CN105450951A - 电视及电容式水平仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电视及电容式水平仪，电视包括主芯片及显示屏，电视还包括电容式水平仪及转换电路，其中：电容式水平仪设置于电视上，主芯片与电容式水平仪连接并为电容式水平仪供电，电容式水平仪与转换电路连接，转换电路通过主芯片与显示屏连接；电容式水平仪根据电视与水平面的倾斜角输出对应的电容信号给转换电路，转换电路将接收的电容信号转换为电压信号并传输给所述主芯片，主芯片基于接收的电压信号计算出当前电视与水平面的倾斜角并反馈给显示屏，显示屏显示所反馈的倾斜角。本发明在电视安装时，通过电视的显示可以直观获知电视倾斜的角度，定位方便且准确，挂架与电视的安装效果更好更安全。

Description

电视及电容式水平仪

技术领域

本发明涉及电视技术领域，尤其涉及一种电视及电容式水平仪。

背景技术

平板电视现今已经普及，其相对于传统的电视更轻、薄、扁平，无论在家庭、单位机构或者公关场所中，平板电视均可以通过挂架直接悬挂在墙壁上以供人们观看，给人们的生活带来便利。

目前平板电视安装在墙壁上的过程是：使用传统水平仪及尺子等先在墙壁上定位、根据定位结果在墙壁上钻孔、通过所钻的孔固定母挂架到墙壁上、安装公挂架到电视机上、然后再将公挂架插入安装到墙壁上的母挂架中。通过该安装过程可以看出，由于是采用传统的水平仪及尺子并以人工的方式在墙壁上定位，因此容易出现定位不准确的情况，挂架的安装发生偏差，进而电视的安装也会发生偏差，平板电视安装后必然不水平，安装效果较差，容易损坏挂架及平板电视及造成安全隐患。而如果重新安装，则需要重新定位打孔，较麻烦。

发明内容

本发明的主要目的在于解决电视在安装过程中人工定位容易出现偏差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种电视，所述电视包括主芯片及显示屏，所述电视还包括电容式水平仪及转换电路，其中：

所述电容式水平仪设置于所述电视上，所述主芯片与所述电容式水平仪连接并为所述电容式水平仪供电，所述电容式水平仪与所述转换电路连接，所述转换电路通过所述主芯片与所述显示屏连接；所述电容式水平仪根据所述电视与水平面的倾斜角输出对应的电容信号给所述转换电路，所述转换电路将接收的电容信号转换为电压信号并传输给所述主芯片，所述主芯片基于接收的电压信号计算出当前电视与水平面的倾斜角并反馈给所述显示屏，所述显示屏显示所反馈的倾斜角。

优选地，还包括一差分放大电路，所述差分放大电路电连接于所述转换电路与所述主芯片之间。

优选地，所述电容式水平仪包括均为半圆筒状的第一金属片、第二金属片及第三金属片，所述第一金属片及第二金属片所在半圆的半径相等，所述第三金属片所在半圆的半径小于所述第一金属片对应的半径，所述第一金属片沿轴向两端与所述第二金属片沿轴向两端通过两绝缘体连接，所述第一金属片及第二金属片构成一圆筒状体，所述圆筒状体水平横向放置且两端固定；所述第三金属片设置于所述圆筒状体内部、与所述圆筒状体同轴且可沿轴线转动。

优选地，当所述电视水平放置时，所述第三金属片的横截面与水平面平行，所述两绝缘体的连线与所述水平面垂直；当所述电视沿着所述轴线转动时，所述第三金属片的横截面与水平面平行，所述两绝缘体的连线与竖直线之间形成夹角，所述夹角等于所述电视与所述水平面的倾斜角。

优选地，所述第三金属片接地，所述转换电路包括第一转换电路及第二转换电路，其中所述第一转转电路与所述第一金属片连接，所述第二转换电路与所述第二金属片连接，所述第一转换电路及第二转换电路均分别与所述主芯片连接。

