PL245806B1 - Pojemnościowy czworościenny czujnik odchylenia od pionu oraz sposób określania odchylenia od pionu - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest pojemnościowy czworościenny czujnik odchylenia od pionu oraz sposób określania odchylenia od pionu. Pojemnościowy czworościenny czujnik odchylenia od pionu zaopatrzony jest w stożkowy dwuczęściowy korpus i znajdujący się w nim ruchomy element o kulistym kształcie przewodzący prąd elektryczny umieszczony w przestrzeni (2) ograniczonej przez zestaw czterech elektrod. Elektrody są rozstawione tak, że ich stykowe powierzchnie czołowe tworzą układ geometryczny odpowiadający czterem ścianom czworościanu foremnego. Powierzchnie stykowe każdej z naprzeciwległych elektrod są rozmieszczone w odległości większej od średnicy ruchomego elementu. Korpus ma zasadniczo stożkowy kształt i zawiera część górną z elektrodą górną oraz cześć dolną i charakteryzuje się tym, że część dolna posiada równomiernie rozmieszczone na jej obwodzie otwory mieszczące trzy elektrody boczne. Odstępy pomiędzy sąsiadującymi elektrodami bocznymi i elektrodą górną są mniejsze od średnicy ruchomego elementu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pojemnościowy czworościenny czujnik odchylenia od pionu, oraz sposób określania odchylenia od pionu.

Dążąc do prostoty przetwarzania sygnałów wyjściowych tego typu czujników, najkorzystniejsze rozwiązanie, w przypadku, gdy zakres pomiarowy czujnika obejmuje pełny kąt bryłowy, to podział tego zakresu na określoną liczbę takich samych podzakresów kątowych. Na takiej zasadzie działa wiele znanych czujników.

Przedmiotem polskiego patentu nr 239205 jest czujnik odchylenia od pionu mający korpus w kształcie graniastosłupa foremnego i zaopatrzony w ruchomy kulisty element, wykonany z materiału przewodzącego prąd elektryczny, umieszczony wewnątrz korpusu w przestrzeni ograniczonej przez zestaw elektrod, które przykładowo tworzą układ ścian sześcianu. Umożliwia to podział pełnego kąta bryłowego na osiem równomiernych podzakresów. Jednak ze względu na zasadę detekcji odchylenia od pionu bazującą na przepływie prądu niemożliwa jest miniaturyzacja wymiarów gabarytowych czujnika, spowodowana koniecznością uzyskania odpowiednio dużych nacisków ruchomego elementu na elektrody czujnika, wynikających z masy, a zatem i wymiarów ruchomego elementu.

Przedmiotem polskiego patentu nr 239207 jest czujnik odchylenia od pionu mający walcowy korpus i zaopatrzony w ruchomy kulisty element, wykonany z materiału przewodzącego prąd elektryczny, umieszczony wewnątrz korpusu w przestrzeni ograniczonej przez zestaw elektrod, tworzących układ ścian dwunastościanu foremnego. Takie rozwiązanie pozwala dobrze oznaczyć kierunek odchylenia od pionu (na zasadzie podziału pełnego kąta bryłowego na 20 równomiernych podzakresów, odpowiadających liczbie wierzchołków dwunastościanu) za pomocą sposobu określania odchylenia od pionu ujawnionego w tym wynalazku. Jednak ze względu na rezystancyjną zasadę detekcji odchylenia od pionu, podobnie jak poprzednio, niemożliwa jest miniaturyzacja wymiarów gabarytowych czujnika, spowodowana koniecznością uzyskania odpowiednio dużych nacisków ruchomego elementu na elektrody czujnika.

Przedmiotem polskiego zgłoszenia patentowego nr P.438954 jest czujnik odchylenia od pionu mający walcowy korpus i zaopatrzony w ruchomy kulisty element, wykonany z materiału przewodzącego prąd elektryczny, umieszczony wewnątrz korpusu w przestrzeni ograniczonej przez zestaw elektrod, tworzących układ ścian dwudziestościanu foremnego. Takie rozwiązanie pozwala dobrze oznaczyć kierunek odchylenia od pionu (na zasadzie podziału pełnego kąta bryłowego na 12 równomiernych podzakresów, odpowiadających liczbie wierzchołków dwudziestościanu) za pomocą sposobu określania odchylenia od pionu ujawnionego w tym zgłoszeniu. Jednak ze względu na skomplikowaną, sekwencyjną zasadę detekcji odchylenia od pionu, do przetwarzania wskazań ujawnionego czujnika konieczne jest zastosowanie systemu mikroprocesorowego.

