專利名稱：基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種微機電技術(shù)領(lǐng)域的檢測裝置，具體是一種基于振動加速 度的貨物損壞檢測裝置。
背景技術(shù)：
貨車運送貨物時，如果途中過度顛簸，可能會損壞貨物或造成肉眼無法識別的內(nèi) 部傷痕，因此有必要通過測量貨車垂直方向的加速度來判斷貨車內(nèi)的貨物的損壞情況，從 而采取有效的措施來減小損壞。經(jīng)對現(xiàn)有文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?00520010378. 6，名稱為汽車垂直 方向振動加速度傳感器，該實用新型包括浪涌電壓吸收電路、電壓限制電路、X軸加速度 芯片及分壓電路和一個有源帶通濾波器電路，當(dāng)汽車在垂直方向(Z軸)方向有振動時，X軸 加速度芯片輸出一個與振動信號強度成正比的電壓信號，此電壓信號通過分壓電路輸入到 有源帶通濾波器電路，并通過有源帶通濾波電路進行選頻輸出，提供給汽車電噴發(fā)發(fā)動機 電子控制器分析判斷和控制。但是該技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，且沒有顯示部分，不能判斷貨 車內(nèi)貨物的損壞情況。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種基于振動加速 度的貨物損壞檢測裝置。本實用新型使用連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)檢測貨車垂直方 向加速度，通過發(fā)光二極管顯示貨車運貨時貨物所受顛簸是否超過閾值，具有結(jié)構(gòu)簡單、成 本低、體積小、功耗小、可重復(fù)使用等優(yōu)點。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本實用新型包括電源、顯示單元和檢測單元，其中電源分別與顯示單元和檢測 單元相連傳輸電源，檢測單元和顯示單元相連傳輸檢測到的振動加速度信號。所述的電源包括若干串聯(lián)的紐扣電池。所述的檢測單元是連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)。所述的連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)包括質(zhì)量塊電極、多孔梁固定電極、絕緣 襯底、彈簧支撐座、梁支撐座、連體蛇形彈簧和緩沖層，其中緩沖層位于絕緣襯底上方、質(zhì) 量塊電極下方，彈簧支撐座固定在絕緣襯底上且位于質(zhì)量塊電極兩側(cè)，梁支撐座也固定在 絕緣襯底上且位于質(zhì)量塊電極其余兩側(cè)，連體蛇形彈簧與質(zhì)量塊電極相連并一起被彈簧支 撐座懸空，多孔梁固定電極被梁支撐座懸空并位于質(zhì)量塊電極上，多孔梁固定電極與質(zhì)量 塊電極之間有間隙。所述的絕緣襯底是石英或者玻璃襯底。所述的緩沖層是絕緣襯底上的縱向和橫向分布的短柱陣列，縱向陣列在絕緣襯底 上、連體蛇形彈簧下方，橫向陣列在絕緣襯底上、質(zhì)量塊電極下方。所述的顯示單元包括555定時器、D觸發(fā)器、復(fù)位按鍵、第一電阻、第二電阻、第三電阻、電容、三極管和發(fā)光二極管，其中連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)的負極分別與電 源正極、555定時器的第二引腳和555定時器的第六引腳相連，555定時器的第四引腳和第 八引腳都與電源正極相連，555定時器的第一引腳與電源負極相連，555定時器的第三引腳 與D觸發(fā)器的第三引腳相連，D觸發(fā)器的第二引腳、第四引腳和第十四引腳分別與電源正極 相連，D觸發(fā)器的第七引腳與電源負極相連，D觸發(fā)器的第一引腳、第一電阻的一端、復(fù)位按 鍵的一端和電容的一端分別兩兩相連，第一電阻的另一端與電源正極相連，電容的另一端 和復(fù)位按鍵的另一端分別與電源負極相連，D觸發(fā)器的第五引腳和第二電阻的一端相連，第 二電阻的另一端與三極管的基極相連，三極管的發(fā)射極與電源負極相連，三極管的集電極 與發(fā)光二極管的負極相連，發(fā)光二極管的正極與第三電阻的一端相連，第三電阻的另一端 與電源正極相連。