优选地，所述两个绝缘体的连线将所述第三金属片分成两部分，分别为第一分区及第二分区，所述第一金属片与所述第一分区具有相同圆心角的圆弧与所述第一分区对应的圆弧之间形成第一电容，所述第二金属片与所述第二分区具有相同圆心角的圆弧与所述第二分区对应的圆弧形成第二电容。

优选地，所述圆筒状体侧壁与所述第三金属片侧壁之间的距离远小于所述第三金属片对应的半径。

优选地，所述对应的电容信号包括第一电容C1及第二电容C2的电容值：

$C1=\frac{\mathrm{\ϵS}1}{d}=\frac{\mathrm{\ϵhr}(\frac{\mathrm{\π}}{2}-a)}{d}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-a);$

$C2=\frac{\mathrm{\ϵS}2}{d}=\frac{\mathrm{\ϵhr}(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a)}{d}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a);$

其中，S1为所述第一金属片与所述第一分区具有相同圆心角的圆弧与所述第一分区对应的圆弧之间形成区域的面积，S2为所述第二金属片与所述第二分区具有相同圆心角的圆弧与所述第二分区对应的圆弧形成区域的面积，ε为空气的介电常数，h为第三金属片与第一金属片及第二金属片重合的部分的长度，α为所述电视沿着所述轴线转动的角度，r为所述第三金属片的半径。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种电容式水平仪，所述电容式水平仪包括均为半圆筒状的第一金属片、第二金属片及第三金属片，所述第一金属片及第二金属片所在半圆的半径相等，所述第三金属片所在半圆的半径小于所述第一金属片对应的半径，所述第一金属片沿轴向两端与所述第二金属片沿轴向两端通过两绝缘体连接，所述第一金属片及第二金属片构成一圆筒状体，所述圆筒状体水平横向放置且两端固定；所述第三金属片设置于所述圆筒状体内部、与所述圆筒状体同轴且可沿轴线转动。

优选地，当所述电容式水平仪水平放置时，所述第三金属片的横截面与水平面平行，所述两绝缘体的连线与所述水平面垂直；当所述电容式水平仪沿着所述轴线转动时，所述第三金属片的横截面与水平面平行，所述两绝缘体的连线与竖直线之间形成夹角。

优选地，所述第三金属片接地，所述两个绝缘体的连线将所述第三金属片分成两部分，分别为第一分区及第二分区，所述第一金属片与所述第一分区具有相同圆心角的圆弧与所述第一分区对应的圆弧之间形成第一电容，所述第二金属片与所述第二分区具有相同圆心角的圆弧与所述第二分区对应的圆弧形成第二电容。

优选地，所述圆筒状体侧壁与所述第三金属片侧壁之间的距离远小于所述第三金属片对应的半径。

本发明一种电视及电容式水平仪，通过在电视内部设置电容式水平仪，电容式水平仪根据电视与竖直线的夹角输出电容信号，将该电容信号转换为电压信号并将电压信号经模数转换后，可在显示屏上显示与该数字电压信号对应的电视与竖直线的夹角，在电视进行安装时，不需要人工进行定位再安装，用户从电视显示屏上可以直观获知电视发生倾斜的角度，定位方便且准确，挂架与电视的安装效果更好更安全。

附图说明

图1为本发明电视第一实施例的结构示意图；

图2为本发明电视第二实施例的结构示意图；

图3为图1所示电视的电路图；

图4为图1所示电容式水平仪的几何图；

图5为图4所示电视在安装时发生倾斜电容式水平仪的几何图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种电视，如图1所示，在一实施例中，所述电视包括：电容式水平仪10、转换电路20、主芯片30及显示屏40，电容式水平仪10设置于电视上，主芯片30的电源引脚与电容式水平仪10电连接并为电容式水平仪10供电，电容式水平仪10与转换电路20电连接，转换电路20通过主芯片30与显示屏40连接；电容式水平仪10根据电视与水平面的倾斜角输出对应的电容信号给转换电路20，转换电路20将接收的电容信号转换为电压信号并传输给主芯片30，主芯片30基于接收的电压信号计算出当前电视与水平面的倾斜角并反馈给显示屏40，显示屏40显示所反馈的倾斜角。