Istnieje także wiele rozwiązań czujników odchylenia od pionu, które dzielą zakres pomiarowy na określoną liczbę podzakresów, jednak nierównomiernych, co jak wspomniano utrudnia przetwarzanie informacji generowanej przez taki czujnik. Jako przykład można tu podać zagraniczne patenty: CN106885921 (A), US2018180449 (A1), CN103794403 (A), JP2009117137 (A).

Dokument CN106885921 A ujawnia czujnik odchylenia od pionu wykorzystujący dwie części prowadzące elektrody, co najmniej sześć kołków stykowych, element ruchomy i obwód przetwarzania sygnału. Obwód przetwarzania sygnału wskazuje kierunek odchylenia od pionu wykrytego obiektu zgodnie z wykrytym sygnałem.

Natomiast dokument US2018180449 A1 ujawnia czujnik odchylenia od pionu zawierający dwie prowadnice elektrod, co najmniej sześć kołków stykowych, element ruchomy i obwód przetwarzania sygnału. Dwie prowadnice elektrod są uformowane ze szczeliną. Dwie prowadnice elektrod i co najmniej sześć kołków stykowych wyznaczają przestrzeń, w której może się przemieszczać ruchomy człon. Dwie prowadnice elektrod są elektrycznie połączone odpowiednio z jedną końcówką sygnałową obwodu przetwarzania sygnału, a co najmniej sześć kołków stykowych jest elektrycznie połączonych odpowiednio z inną końcówką sygnałową obwodu przetwarzania sygnału. Po wykryciu kierunku odchylenia od pionu element ruchomy porusza się w przestrzeni zgodnie z wykrytym kierunkiem i styka się z kołkiem stykowym odpowiadającym wykrytemu kierunkowi odchylenia od pionu poniżej, tak że jedna z prowadnic elektrody i kołek stykowy odpowiadający wykrytemu kierunkowi poniżej tworzą pętla sygnału czujnikowego przechodząca przez ruchomy element.

Dokument CN103794403 A ujawnia wielopunktowy przełącznik przechyłu zawierający izolator otaczający jedną oś, dwa pierwsze elementy przewodzące oraz wiele drugich elementów przewodzących zainstalowanych na izolatorze oraz jeden przewód. Każdy pierwszy element stykowy przewodzący posiada jedną część stykową i jedną część prowadzącą połączenie. Wspomniane części stykowe rozmieszczone są tak, aby były oddzielone odstępami wzdłuż osi. Części prowadzące połączenie są odsłonięte od izolatora. Każdy drugi element przewodzący posiada odpowiednią część stykową i część prowadzącą. Części stykowe odsłonięte są w komorze akomodacyjnej i rozmieszczone w szyku w sposób otaczający oś. Przewód umieszczony jest w komorze mieszczącej i przemieszcza się pomiędzy położeniem połączenia, stykając się więcej niż z dwoma częściami stykowymi, a położeniem rozłączenia, które nie styka się z żadnymi dwoma częściami stykowymi.

W dokumencie JP2009117137 A ujawniono czujnik przechyłu do wykrywania przechylenia i pochylenia sprzętu/urządzenia uwzględniający niewielki rozmiar i grubość sprzętu/urządzenia. Czujnik wyposażony jest w obudowę zawierająca na przeciwległych powierzchniach styki stałe oraz styk ruchomy. Pochylenie i przechylanie powoduje zwarcie styku ruchomego z jednym ze styków stałych, w ten sposób wykrywane jest przechylenie lub pochylenie.

Z łatwością można podać liczne przykłady zastosowań (np. wykrywanie kolizji robotów mobilnych), gdzie korzystne byłoby podzielenie pełnego kąta bryłowego na równomierne podzakresy w liczbie innej niż 2, 8, 12 lub 20, np. ze względu na prostotę i czas przetwarzania sygnałów wyjściowych czujnika oraz ograniczoną liczbę możliwych przypadków. Przedmiotem wynalazku jest taki właśnie czujnik odchylenia od pionu, który umożliwia podział pełnego kąta bryłowego na 4 równomierne podzakresy.

