道板上滾動(dòng)后停留的位置不同，改變了小球在對(duì)稱安放的兩個(gè)受光元件上的投影狀態(tài)，從而改變了兩個(gè)受光元件輸出信號(hào)的差值；根據(jù)差值的大小和極性便可得到傾斜角度的大小和傾斜方向。只需改變滑道板的形狀，便可改型為僅對(duì)危險(xiǎn)傾斜角度進(jìn)行越限報(bào)警的傳感器。本發(fā)明在建筑機(jī)械、機(jī)器人、醫(yī)療器械中將得到廣泛地應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01C9/10GK1030640SQ88105719
公開日1989年1月25日 申請(qǐng)日期1988年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月26日
發(fā)明者黃智偉, 李富英 申請(qǐng)人:衡陽(yáng)市電子研究所