CN101334296A - 一种检测姿态的传感器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测姿态的电感型传感器和方法，包括骨架3、钢珠4、上线圈1、下线圈2、第一管脚501、第二管脚502和第三管脚503，所述钢珠4在所述骨架3的腔体内能够自由滚动，第一管脚501和第二管脚502分别与上线圈1的两端相连，第二管脚502和第三管脚503分别与下线圈2的两端相连。由于技术方案采用了两个电感Q值比较的方式来检测传感器姿态，这样则不再依赖电感量、Q值以及外部电容的绝对值来检测，只是一个相对比较的过程，大大提高了可靠性和稳定性；而且因为不需要保持振荡信号，所以本传感器可以采用很小的电感量，可以减小体积以及降低成本。

Description

一种检测姿态的传感器和方法

技术领域

本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种检测姿态的电感型传感器和方法。

背景技术

电熨斗是大家都已经熟悉并且居家必备的家用电器了，随着人民生活水平的不断提高大家对安全的要求也随之提高，现在带有位置检测定时关机功能的安全电熨斗已经是走近了千家万户，而这里面则需要一个位置传感器，它可以检测出电熨斗的运动与否以及是水平还是垂直的放置状态，若检测传感器在运动则可以判断电熨斗正在被使用，则保持电熨斗可以正常工作，若检测没有运动则认为熨斗被闲置，在8分钟(竖放)或者30秒(平放)定时后自动关闭电熨斗，以确保使用安全。

此类传感器的基本结构都是在一个管子中间放置一个滚珠，通过判断滚珠在管子的哪一端来确定管子的位置是哪头向下，从而判断位置，若位置发生变化则认为是有运动。目前一般使用的位置传感器有如下几种：1、机械开关式，2、光电式，3、电感式。

第1种的基本结构就是一个金属滚珠碰到一个探针将它与外壳连通，如此就判断为探针端朝下。这种传感器的特点是结构简单、价格低廉，但是寿命短，可靠性低；

第2种是光电式，它跟开关式的不同在于它的管子两边分别有一个发光管和一个光敏管，通过检测滚珠是否把光挡住来检测滚珠的位置从而判断传感器的位置，这种传感器具有非接触、不磨损、受命长、可靠性高的特点，但是成本相对较高，而且体积较大；

第3种是电感振荡式，这是厦门联创的专利产品，在专利号为00244218.3专利文献的描述中，它的结构是管子外面一端有线圈，而内部式一个钢珠，当钢珠滚到线圈中的时候线圈电感的Q值急剧下降，导致振荡电路不能启振，如此判断有线圈端的处于下方。这种传感器也具有非接触、寿命长的特点，但是体积比较大，而且振荡条件是取决于电感和外围电容的绝对值，所以对环境和对工艺要求较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种非接触式的电感型传感器，采用两个电感Q值比较的方式来检测物体的姿态。

本发明的技术方案是这样的，一种检测姿态的传感器，包括骨架3、钢珠4、上线圈1、下线圈2、第一管脚501、第二管脚502和第三管脚503，所述钢珠4在所述骨架3的腔体内能够自由滚动，第一管脚501和第二管脚502分别与上线圈1的两端相连，第二管脚502和第三管脚503分别与下线圈2的两端相连。

所述的骨架3的壳体和腔体是柱形的。

所述的上线圈1和下线圈2的电感值相等。

还包括三角座6，所述三角座6是直角三角形，所述骨架3坐落在所述三角座6的斜面上。

一种应用如权利要求1所述的检测姿态的传感器进行姿态检测的方法，包括如下步骤：

获得上线圈1和下线圈2的品质因数；

比较上线圈1和下线圈2的品质因数，若上线圈1的品质因数大于下线圈2的品质因数，则判断下线圈2高度低于上线圈1，若上线圈1的品质因数小于下线圈2的品质因数，则判断下线圈2高度高于上线圈1，由此获得骨架3的姿态信息。