Celem wynalazku jest zapewnienie czujnika odchylenia od pionu, który dzieli pełny kąt bryłowy na 4 równomierne podzakresy kątowe i za pomocą sygnałów elektrycznych umożliwia detekcję kierunku odchylenia od pionu, pozwalający na uzyskanie subminiaturowych wymiarów gabarytowych czujnika (element ruchomy może mieć średnicę nawet poniżej 0,5 mm). Czujnik dodatkowo cechuje się większą niezawodnością działania, ponieważ w każdym z 4 stabilnych położeń połączenie elektryczne pomiędzy elementem ruchomym a 3 elektrodami może cechować się większą wartością rezystancji elektrycznej - np. skutkiem utlenienia się powierzchni stykowych elementu ruchomego lub elektrod - co może doprowadzić do błędnej detekcji przy zastosowaniu standardowych metod. Ponadto, ujawniony sposób detekcji położenia elementu ruchomego nie wymaga długiego czasu na przeprowadzenie pełnego cyklu pomiarowego, bazującego na szybkim pomiarze pojemności elektrycznej ze względnie dużą częstotliwością.

Pojemnościowy czworościenny czujnik odchylenia od pionu zaopatrzony jest w stożkowy dwuczęściowy korpus i znajdujący się w nim ruchomy element o kulistym kształcie przewodzący prąd elektryczny umieszczony w przestrzeni ograniczonej przez zestaw czterech elektrod. Elektrody są rozstawione tak, że ich stykowe powierzchnie czołowe tworzą układ geometryczny odpowiadający czterem ścianom czworościanu foremnego. Powierzchnie stykowe każdej z naprzeciwległych elektrod są rozmieszczone w odległości większej od średnicy ruchomego elementu. Korpus ma zasadniczo stożkowy kształt i zawiera część górną z elektrodą górną oraz część dolną i charakteryzuje się tym, że część dolna posiada równomiernie rozmieszczone na jej obwodzie otwory mieszczące trzy elektrody boczne. Odstępy pomiędzy sąsiadującymi elektrodami bocznymi i elektrodą górną są mniejsze od średnicy ruchomego elementu.

Korzystnie elektroda górna oraz elektrody boczne są odseparowane elektrycznie od siebie.

Korzystnie podstawa górna ma krótką zewnętrzną powierzchnię walcową pasowaną na wcisk z wewnętrzną powierzchnią walcową wykonaną w dolnej części czujnika.

Sposób określania odchylenia od pionu, w którym stosuje się pojemnościowy czworościenny czujnik zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że sprawdza się pojemność elektryczną pomiędzy każdą z elektrod bocznych, a elektrodą górną lub ich zwarcie i przypisuje się każdej parze o dużej pojemności elektrycznej lub zwartej logiczną wartość 0.

Korzystnie na podstawie analizy stanów logicznych przypisanych do poszczególnych par elektrod wykrywa się dwie pary elektrod z przypisanym stanem logicznym 0, co odpowiada przypadkowi zwarcia przez element ruchomy elektrody górnej z dwiema z trzech elektrod bocznych. Następnie jeśli takie dwie pary elektrod nie zostaną wykryte, to stwierdza się taki stan, gdzie każdej z par przypisano stan logiczny 1, co odpowiada przypadkowi kiedy element ruchomy zwiera ze sobą trzy elektrody boczne. Kierunek odchylenia od pionu określa się w pierwszym przypadku jako półprostą prostopadłą do płaszczyzny przechodzącej przez punkty centralne dwóch zwartych elektrod bocznych oraz elektrody górnej, natomiast w drugim przypadku jako półprostą pokrywającą się z osią symetrii czujnika.

Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 a przedstawia otwartą dolną część korpusu czujnika według wynalazku z widocznym ruchomym elementem,

Fig. 1b przedstawia otwartą dolną część korpusu czujnika według wynalazku z zamontowanymi elektrodami bocznymi,

Fig. 1c przedstawia górną część korpusu z zamontowaną elektrodą górną,

Fig. 1d przedstawia czujnik według wynalazku z górną częścią korpusu zamkniętą dolną częścią korpusu,

Fig. 2 przedstawia schematycznie mechanizm zwierania elektrod przez element ruchomy,

Fig. 3 przedstawia oznaczenia poszczególnych ścian wirtualnego czworościanu,

Fig. 4 przedstawia schemat elektryczny układu detekcji położenia elementu ruchomego, natomiast

Fig. 5 przedstawia tabelę pokazującą zależność pomiędzy oznaczeniem ściany S1-S4 wirtualnego czworościanu a oznaczeniem elektrody na Fig. 1, Fig. 2 i Fig. 4 oraz konfigurację ścian wirtualnego czworościanu dla każdego z wierzchołków reprezentującego jeden z czterech kierunków odchylenia od pionu.

