專利名稱：一種傾斜角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為一種傾斜角度測(cè)量傳感器，屬電子技術(shù)。使用這種傳感器能夠在重力場(chǎng)內(nèi)檢測(cè)出0~±90°范圍以內(nèi)的傾斜角度，可用于角度傳感和測(cè)量。
背景技術(shù)：
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)療保健器械和代步車輪椅車中，要保持姿勢(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)角度進(jìn)行報(bào)警和限制，傾斜角度的檢測(cè)是不可缺少的。目前已經(jīng)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、光電型等若干形式。但是現(xiàn)有的傾斜角度傳感器，不同程度地存在下述不足之處(1)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作工藝要求高，成本很高。(2)、抗振動(dòng)特性不佳，使用環(huán)境要求高。(3)、耐久性差，使用一段時(shí)間以后輸出特性變異，導(dǎo)致傳感失誤。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提出一種傾斜角度測(cè)量的新型傳感器，這種傾斜角度傳感器采用霍爾元件和磁鋼，可以直接輸出與傾斜角度相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。
本實(shí)用新型的方案是使用
圖1中的線性霍爾元件和磁鋼組成傾斜角度傳感器，這個(gè)磁鋼安裝在重錘上，重錘通過(guò)軸承吊掛在固定軸上，固定軸的兩端緊緊固定在殼體中。磁鋼是一塊弧形磁瓦，N和S磁極分別分布在磁瓦外弧面的兩端。這塊磁鋼也可以是圖4中的兩塊，將N極和S極相對(duì)安放在重錘的下弧面的兩端。
由于本實(shí)用新型采用了上述方案，所以輸出的電壓動(dòng)態(tài)范圍大，形成一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，安全可靠的傳感器，具有較好的抗沖擊、抗振動(dòng)、能適應(yīng)不同環(huán)境要求，可以省去一般的角度傳感器都需要的信號(hào)放大器，方便地連接到單片機(jī)或者其它電路進(jìn)行處理，這種傳感器可以滿足許多用戶對(duì)傾斜角度檢測(cè)和測(cè)量控制的需要。
以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型之詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型的原理示意圖。
圖2是傳感器處于順時(shí)針極限位置時(shí)的示意圖。
圖3是傳感器處于逆時(shí)針極限位置時(shí)的示意圖。
圖4采用兩塊極性相對(duì)的磁鋼代替圖1中的弧形磁鋼的示意圖。
在圖1中，(1)殼體，(2)軸承，(3)軸，(4)重錘，(5)磁鋼，(6)霍爾元件，(7)避震簧，(5)調(diào)節(jié)螺栓，(6)底板。
具體實(shí)施方式
本方案是由線性霍爾元件和可擺動(dòng)磁鋼構(gòu)成傳感器，見(jiàn)圖1。傳感器內(nèi)配置有重錘，磁鋼安裝在這個(gè)重錘上，重錘在殼體內(nèi)一定范圍內(nèi)可以自由擺動(dòng)，線性霍爾元件安裝在傳感器的殼體上。由于受到地心引力的作用重錘始終垂直于水平地面，因此當(dāng)安裝面與水平地面呈一定角度時(shí)線性霍爾元件相對(duì)于磁鋼之間產(chǎn)生偏移，由線性霍爾元件輸出的電壓發(fā)生改變，這個(gè)電壓值，正比于該傳感器關(guān)于水平地面的傾斜角，從而檢測(cè)出傾斜角度。
當(dāng)傳感器處于圖1水平位置時(shí)，重錘的下弧面中心正對(duì)著線性霍爾元件，該中心的磁場(chǎng)接近為0，當(dāng)提供給霍爾元件的電源為5V電壓時(shí)，霍爾元件輸出電壓約2.5V；當(dāng)傳感器處于圖2中的順時(shí)針極限位置時(shí)，重錘上的S極磁鋼正對(duì)著線性霍爾元件，該處的磁場(chǎng)接近為負(fù)的最大值，當(dāng)提供給霍爾元件的電源為5V電壓時(shí)，霍爾元件輸出電壓約0.9V；當(dāng)傳感器處于圖3中的逆時(shí)針極限位置時(shí)，重錘上的N極磁鋼正對(duì)著線性霍爾元件，該處的磁場(chǎng)接近為正的最大值，當(dāng)提供給霍爾元件的電源為5V電壓時(shí)，霍爾元件輸出電壓約4.2V。當(dāng)傳感器處于逆時(shí)針極限位置與中點(diǎn)之間時(shí)，重錘上的N極段磁鋼對(duì)著線性霍爾元件，當(dāng)提供給霍爾元件的電源為5V電壓時(shí)，霍爾元件輸出電壓值在2.5V到4.2V之間。當(dāng)傳感器處于順時(shí)針極限位置與中點(diǎn)之間時(shí)，重錘上的S極段磁鋼對(duì)著線性霍爾元件，當(dāng)提供給霍爾元件的電源為5V電壓時(shí)，霍爾元件輸出電壓值在0.9V到2.5V之間。
由此可見(jiàn)，在整個(gè)傾斜過(guò)程中，霍爾元件始終對(duì)應(yīng)著磁鋼上的一個(gè)特定位置，從而輸出不同的電壓，這樣，通過(guò)測(cè)量輸出電壓就知道了裝置傾斜的角度。
當(dāng)檢測(cè)的角度范圍較小時(shí)，圖4采用兩塊極性相對(duì)的磁鋼代替圖1中的弧形磁鋼具有相同的檢測(cè)效果。
權(quán)利要求1.一種傾斜角度傳感器，其特征在于它使用線性霍爾元件和磁鋼組成傾斜角度傳感器，這個(gè)磁鋼安裝在可隨傾斜角度變化而轉(zhuǎn)動(dòng)的重錘上，磁鋼可以是弧形磁瓦，也可以是兩塊不同極性相對(duì)安放的分離磁塊。
專利摘要一種傾斜角度傳感器，是采用霍爾元件、可擺動(dòng)磁鋼和殼體構(gòu)成。殼體內(nèi)配置有重錘，磁鋼安裝在這個(gè)重錘上，重錘在殼體內(nèi)一定范圍內(nèi)可以自由擺動(dòng)，線性霍爾元件安裝在殼體中。由于受到地心引力的作用重錘始終垂直于水平面，因此當(dāng)傳感器的安裝面與水平面呈一定角度時(shí)霍爾元件相對(duì)于磁鋼之間產(chǎn)生偏移，由霍爾元件輸出的電壓或者輸出電阻發(fā)生改變，從而檢測(cè)出傾斜狀態(tài)，通過(guò)比較電路或者是開(kāi)關(guān)霍爾元件本身向外給出開(kāi)關(guān)信號(hào)。本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)是采用可以自由擺動(dòng)的含磁鋼重錘力擺結(jié)構(gòu)和霍爾磁性傳感技術(shù)，并封裝于殼體內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，不易被破壞，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)?？捎糜趦A斜傳感。
文檔編號(hào)G01C9/00GK2926992SQ20062020025
公開(kāi)日2007年7月25日 申請(qǐng)日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者鐘濤, 倪巡 申請(qǐng)人:上海瑞可運(yùn)動(dòng)器材有限公司