CN209166417U - 一种差动电容倾角传感器 - Google Patents
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Abstract
该实用新型涉及一种差动电容倾角传感器，包括电容体、液体、扇形体、转轴、固定电极A、固定电极B、移动电极；电容体为空心圆柱体，内装液体，转轴安装在圆柱体截面中心，扇形体安装在转轴上并可以绕转轴自由转动；固定电极A、固定电极B对称地安装在电容体的圆弧面上部，相隔1mm；移动电极安装在扇形体的圆弧面；扇形体密度比液体小，总是竖直向上浮动；移动电极与固定电极A、固定电极B形成两个电容器，当传感器水平放置时，两个电容大小相等，当倾斜时两个电容的大小不等，由两个电容的变化关系来判断该传感器的水平状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感、机械、仪表及制造技术，特别是用液体摆和电容器来制作一种倾角测量的传感器。
背景技术
传统的水平仪为气泡型水平仪，气泡型水平仪主要依靠气泡偏移水准器中间位置的偏移量来测量工件表面某一区域的不平度。其缺陷在于：气泡型水平仪对温度很敏感，随着温度的升高，气泡长度变化，气泡管内腔的尺寸也变化，导致仪器测量误差增大；其次，气泡型水平仪各工作面要在使用前要根据气泡的位置来判断水平仪的零位是否准确，且只能测量有限方向的水平程度，不能检测出倾斜的角度；再则，被测平面水平与否需依靠眼睛观测水准气泡相对与零位的偏离程度来获得，检测结果具有人为性。本专利设计一种差动电容倾角传感器，为水平仪电子化创造条件。
实用新型内容
为了更加简单方便的进行水平检测与倾角测量，设计这种传感器探头，该实用新型包括电容体（1）、液体（2）、扇形体（3）、转轴（4）、固定电极A（5）、固定电极B（6）、移动电极（7）；电容体（1）内装液体（2），转轴（4）安装在圆柱体截面中心，扇形体（3）安装在转轴（4）上并可以绕转轴（4）自由转动；固定电极A（5）、固定电极B（6）对称地安装在电容体（1）的圆弧面上部，固定电极A（5）、固定电极B（6）相互离开1mm；移动电极（7）安装在扇形体（3）的圆弧面。电容体（1）为圆柱面形，两端封闭，即空心圆柱体，其材质为绝缘硬质材料。扇形体（3）与电容体（1）材质相同，其半径比电容体（1）的半径小，二者同轴，即扇形体（3）通过转轴（4）安装在电容体（1）上；扇形体（3）密度比液体（2）的密度小，总是竖直向上浮动。移动电极（7）与固定电极A（5）形成电容C1，移动电极（7）与固定电极B（6）形成C2；当传感器探头水平放置时，电容C1、C2大小相等；当传感器探头倾斜时电容C1、C2的大小不等，该传感器探头向左倾斜时，C1增大、C2减小，该传感器探头向右倾斜时C1减小、C2增大，由两个电容C1、C2的变化关系来判断该传感器探头的水平状态和倾斜的方向与角度。
该实用新型的有益效果是结构简单，易于制作，灵敏度高。
附图说明
图1为实用新型的结构示意图，图2为信号源原理图，图3为转换电路原理图，其中，1为电容体、2为液体、3为扇形体、4为转轴、5为固定电极A、6为固定电极B、7为移动电极；8为信号源，9为转换电路。
具体实施方式
该实用新型包括电容体（1）、液体（2）、扇形体（3）、转轴（4）、固定电极A（5）、固定电极B（6）、移动电极（7）；电容体（1）内装液体（2），转轴（4）安装在圆柱体截面中心，扇形体（3）安装在转轴（4）上并可以绕转轴（4）自由转动；固定电极A（5）、固定电极B（6）对称地安装在电容体（1）的圆弧面上部，固定电极A（5）、固定电极B（6）相互离开1mm；移动电极（7）安装在扇形体（3）的圆弧面。电容体（1）为圆柱面形，两端封闭，即空心圆柱体，其材质为绝缘硬质材料，如塑料。扇形体（3）与电容体（1）材质相同，其半径比电容体（1）的半径小，二者同轴，即扇形体（3）通过转轴（4）安装在电容体（1）上；扇形体（3）密度比液体（2）的密度小，总是竖直向上浮动。移动电极（7）与固定电极A（5）形成电容C1，移动电极（7）与固定电极B（6）形成C2；当传感器探头水平放置时，电容C1、C2大小相等；当传感器探头倾斜时电容C1、C2的大小不等，该传感器探头向左倾斜时，C1增大、C2减小，该传感器探头向右倾斜时C1减小、C2增大，由两个电容C1、C2的变化关系来判断该传感器探头的水平状态和倾斜的方向与角度。