本实施例中，转换电路20可采用CAV424集成芯片，转换电路20将电容信号转化为电压信号，并使得输出的电压信号与电容信号成线性关系。

本实施例中，电容式水平仪10的原理为：采用圆形摆锤自由悬挂，圆形摆锤水平悬挂，受地心引力所影响可以无摩擦转动。圆形摆锤的两边均设有电极，其与圆形摆锤形成两个电容，两个电容相等时圆形摆锤与竖直方向的竖直线的夹角为0度，两个电容不相等时圆形摆锤与竖直线的夹角不为0度。本实施例中，圆形摆锤与竖直线的夹角与电视与水平面的夹角相等。

与现有技术相比，本实施例通过在电视内部设置电容式水平仪，电容式水平仪根据电视与竖直线的夹角输出电容信号，将该电容信号转换为电压信号并将电压信号经模数转换后，可在显示屏上显示与该数字电压信号对应的电视与竖直线的夹角，在电视进行安装时，不需要人工进行定位再安装，用户从电视显示屏上可以直观获知电视发生倾斜的角度，定位方便且准确，挂架与电视的安装效果更好更安全。

在一优选的实施例，如图2所示，电视还包括一差分放大电路50，差分放大电路50电连接于转换电路20与主芯片30之间。本实施例中，在电视与竖直线的夹角较小时，电容信号及电压信号都较小，通过差分放大电路50可以将电压信号放大，进而提高电容式水平仪10的灵敏度。

请结合参阅图3至图5，电容式水平仪10包括均为半圆筒状的第一金属片101、第二金属片102及第三金属片103，第一金属片101及第二金属片102所在半圆的半径相等，第三金属片103所在半圆的半径小于第一金属片101对应的半径。第一金属片101沿轴向两端与第二金属片102沿轴向两端通过两绝缘体(1011、1021)连接，并且第一金属片101及第二金属片102构成一圆筒状体，两绝缘体之间接触的地方形成一连线，该连线为圆筒状体的直径之一。圆筒状体水平横向放置且两端固定，由此第一金属片101及第二金属片102绝缘，第三金属片103设置于圆筒状体内部、与圆筒状体同轴且可沿轴线转动。

当电视水平放置时，第三金属片103的横截面与水平面平行，两绝缘体的连线与水平面垂直；当电视沿着轴线转动时，第三金属片103的横截面仍与水平面平行，两绝缘体的连线与竖直线之间形成夹角，该夹角等于电视与水平面的倾斜角，即电视相对于水平面倾斜的角度。

具体地，如图5所示，由于第三金属片103可绕轴线几近无摩擦转动，因此，当电视沿着轴线转动时，第三金属片103的横截面经转动后仍保持与水平面平行，即无论电视是否倾斜或不倾斜，第三金属片103的横截面始终保持与水平面平行；而由于圆筒状体两端固定，因此，圆筒状体跟随电视沿着轴线转动，此时，两绝缘体形成的连线与竖直线(也即电视水平放置而未转动时两绝缘体形成的连线)之间形成一夹角α，该夹角等于电视与水平面的倾斜角。

请继续参阅图3，第三金属片103接地，转换电路20包括第一转换电路201及第二转换电路202，其中第一转转电路201与第一金属片101连接，第二转换电路202与第二金属片102连接，第一转换电路201及第二转换电路202还均分别与主芯片30连接。

另外，如图3及图4所示，两个绝缘体的连线将第三金属片103分成两部分，分别为第一分区及第二分区，第一金属片101与第一分区具有相同圆心角的圆弧与第一分区对应的圆弧之间形成第一电容C1，第二金属片102与第二分区具有相同圆心角的圆弧与第二分区对应的圆弧形成第二电容C2。