Korpus 1 w przykładzie wykonania czujnika według wynalazku ukazano na Fig. 1d, a jego samą górną część na Fig. 1c oraz dolną część na Fig. 1b. Korpus ma stożkowy kształt. Alternatywnie mógłby to być kształt czworościanu foremnego lub inny: graniastosłupa trójkątnego lub walca. Korpus jest wykonany z tworzywa sztucznego, lub innego materiału nieprzewodzącego prąd elektryczny. Korpus składa się z dwóch części: dolnej 1b i górnej 1a.

Korpus jest zamknięty od góry na stałe podstawą górną la z płaską i przewodzącą elektrodą górną 4, pokazaną na Fig. 1 c. Od dołu część dolna korpusu 1 b jest wciskana w część górną korpusu 1 a.

Alternatywnie można stosować inne połączenia rozłączne lub nierozłączne obu części korpusu (np. klejone, gwintowe).

Dolna część korpusu 1 b jest zaopatrzona w wewnętrzną powierzchnię walcową 1d umożliwiającą jej precyzyjne pozycjonowanie względem części górnej korpusu 1 a, zaopatrzonej w zewnętrzną powierzchnię walcową 1c.

Od dołu część dolna korpusu 1b jest zaopatrzona w nagwintowany otwór 1 e, dzięki czemu cały czujnik można zamocować w urządzeniu docelowym.

W otworach bocznych wykonanych na obwodzie części dolnej korpusu 1 b mającej kształt stożka ściętego o kącie wierzchołkowym równym 39 stopni umieszczone są elektrody boczne 5a, 5b, 5c z których dwa są w pełni widoczne na Fig. 1b. Osie otworów na elektrody boczne wykonane są w korpusie pod kątem prostym, który zapewnia równoległość powierzchni czołowej elektrod do odpowiednich ścian bocznych wirtualnego czworościanu foremnego. W przestrzeni 2 wewnątrz korpusu, pomiędzy elektrodami bocznymi i elektrodą górną 4 znajduje się ruchomy element 3 - np. stalowa kulka łożyskowa.

Po umieszczeniu ruchomego elementu 3 wewnątrz przestrzeni 2 w korpusie dolnym 1 b, w korpus dolny wciska się korpus górny 1a z elektrodą górną 4.

Twardość i gładkość materiału powierzchni stykowej elektrod bocznych oraz górnej oraz ruchomego elementu 3 jest istotna z punktu widzenia małych oporów toczenia, a dzięki temu zwiększenia czułości czujnika. Odstęp pomiędzy powierzchnią stykową każdej z naprzeciwległych elektrod jest nieznacznie większy od średnicy ruchomego elementu. Natomiast odstęp pomiędzy sąsiadującymi ze sobą elektrodami (tworzącymi konfigurację trzech elektrod otaczających jeden z czterech wierzchołków wirtualnego czworościanu) jest mniejszy od średnicy ruchomego elementu 3.

Dzięki temu, gdy czujnik jest ustawiony pionowo, sąsiadujące ze sobą elektrody boczne są ze sobą zwarte. Odpowiednio duże odchylenie od pionu skutkuje przemieszczeniem się ruchomego elementu 3 i zwarcie za jego pośrednictwem trzech elektrod otaczających jeden z pozostałych trzech wierzchołków wirtualnego czworościanu, co schematycznie pokazano w przekroju na Fig. 2, gdzie czujnik został obrócony o 180 stopni i dwie elektrody boczne 5a i 5b zwierane są z elektrodą górną 4 przez ruchomy element 3.

Elektrody boczne i górna są płaskie i gładkie, dzięki czemu uzyskuje się dużą czułość czujnika, a jednocześnie zapewnione jest zwieranie w każdej orientacji kątowej czujnika zawsze trzech spośród czterech elektrod otaczających ten wierzchołek wirtualnego czworościanu, którego położenie jest najbliższe położeniu elementu ruchomego 3. Innymi słowy, zwarte ze sobą są zawsze 2 pary elektrod.

