電子水平儀的雙軸加速傳感器的製作方法
2023-09-18 02:44:45 1
專利名稱：電子水平儀的雙軸加速傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型公開了電子水平儀的雙軸加速傳感器，尤其涉及ー種高靈敏度、低溫漂、低噪聲、低功耗的雙軸加速傳感器。屬於電子技術領域。
背景技術：
在現有技術中的電子水平儀應用領域，傳感器的使用仍存在諸多問題，比如瑞士 Wyler公司的新型N/T電子水平儀，該水平儀的敏感元件是利用的是該公司自己研製生產的zEROTRoNIC電容式角度傳感器。帶有電容式角度傳感器的水平儀是ー維電子水平儀，只能測量ー個自由度的水平度，在平面測量中還存在不少缺點。美國Schaevitz Senaor公司專利技術產品AccuStarI單軸電子水平傳感器為敏感元件做成的電子水平儀。其缺點是Accu Star-II傳感器它的零位重複性只有O. 15° ,價格太高，性價比差。另外國內外有ー些數字式水平儀的敏感元件採用傾斜傳感器專門設計定製的差動電容器。但引線的屏蔽、電容器的邊緣效應等因素對該類型水平儀的影響較大，效果不太理想。現有的微加速度計有多種工作方式，如壓阻式，力平衡式，電容式，壓電式，熱流式，諧振式，隧道式等。壓阻式和壓電式加速度計的結構製作簡單，但溫漂較大，靈敏度較差；力平衡式加速度計的靈敏度較高，但結構複雜；熱流式加速度計利用熱對流原理，由於沒有可動部件因而器件的可靠性較高，但靈敏度一般，溫漂較大；諧振式加速度計利用測頻原理直接輸出數位訊號，其靈敏度較高，但配套電路設計複雜，對器件封裝有特殊要求；隧道式加速度計利用粒子的隧穿效應，可以達到很高的測量靈敏度，但製作複雜，有特殊的表面光潔要求，溫漂也較大。 總上所述，現有技術中存在靈敏度差、溫漂大、噪聲大、設計電路複雜、性價比低等缺點。發明內容本實用新型的目的在於克服上述現有技術中存在的不足之處，從而提供一種結構簡單，操作簡單，節約成本，制動性能好，功率大，噪聲輕，無汙染，起升速度快的雙驅動單電機結構的叉車。本實用新型是通過如下的方法實現的一種電子水平儀的雙軸加速傳感器，所述雙軸加速傳感器包括電源端101、傳感器、振蕩器103，解調器105，106、電阻107，108、脈寬佔空比調製器109、脈寬信號輸出端、濾波電容；所述解調器105，106與傳感器相連接；所述電阻107，108驅動脈寬佔空比解調器109 ;濾波電容外接引腳。所述雙軸加速傳感器直接輸出數位訊號，這些信號直接傳輸給微處理器，而不需A/D轉換或附加其它電路。所述電源端101工作電壓為+2V +6V，優先+5V。[0014]所述傳感器每根軸的帶寬均可通過波容電容調整。所述傳感器包括X軸傳感器102和Y軸傳感器104 ;所述X軸傳感器102和Y軸傳感器104是兩個相互正交的加速度傳感器，它們同時工作，可以測量動態變化的加速度和恆定的加速度。所述濾波電容的濾波帶寬和微控制器的計算速度決定所述雙軸加速傳感器的解析度；進ー步所述濾波電容包括第一軸濾波電容2和第二軸濾波電容3。所述脈寬信號輸出端包括第一軸脈寬信號輸出端110和第二軸脈寬信號輸出端111。所述脈寬佔空比調製器109的脈寬佔空比與所述的X軸傳感器102、Y軸傳感器104分別所感受到的加速度成正比。所述雙軸加速傳感器可承受的劇烈衝擊大於等於1kg。所述雙軸加速傳感器溫度工作範圍為-45度 85度。本實用新型有著如下的有益效果I、雙軸加速度傳感器直接是數字量輸出，省去了 A/D轉換環節，簡化了硬體系統，並減少了誤差產生的可能性，便於數據的傳輸和處理，同時系統的抗幹擾性能也能得到提聞;2、雙軸加速度傳感器方便了對兩個自由度的水平度的的測量，應用範圍大大擴展；3、雙軸加速度傳感器既可測量動態加速度，又可測量靜態加速度；4、雙軸加速度傳感器水平儀比電解質、水銀、熱能斜度測量儀響應快；5、高靈敏度、低溫漂、低噪聲、低功耗、重量輕、良好的線性度、振動頻率和加速度的測量範圍大以及工作溫度廣等。
圖I為雙軸加速度傳感器內部結構示意圖圖2為測試電壓的帶寬和cx、cy的選擇表具體實施方式
以下結合附圖作進一歩描述本實用新型實施例I :雙軸加速度傳感器電子水平儀的雙軸加速傳感器，所述雙軸加速傳感器包括電源端(101)、傳感器、振蕩器(103)，解調器(105，106)、電阻(107，108)、脈寬佔空比調製器(109)、脈寬信號輸出端、濾波電容；所述解調器(105，106)與傳感器相連接；所述電阻(107，108)驅動脈寬佔空比解調器(109);濾波電容外接引腳；所述雙軸加速傳感器直接輸出數位訊號。所述電源端(101)工作電壓為+2V +6V，優先+5V。所述傳感器每根軸的帶寬均可通過波容電容調整，調整方法如下所述傳感器包括X軸傳感器(102)和Y軸傳感器(104);所述X軸傳感器(102)和Y軸傳感器(104)是兩個相互正交的加速度傳感器，它們同時工作，可以測量動態變化的加速度和恆定的加速度。解調器(105，106)，主要是用來修正信號，並對信號的方向做出判斷。