本实施例中，圆筒状体侧壁与第三金属片103侧壁之间的距离d远小于半圆筒状的第三金属片103对应的半径r。

其中，如图5所示，当电视在安装时发生倾斜，第三金属片103在地心引力的作用下沿轴线转动而保持与水平面平行，圆筒状体跟随电视沿着轴线转动，两绝缘体的连线与竖直线之间形成夹角α，根据平行板电容计算公式，得到第一电容C1及第二电容C2：

$C1=\frac{\mathrm{\ϵS}1}{d}=\frac{\mathrm{\ϵhr}(\frac{\mathrm{\π}}{2}-a)}{d}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-a);$

$C2=\frac{\mathrm{\ϵS}2}{d}=\frac{\mathrm{\ϵhr}(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a)}{d}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a);$

其中，S1为第一金属片101与第一分区具有相同圆心角的圆弧对应的第三金属片103侧壁的面积(也即第一金属片101与第一分区正对的侧壁部分的侧壁面积)，S2为第二金属片102与第二分区具有相同圆心角的圆弧对应的第三金属片103侧壁的面积(也即第二金属片102与第二分区正对的侧壁部分的侧壁面积)，ε为空气的介电常数，h为第三金属片103与第一金属片101及第二金属片102重合的部分的长度。

因此可以得到：

进一步地，本实施例中，电容式水平仪10包括一由绝缘材料制成的外壳(图中未示)；圆筒状体的两端通过两绝缘体固定于外壳上，通过这种方式，第一金属片101及第二金属片102的两端绝缘并均可固定。

进一步地，如图4所示，电容式水平仪10还包括一线状的转轴1031及两由绝缘材料制成的盖帽(图中未示)，盖帽设置于第三金属片103的两端，转轴1031沿轴线穿过盖帽，并固定于上述的两绝缘体上，由此，第三金属片103可绕轴线几近无摩擦转动。

本实施例中，电视在安装时发生倾斜，可以通过其内部设置的电容式水平仪检测到电视与水平面的夹角，具体为得到第一电容C1及第二电容C2与电视与水平面的夹角的关系，然后将第一电容C1及第二电容C2转化为电压信号，并使得输出的电压信号与电容信号成线性关系，通过主芯片的处理，可以在显示屏上输出与电压信号相对应的角度，用户可以直观地读取该角度来获知电视发生倾斜的角度，而不需要利用其他工具进行定位。

本发明还提供一种电容式水平仪，请继续参阅图4及图5，电容式水平仪10包括均为半圆筒状的第一金属片101、第二金属片102及第三金属片103，第一金属片101及第二金属片102所在半圆的半径相等，第三金属片103所在半圆的半径小于第一金属片101对应的半径。第一金属片101沿轴向两端与第二金属片102沿轴向两端通过两绝缘体(1011、1021)连接，并且第一金属片101及第二金属片102构成一圆筒状体，两绝缘体之间接触的地方形成一连线，该连线为圆筒状体的直径之一。圆筒状体水平横向放置且两端固定，由此第一金属片101及第二金属片102绝缘，第三金属片103设置于圆筒状体内部、与圆筒状体同轴且可沿轴线转动。

当电容式水平仪水平放置时，第三金属片103的横截面与水平面平行，两绝缘体的连线与水平面垂直；当电容式水平仪沿着轴线转动时，第三金属片103的横截面仍与水平面平行，两绝缘体的连线与竖直线之间形成夹角。

具体地，如图5所示，由于第三金属片103可绕轴线几近无摩擦转动，因此，当电容式水平仪沿着轴线转动时，第三金属片103的横截面经转动后仍保持与水平面平行，即无论电容式水平仪是否倾斜或不倾斜，第三金属片103的横截面始终保持与水平面平行；而由于圆筒状体两端固定，因此，圆筒状体跟随电容式水平仪沿着轴线转动，此时，两绝缘体形成的连线与竖直线之间形成一夹角α。