Korpus 1a oraz 1b można wykonać z materiału przewodzącego prąd elektryczny. Wówczas trzeba tylko odizolować elektrody boczne 5a, 5b, 5c. Można to zrobić wprowadzając do otworów dodatkowe tuleje wykonane z materiału nieprzewodzącego prąd elektryczny. Niemniej jednak elektroda górna oraz górna część korpusu 1a mogą być wykonane jako jeden zintegrowany element z materiału przewodzącego prąd elektryczny.

Detekcja położenia ruchomego elementu 3 w danym wierzchołku czworościanu odbywa się na podstawie wykrycia dużej pojemności elektrycznej lub zwarcia, pomiędzy dwiema parami sąsiadujących ze sobą elektrod, otaczających wierzchołek wirtualnego czworościanu, którego siatka została przedstawiona na Fig. 3, gdzie P1 do P4 oznacza kolejny wierzchołek czworościanu, natomiast S1 do S4 oznacza kolejne ściany czworościanu. W tabeli na Fig. 5 zostały oznaczone za pomocą litery X numery ścian (S1-S4) sąsiadujące ze sobą w danym wierzchołku wirtualnego czworościanu (P1-P4), zgodnie z oznaczeniami użytymi na rysunku siatki na Fig. 3. Każda ze ścian połączona jest z odrębnym zaciskiem.

Fig. 4 przedstawia przykładowy schemat elektryczny układu detekcji dużej pojemności elektrycznej lub zwarcia dla danej pary elektrod. Bramka Schmitta wraz z elementami PRV1, R1, oraz elektrodami 5c i 4 stanowią układ generatora fali prostokątnej. Potencjometrem PV1 można regulować częstotliwość generowanego sygnału. Częstotliwość sygnału jest zależna od rezystancji R1 i nastawionej rezystancji PV1 oraz od pojemności powstałej miedzy elektrodami (4 i 5c). Gdy element zwierający zbliża się do ścian zwiększa pojemność, co powoduje zmniejszenie częstotliwości generowanego przebiegu. W przypadku zwarcia elektrod generator przestaje działać. Następnie bramki U2A, U2B oraz U3D wraz z elementami C1 i R3 stanowią przerzutnik monostabilny. Wprowadzenie na wejście tego przerzutnika sygnału prostokątnego powoduje standaryzację czasu trwania sygnału wyjściowego. Na czas trwania sygnału wyjściowego (stan logiczny 1) mają wpływ elementy C1 i R3. Gdy na wejście tego układu wprowadzony zostanie przebieg prostokątny z wyjścia generatora, na wyjściu zostanie wygenerowany sygnał impulsowy o stałym czasie trwania impulsu i tej samej częstotliwości, co sygnał wejściowy. W rezultacie na wyjściu powstanie sygnał cyfrowy o zmiennej długości impulsu, zależnej od częstotliwości (modulacja PWM zależna od pojemności między elektrodami). Następnie sygnał trafia do układu całkującego zrealizowanego na elementach R2 i C2. W układzie całkującym sygnał cyfrowy o zmiennej długości trwania impulsu jest całkowany. Ponieważ czas trwania impulsu i jego amplituda są stałe, to na wyjściu układu całkującego (napięcie na kondensatorze C2) otrzymujemy napięcie liniowo zależne od generowanej częstotliwości. Gdy na wyjściu układu całkującego napięcie spadnie poniżej progu załączenia tranzystora Q1, tranzystor zacznie przewodzić, co spowoduje przepływ prądu przez rezystor R4 i powstanie napięcia ~5V na wyjściu układu, co oznacza zwarcie danej pary elektrod, lub położenie elementu zwierającego w bezpośrednim sąsiedztwie elektrod, które można uznać za położenie elementu zwierającego w krawędzi obu ścian stanowiących elektrody pomiarowe. Dla przewidzianej konstrukcji utworzone są trzy tory do detekcji zwarcia elektrod. Na podstawie stanów wyjściowych za pomocą układu logicznego można określić położenie elementu zwierającego w odniesieniu do wszystkich elektrod, a co za tym idzie wierzchołków czworościanu. Położenie elementu w danym wierzchołku jest sygnalizowane pojawieniem się stanu logicznego 1 na odpowiednim wyjściu. Kierunek odchylenia od pionu określa się wtedy jako półprostą przechodzącą przez ten wierzchołek i środek przeciwległej ściany czworościanu.