X軸傳感器(102)後的解調器(105)輸出的信號，通過ー個32k Ω的電阻(107)來驅動佔空比調製器(109)，通過在XFILT引腳外接濾波電容(2)來改變帶寬；Y軸傳感器(104)後的解調器(106)輸出的信號，通過ー個32kΩ的電阻(108)來驅動佔空比調製器(109)，通過在YFILT引腳外接濾波電容(3)來改變帶寬；所述濾波電容的濾波帶寬和微控制器的計算速度決定所述雙軸加速傳感器的解析度；進ー步所述 濾波電容包括第一軸濾波電容(2)和第二軸濾波電容(3)。所述脈寬信號輸出端包括所述濾波電容包括第一軸脈寬信號輸出端(110)和第ニ軸脈寬信號輸出端(111)。所述脈寬佔空比調製器(109)的脈寬佔空比與所述的X軸傳感器(102)、Y軸傳感器(104)分別所感受到的加速度成正比。所述雙軸加速傳感器可承受的劇烈衝擊大於等於1kg。所述雙軸加速傳感器溫度工作範圍為-45度 85度；所述商業溫度工作範圍O度 70度，エ業溫度範圍-45度 85度。實施例2 :雙軸加速傳感器工作電壓測試雙軸加速傳感器的工作電壓範圍為+2V +6V，本項目優先採用+5V電壓。又根據數字式電子水平儀特定工作環境和工作流程，可知可用信號的頻率很低，大約為O. 5Hz左右。根據進行試驗的實際情況知，在水平儀的工作過程中，其有效信號主要是由人為的對水平儀進行傾角的改變。而人體的運動的最大頻率不超過10MHz，因此，本設計選用的帶寬的原則為< 10MHz，本設計所取的帶寬為1Hz。由此就可以確定Cx，Cy的值為5uF。為了確保數字式水平儀的精度，Cx、Cy選取5 μ F電容，使得帶寬為1Hz，噪聲(rms)為O. 62mg，噪聲峰值(概94% ) (rmsX4)為I. 6mg。(如圖2所示)
權利要求1.電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述雙軸加速傳感器包括電源端(101)、傳感器、振蕩器(103)，解調器(105，106)、電阻(107，108)、脈寬佔空比調製器(109)、脈寬信號輸出端、濾波電容；所述解調器(105，106)與傳感器相連接；所述電阻(107,108)驅動脈寬佔空比解調器(109);濾波電容外接引腳。
2.根據權利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述雙軸加速傳感器直接輸出數位訊號。
3.根據權利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述電源端(101)工作電壓為+2V +6V。
4.根據權利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述傳感器每根軸的帶寬均可通過波容電容調整。
5.根據權利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述傳感器包括X軸傳感器(102)和Y軸傳感器(104);所述X軸傳感器(102)和Y軸傳感器(104)是兩個相互正交的加速度傳感器。
6.根據權利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述濾波電容的濾波帶寬和微控制器的計算速度決定所述雙軸加速傳感器的解析度； 所述濾波電容包括第一軸濾波電容(2)和第二軸濾波電容(3)。
7.根據權利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述脈寬信號輸出端第一軸脈寬信號輸出端(110)和第二軸脈寬信號輸出端(111)。
8.根據權利要求5所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述脈寬佔空比調製器(109)的脈寬佔空比與所述的X軸傳感器(102)、Y軸傳感器(104)分別所感受到的加速度成正比。
9.根據權利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述雙軸加速傳感器可承受的劇烈衝擊大於等於1kg。
10.根據權利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特徵在於，所述雙軸加速傳感器溫度工作範圍為-45度 85度。
專利摘要本實用新型公開了電子水平儀的雙軸加速傳感器，它包括電源端(101)、傳感器、振蕩器(103)，解調器(105，106)、電阻(107，108)、脈寬佔空比調製器(109)、脈寬信號輸出端、濾波電容；所述解調器(105，106)與傳感器相連接；所述電阻(107，108)驅動脈寬佔空比解調器(109)；濾波電容外接引腳。本實用新型具有高靈敏度、低溫漂、低噪聲、低功耗、重量輕、良好的線性度、振動頻率和加速度的測量範圍大以及工作溫度廣等優點。
文檔編號G01P15/18GK202433404SQ201120483008
公開日2012年9月12日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者華強, 吳關根, 韓芬英, 黃永祥 申請人:杭州工具量具有限公司