另外，如图4所示，两个绝缘体的连线将第三金属片103分成两部分，分别为第一分区及第二分区，第一金属片101与第一分区具有相同圆心角的圆弧与第一分区对应的圆弧之间形成第一电容C1，第二金属片102与第二分区具有相同圆心角的圆弧与第二分区对应的圆弧形成第二电容C2。

本实施例中，圆筒状体侧壁与第三金属片103侧壁之间的距离d远小于半圆筒状的第三金属片103对应的半径r。

其中，如图5所示，当电容式水平仪转动时，第三金属片103在地心引力的作用下沿轴线转动而保持与水平面平行，圆筒状体跟随转动，两绝缘体的连线与竖直线之间形成夹角α，根据平行板电容计算公式，得到第一电容C1及第二电容C2：

$C1=\frac{\mathrm{\ϵS}1}{d}=\frac{\mathrm{\ϵhr}(\frac{\mathrm{\π}}{2}-a)}{d}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-a);$

$C2=\frac{\mathrm{\ϵS}2}{d}=\frac{\mathrm{\ϵhr}(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a)}{d}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a);$

其中，S1为第一金属片101与第一分区具有相同圆心角的圆弧对应的第三金属片103侧壁的面积(也即第一金属片101与第一分区正对的侧壁部分的侧壁面积)，S2为第二金属片102与第二分区具有相同圆心角的圆弧对应的第三金属片103侧壁的面积(也即第二金属片102与第二分区正对的侧壁部分的侧壁面积)，ε为空气的介电常数，h为第三金属片103与第一金属片101及第二金属片102重合的部分的长度。

因此可以得到：

进一步地，本实施例中，电容式水平仪10包括一由绝缘材料制成的外壳(图中未示)；圆筒状体的两端通过两绝缘体固定于外壳上，通过这种方式，第一金属片101及第二金属片102的两端绝缘并均可固定。

进一步地，如图4所示，电容式水平仪10还包括一线状的转轴1031及两由绝缘材料制成的盖帽(图中未示)，盖帽设置于第三金属片103的两端，转轴1031沿轴线穿过盖帽，并固定于上述的两绝缘体上，由此，第三金属片103可绕轴线几近无摩擦转动。

本实施例中，可将电容式水平仪设置于电视上，电视在安装时发生倾斜，可以通过其内部设置的电容式水平仪检测到电视与水平面的夹角，具体为得到第一电容C1及第二电容C2与电视与水平面的夹角的关系，然后将第一电容C1及第二电容C2转化为电压信号，并使得输出的电压信号与电容信号成线性关系，通过主芯片的处理，可以在显示屏上输出与电压信号相对应的角度，用户可以直观地读取该角度来获知电视发生倾斜的角度，而不需要利用其他工具进行定位，提高效率。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种电视，所述电视包括主芯片及显示屏，其特征在于，所述电视还包括电容式水平仪及转换电路，其中：

所述电容式水平仪设置于所述电视上，所述主芯片与所述电容式水平仪连接并为所述电容式水平仪供电，所述电容式水平仪与所述转换电路连接，所述转换电路通过所述主芯片与所述显示屏连接；所述电容式水平仪根据所述电视与水平面的倾斜角输出对应的电容信号给所述转换电路，所述转换电路将接收的电容信号转换为电压信号并传输给所述主芯片，所述主芯片基于接收的电压信号计算出当前电视与水平面的倾斜角并反馈给所述显示屏，所述显示屏显示所反馈的倾斜角。

2.如权利要求1所述的电视，其特征在于，还包括一差分放大电路，所述差分放大电路电连接于所述转换电路与所述主芯片之间。

3.如权利要求1所述的电视，其特征在于，所述电容式水平仪包括均为半圆筒状的第一金属片、第二金属片及第三金属片，所述第一金属片及第二金属片所在半圆的半径相等，所述第三金属片所在半圆的半径小于所述第一金属片对应的半径，所述第一金属片沿轴向两端与所述第二金属片沿轴向两端通过两绝缘体连接，所述第一金属片及第二金属片构成一圆筒状体，所述圆筒状体水平横向放置且两端固定；所述第三金属片设置于所述圆筒状体内部、与所述圆筒状体同轴且可沿轴线转动。