W przypadku, gdy żadna z elektrod bocznych nie wykazuje dużej pojemności elektrycznej względem elektrody górnej lub zwarcia z nią, co skutkuje przypisaniem każdej z nich wartości logicznej 1, kierunek odchylenia od pionu określa się jako półprostą pokrywającą się z osią symetrii czujnika.

Znawca na podstawie powyższego opisu jest w stanie rutynowo zaproponować różne konfiguracje i warianty czujnika według wynalazku obejmujące zastosowanie elektrod o określonych kształtach powierzchni stykowej, wykonanych z dostępnych w stanie techniki materiałów o korzystnych właściwościach. Jest również w stanie zaproponować rozkład elektrod bocznych adekwatny do zastosowania. Rutynowo wykona korpusy w różnych kształtach i z różnych materiałów a także zaproponuje różne elektroniczne układy detekcji, logiczne lub systemy mikroprocesorowe do odczytywania czujnika.

Lista oznaczeń odsyłających:

- korpus pojemnościowego czworościennego czujnika odchylenia od pionu

1a - górna podstawa korpusu

1b - dolna podstawa korpusu

1c - zewnętrzna powierzchnia walcowa pozycjonująca

1d - wewnętrzna powierzchnia walcowa pozycjonująca

1e - gwintowany otwór mocujący

- wolna przestrzeń

- element ruchomy (kulka)

- elektroda górna

5a, b, c - elektrody boczne

Claims (5)

1. Pojemnościowy czworościenny czujnik odchylenia od pionu zaopatrzony w stożkowy dwuczęściowy korpus (1) i znajdujący się w nim ruchomy element (3) o kulistym kształcie przewodzący prąd elektryczny umieszczony w przestrzeni (2) ograniczonej przez zestaw czterech elektrod (4, 5a, 5b, 5c) przy czym elektrody są rozstawione tak, że ich stykowe powierzchnie czołowe tworzą układ geometryczny odpowiadający czterem ścianom czworościanu foremnego, przy czym powierzchnie stykowe każdej z naprzeciwległych elektrod są rozmieszczone w odległości większej od średnicy ruchomego elementu (3), korpus (1) ma zasadniczo stożkowy kształt i zawiera część górną (1 a) z elektrodą górną (4) i część dolną (1b) znamienny tym, że część dolna (1 b) posiada równomiernie rozmieszczone na jej obwodzie otwory mieszczące trzy elektrody boczne (5a, 5b, 5c) przy czym odstępy pomiędzy sąsiadującymi elektrodami bocznymi (5a, 5b, 5c) i elektrodą górną (4), są mniejsze od średnicy ruchomego elementu (3).

2. Pojemnościowy czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że elektroda górna (4) oraz elektrody boczne (5a, 5b, 5c) są odseparowane elektrycznie od siebie.

3. Pojemnościowy czujnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że podstawa górna (1a) ma krótką zewnętrzną powierzchnię walcową (1c) pasowaną na wcisk z wewnętrzną powierzchnią walcową (1d) wykonaną w dolnej części czujnika (1b).

4. Sposób określania odchylenia od pionu znamienny tym, że stosuje się pojemnościowy czworościenny czujnik zgodnie z zastrzeżeniami od 1 do 3 i sprawdza się pojemność elektryczną pomiędzy każdą z elektrod bocznych (5a, 5b, 5c), a elektrodą górną (4) lub ich zwarcie i przypisuje się każdej parze o dużej pojemności elektrycznej lub zwartej logiczną wartość 0.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że na podstawie analizy stanów logicznych przypisanych do poszczególnych par elektrod wykrywa się dwie pary elektrod z przypisanym stanem logicznym 0, co odpowiada przypadkowi zwarcia przez element ruchomy (3) elektrody górnej (4) z dwiema z trzech elektrod bocznych (5a, 5b, 5c), lub stwierdza się taki stan, gdzie każdej z par przypisano stan logiczny 1, co odpowiada przypadkowi kiedy element ruchomy (3) zwiera ze sobą trzy elektrody boczne (5a, 5b, 5c), przy czym kierunek odchylenia od pionu określa się w pierwszym przypadku jako półprostą prostopadłą do płaszczyzny przechodzącej przez punkty centralne dwóch zwartych elektrod bocznych oraz elektrody górnej, natomiast w drugim przypadku jako półprostą pokrywającą się z osią symetrii czujnika.