本实施例中，如图2所示，信号源（8）采用NE555定时器设计一个方波发生器，该方波发生器的电路由电阻R3、R4，电容C3、C4和集成电路NE555组成。其信号源（8）的波形输出端为P1、P2，其中P1为信号端，P2为地端。
本实施例中，如图3，转换电路（9）包括电容C1、C2，电阻R1、R2，二极管VD1、VD2；其中电容C1和C2为差动传感器探头的电容。图2的输出端P1、P2分别连接到图3的输入端P1、P2，信号源（8）的波形输入到转换电路（9）中。图3的输出端U0，转换电路（9）的作用是将电容C1、C2的差值成与之成线性关系的电压输出U0。
实用新型原理是：扇形体（3）密度比液体（2）的密度小，所以总是竖直向上浮动，当传感器水平放置时，电容C1、C2大小相等，当传感器向左倾斜时，C1减小，C2增大；反之，当传感器向右倾斜时，C1增大，C2减小，电容差值与传感器探头倾角线性关系。再利用转换电路（9）将C1和C2的差值变量转换为电压变化量，即电压变化量与倾角成线性关系，这样可以通过测量电压来测量倾角的值。
Claims (4)
1.一种差动电容倾角传感器，其特征包括电容体（1）、液体（2）、扇形体（3）、转轴（4）、固定电极A（5）、固定电极B（6）、移动电极（7）；电容体（1）内装液体（2），转轴（4）安装在圆柱体截面中心，扇形体（3）安装在转轴（4）上并可以绕转轴（4）自由转动；固定电极A（5）、固定电极B（6）对称地安装在电容体（1）的圆弧面上部，固定电极A（5）、固定电极B（6）相互离开1mm；移动电极（7）安装在扇形体（3）的圆弧面。
2.根据权利要求1所述的一种差动电容倾角传感器，其特征是电容体（1）为圆柱面形，两端封闭，即空心圆柱体，其材质为绝缘硬质材料。
3.根据权利要求1所述的一种差动电容倾角传感器，其特征是扇形体（3）与电容体（1）材质相同，其半径比电容体（1）的半径小，二者同轴，即扇形体（3）通过转轴（4）安装在电容体（1）上；扇形体（3）密度比液体（2）的密度小，总是竖直向上浮动。
4.根据权利要求1所述的一种差动电容倾角传感器，其特征是移动电极（7）与固定电极A（5）形成电容C1，移动电极（7）与固定电极B（6）形成C2；当传感器探头水平放置时，电容C1、C2大小相等；当传感器探头倾斜时电容C1、C2的大小不等，该传感器探头向左倾斜时，C1增大、C2减小，该传感器探头向右倾斜时C1减小、C2增大，由两个电容C1、C2的变化关系来判断该传感器探头的水平状态和倾斜的方向与角度。
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| CN201821533910.6U CN209166417U (zh) | 2018-09-19 | 2018-09-19 | 一种差动电容倾角传感器 |
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| CN (1) | CN209166417U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114609412A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-10 | 西安交通大学 | 基于mems电容式加速度传感器的电熨斗姿态识别智能传感器 |
| RU2774041C1 (ru) * | 2021-06-09 | 2022-06-14 | Александр Алексеевич Семенов | Датчик угла наклона |
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2018
- 2018-09-19 CN CN201821533910.6U patent/CN209166417U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN114609412A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-10 | 西安交通大学 | 基于mems电容式加速度传感器的电熨斗姿态识别智能传感器 |
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