4.如权利要求3所述的电视，其特征在于，当所述电视水平放置时，所述第三金属片的横截面与水平面平行，所述两绝缘体的连线与所述水平面垂直；当所述电视沿着所述轴线转动时，所述第三金属片的横截面与水平面平行，所述两绝缘体的连线与竖直线之间形成夹角，所述夹角等于所述电视与所述水平面的倾斜角。

5.如权利要求4所述的电视，其特征在于，所述第三金属片接地，所述转换电路包括第一转换电路及第二转换电路，其中所述第一转转电路与所述第一金属片连接，所述第二转换电路与所述第二金属片连接，所述第一转换电路及第二转换电路均分别与所述主芯片连接。

6.如权利要求5所述的电视，其特征在于，所述两个绝缘体的连线将所述第三金属片分成两部分，分别为第一分区及第二分区，所述第一金属片与所述第一分区具有相同圆心角的圆弧与所述第一分区对应的圆弧之间形成第一电容，所述第二金属片与所述第二分区具有相同圆心角的圆弧与所述第二分区对应的圆弧形成第二电容。

7.如权利要求6所述的电视，其特征在于，所述圆筒状体侧壁与所述第三金属片侧壁之间的距离远小于所述第三金属片对应的半径。

8.如权利要求6所述的电视，其特征在于，所述对应的电容信号包括第一电容C1及第二电容C2的电容值：

$C1=\frac{\mathrm{\ϵS}1}{d}=\frac{\mathrm{\ϵhr}(\frac{\mathrm{\π}}{2}-a)}{d}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}-a);$

$C2=\frac{\mathrm{\ϵS}2}{d}=\frac{\mathrm{\ϵhr}(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a)}{d}=k(\frac{\mathrm{\π}}{2}+a);$

其中，S1为所述第一金属片与所述第一分区具有相同圆心角的圆弧与所述第一分区对应的圆弧之间形成区域的面积，S2为所述第二金属片与所述第二分区具有相同圆心角的圆弧与所述第二分区对应的圆弧形成区域的面积，ε为空气的介电常数，h为第三金属片与第一金属片及第二金属片重合的部分的长度，α为所述电视沿着所述轴线转动的角度，r为所述第三金属片的半径。

9.一种电容式水平仪，其特征在于，所述电容式水平仪包括均为半圆筒状的第一金属片、第二金属片及第三金属片，所述第一金属片及第二金属片所在半圆的半径相等，所述第三金属片所在半圆的半径小于所述第一金属片对应的半径，所述第一金属片沿轴向两端与所述第二金属片沿轴向两端通过两绝缘体连接，所述第一金属片及第二金属片构成一圆筒状体，所述圆筒状体水平横向放置且两端固定；所述第三金属片设置于所述圆筒状体内部、与所述圆筒状体同轴且可沿轴线转动。

10.如权利要求9所述的电容式水平仪，其特征在于，当所述电容式水平仪水平放置时，所述第三金属片的横截面与水平面平行，所述两绝缘体的连线与所述水平面垂直；当所述电容式水平仪沿着所述轴线转动时，所述第三金属片的横截面与水平面平行，所述两绝缘体的连线与竖直线之间形成夹角。

11.如权利要求10所述的电容式水平仪，其特征在于，所述第三金属片接地，所述两个绝缘体的连线将所述第三金属片分成两部分，分别为第一分区及第二分区，所述第一金属片与所述第一分区具有相同圆心角的圆弧与所述第一分区对应的圆弧之间形成第一电容，所述第二金属片与所述第二分区具有相同圆心角的圆弧与所述第二分区对应的圆弧形成第二电容。

12.如权利要求11所述的电容式水平仪，其特征在于，所述圆筒状体侧壁与所述第三金属片侧壁之间的距离远小于所述第三金属片对应的半径。