專利名稱:傾斜角度傳感器的制作方法
技術領域:
本實用新型為傾斜角度傳感器,它能在重力場內檢測出0~±90°范圍內的傾斜角度,很適宜在建筑機械、機器人、醫療器械等裝置中使用。
隨著自動化技術的發展,在建筑機械、機器人、醫療器械等設備中,要保證姿勢正確,重心穩定,對傾斜角度進行控制以及對危險傾斜角度進行報警,傾斜角度的檢測是不可缺少的。據資料報導,目前已研制出來的傾斜角度傳感器,有電位器型、差動變壓器型、靜電電容型、伺服型若干形式。檢測精度有的達到“度”水平級,有的可達“秒”水平級。目前研究開發較為活躍的是利用液體系統的傾斜角度傳感器,所使用的液體有電介質溶液、磁性流體、電解質溶液等。參考文獻為(1)日刊“省力上自動化”V。1,18NO.9(1987)25~41頁;(2)日刊“センサ技術”V。L7NO.4(1987)42~46頁;(3)日刊“センサ技術”V。L7NO.3(1987)60~63頁。
但現有的傾斜角度傳感器,不同程度地存在著下述不足之處(1)、結構復雜、制作工藝要求高。(2)、抗振動特性不佳,使用環境要求高。(3)、對于利用液體系統的各種結構形式的傳感器,液體的表面張力、粘度對檢測精度、分辨率存在一定影響。
本實用新型旨在為用戶提供一種具有較好的抗沖擊、抗振動,能適應不同環境要求,可直接輸出與傾斜角度相對應的電信號的傾斜角度傳感器,以滿足用戶需要。本實用新型為一維傾斜角度傳感器,它沒有復雜的機械結構,利用光電變換直接輸出與傾斜角度相對應的電信號。
圖1為本實用新型傾斜角度傳感器的原理示意圖。圖2和圖3是本實用新型一個實施例結構示意圖。圖4為兩相交直線狀滑道板傳感器結構示意圖,該種結構的傳感器僅用于對危險傾斜角度進行報警的場合。
以下結合附圖來敘述本實用新型的原理。
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,是一個大于半個圓周的圓弧狀滑道板。圓弧形狀大于半個圓周是為了保證能檢測出0~±90°的傾斜角度量程。小球(2)置于這個滑道板上,當傾斜時,小球(2)沿滑道板(3)滾動并停留在某一位置。小球(2)的背后,對稱地安置兩個受光元件(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)在兩個受光元件(1)上的投影狀態不同,兩個受光元件的輸出信號大小也將隨之變化,比較兩個受光元件的輸出信號大小,便獲得了與傾斜角度相對應的電信號,電信號的極性用來判斷傾斜方向。
圖2和圖3是本實用新型的一個實施例,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,它相當于在一塊具有一定厚度的矩形板上挖去大半個圓,如圖1中的(3)所示。(8)為兩塊透明擋板,一前一后地擋在滑道板(3)的兩端,(7)為蓋板,(5)為傳感器支架,(6)為發光元件,固定在傳感器支架(5)上,安放在一塊透明擋板的外側,要求該發光元件發出的光線以平行光線為佳。(1)為兩個受光元件,亦固定在傳感器支架(5)上,安放在另一塊透明擋板的外側,以光電池為佳。小球(2)在滑道板(3)上及兩塊透明擋板(8)之內可自由滾動,小球的直徑應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。發光元件(6)發出的光線被小球或小圓柱體(2)擋住一部分后射到兩個受光元件(1)上,由于兩個受光元件是對稱放置,無傾斜時,兩個受光元件(1)受到光照情況一樣,故兩個受光元件的輸出信號之差為零。傾斜時,小球或小圓柱體(2)在圓弧狀滑道板(3)上滾動后停留在某個位置,改變了兩個受光元件(1)的光照情況,故兩個受光元件的輸出信號之差不為零,根據兩個受光元件輸出信號差值的大小和極性,即可得到傾斜角度的大小和傾斜方向。
若僅對某個危險傾斜角度θ′進行越限報警,那么只要把滑道板的形狀改變為兩相交直線狀即可,如圖4中的(9)所示的那樣。兩相交直線相交于(A)點,且與水平線的夾角均為θ′,小球或小圓柱體(2)平時停留在(A)處,此時兩受光元件(1)的輸出信號之差為零,只有當傾斜角度大于θ′之后,小球或小圓柱體(2)才會離開(A)點,引起兩個受光元件(1)輸出信號之差不為零,該信號便可用作傾斜角度超過θ′的報警信號。
本實用新型傳感器支架(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緊固)并不重要,當然發光元件(6)及受光元件(1)的裝配工藝應有所講究。
權利要求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)、發光元件(6)、受光元件(1)、蓋板(7)、透明擋板(8)幾個部分,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。
專利摘要本實用新型為一維傾斜角度傳感器,它集小球、滑道板、發光元件、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后停留的位置不同,改變了小球在對稱安放的兩個受光元件上的投影狀態,從而改變了兩個受光元件輸出信號的差值;根據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,便可改型為僅對危險傾斜角度進行越限報警的傳感器。本實用新型在建筑機械、機器人、醫療器械中將得到廣泛地應用。
文檔編號G01B11/26GK2031510SQ8821266
公開日1989年1月25日 申請日期1988年5月26日 優先權日1988年5月26日
發明者黃智偉, 李富英 申請人:衡陽市電子研究所