本发明的有益效果是采用了非接触方式，具有不磨损寿命长的特点，同时价格低廉，而且在此基础上技术方案采用了两个电感Q值比较的方式来检测传感器姿态，这样则不再依赖电感量、Q值以及外部电容的绝对值来检测，只是一个相对比较的过程，大大提高了可靠性和稳定性；而且因为不需要保持振荡信号，所以本传感器可以采用很小的电感量，可以减小体积以及降低成本。

附图说明

图1是本发明实施例一传感器的结构纵向剖视图

图2是本发明实施例二传感器的结构纵向剖视图

图3是本发明方法中检测电路原理图

图4是本发明方法的步骤流程图

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案。图1的结构示意图是本发明的具体实施方式一，图2的结构示意图是本发明的具体实施方式二。

钢珠4可以在骨架3的壳体内自由滚动，在平放时传感器下线圈2端较低，所以钢珠4会停留在下线圈2内部，若上线圈1端朝下时则钢珠4会滚到上线圈1内部。当钢珠4在线圈内部的时候线圈的电感量基本不变，但是Q值则会剧烈下降。利用控制芯片可以比较两个线圈的Q值，哪个小则说明钢珠就在里面，从而可以判断这一端朝下，这个检测可以在20微秒内完成，检测的速度远大于钢球正常移动的速度，若检测到变化则可以认为在运动。管脚也可以设置在下面或者在一头。

本传感器使用的滚珠采用不锈钢材料，其相对磁导率μs为1.005，根据电感公式：

$L=\frac{k\×u0\×\mathrm{us}\×N^2\×S}{l}$

k系数，取决于线圈的半径(R)与长度(1)的比值。

μ0为真空磁导率＝4π*10^-7

μs为线圈内部磁芯的相对磁导率，空心线圈时μs＝1

N²为线圈圈数的平方

S线圈的截面积，单位为平方米

1线圈的长度，单位为米

可见钢珠在线圈里面和不在里面的时候线圈电感基本不变；而品质因数Q＝XL/R，这里X是感抗值，当加入钢珠损耗电阻R增大，所以品质因数会随之减小。使用芯片对两个品质因数进行比较，就可以比较出两个线圈的品质因数的大小。检测部分的电路如图3。

采用如附图4所示的流程图的步骤即可实现对物体姿态的检测。

采用本发明的技术方案，使用了两个电感的Q值相比较的方式进行检测，可以不依赖传感器电感和并联电容的绝对值而可以更准确的检测，降低了物体姿态检测的难度，大大增加可靠性并减小传感器的体积和成本。

Claims (5)

1、一种检测姿态的传感器，其特征在于，包括骨架(3)、钢珠(4)、上线圈(1)、下线圈(2)、第一管脚(501)、第二管脚(502)和第三管脚(503)，所述钢珠(4)在所述骨架(3)腔体内能够自由滚动，第一管脚(501)和第二管脚(502)分别与上线圈(1)的两端相连，第二管脚(502)和第三管脚(503)分别与下线圈(2)的两端相连。

2、如权利要求1所述的检测姿态的传感器，其特征在于，所述的骨架(3)的壳体和腔体是柱形的。

3、如权利要求1所述的检测姿态的传感器，其特征在于，所述的上线圈(1)和下线圈(2)的电感值相等。

4、如权利要求1所述的检测姿态的传感器，其特征在于，还包括三角座(6)，所述三角座(6)是直角三角形，所述骨架(3)坐落在所述三角座(6)的斜面上。

5、一种应用如权利要求1所述的检测姿态的传感器进行姿态检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

获得上线圈(1)和下线圈(2)的品质因数；

比较上线圈(1)和下线圈(2)的品质因数，若上线圈(1)的品质因数大于下线圈(2)的品质因数，则判断下线圈(2)高度低于上线圈(1)，若上线圈(1)的品质因数小于下线圈(2)的品质因数，则判断下线圈(2)高度高于上线圈(1)，由此获得骨架(3)的姿态信息。

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