所述的顯示單元和檢測單元分別置于檢測裝置的保護殼內(nèi)，保護殼固定在貨物箱 內(nèi)部的頂部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是貨車停駛后通過檢查裝置上的指示 燈是否亮就可判斷貨物是否損壞，連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)可針對不同的貨物設(shè)置 不同的閾值，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、能量耗費小、成本低和可重復(fù)使用的優(yōu)點。

圖1是實施例的結(jié)構(gòu)連接示意圖；其中1-555定時器，2-D觸發(fā)器，3-復(fù)位按鍵，B「第一紐扣電池，B2-第二紐扣電 池，S-連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)，R1-第一電阻，C-電容，R2-第二電阻，Q-三極管， LED-發(fā)光二極管，R3-第三電阻，a-555定時器第一引腳，d-555定時器第二引腳，t-555定 時器第三引腳，s-555定時器第四引腳，p-555定時器第六引腳，f-555定時器第八引腳，g-D 觸發(fā)器第一引腳，h-D觸發(fā)器第二引腳，i_D觸發(fā)器第三引腳，j_D觸發(fā)器第四引腳，k-D觸 發(fā)器第五引腳，m-D觸發(fā)器第十四引腳，n-D觸發(fā)器第七引腳，c_三級管集電極，b_三極管 基極，e-三極管發(fā)射極，VDD-第一紐扣電池的正極，GND-第二紐扣電池的負極。圖2是實施例的主視圖；其中4_保護殼，5-螺絲和螺母，6-貨物箱。圖3是實施例中連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)的結(jié)構(gòu)連接示意圖；其中7_質(zhì)量塊電極，8-多孔梁固定電極，9-連體蛇形彈簧，10-緩沖層，11-絕緣 襯底，12-彈簧支撐座，13-梁支撐座，14-彈簧連體。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的裝置進一步描述本實施例在以本實用新型技術(shù)方 案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范 圍不限于下述的實施例。實施例如圖1和圖2所示，本實施例包括555定時器1、D觸發(fā)器2、復(fù)位按鍵3、保護殼 4、第一紐扣電池B1、第二紐扣電池B2、連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)S、電容C、第一電阻 R1、第二電阻R2、第三電阻R3、三極管Q和發(fā)光二極管LED，其中第一紐扣電池B1的負極與第二紐扣電池B2的正極相連，連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)S的正極與第二紐扣電池B2 的負極GND相連，連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)S的負極分別與第一紐扣電池B1的正極 VDD.555定時器1的第二引腳d和555定時器1的第六引腳ρ相連，555定時器1的第四引 腳s和第八引腳f都與第一紐扣電池B1的正極VDD相連，555定時器1的第一引腳a與第 二紐扣電池B2的負極GND相連，555定時器1的第三引腳t與D觸發(fā)器2的第三引腳i相 連，D觸發(fā)器2的第二引腳h、第四引腳j和第十四引腳m分別與第一紐扣電池B1的正極 VDD相連，D觸發(fā)器2的第七引腳η與第二紐扣電池B2的負極GND相連，D觸發(fā)器2的第一 引腳g、第一電阻R1的一端、復(fù)位按鍵3的一端和電容C的一端分別兩兩相連，第一電阻R1 的另一端與第一紐扣電池B1的正極VDD相連，電容C的另一端和復(fù)位按鍵3的另一端分別 與第二紐扣電池化的負極GND相連，D觸發(fā)器的第五引腳k和第二電阻R2的一端相連，第 二電阻R2的另一端與三極管Q的基極b相連，三極管Q的發(fā)射極e與第二紐扣電池B2的負 極GND相連，三極管Q的集電極c與發(fā)光二極管LED的負極相連，發(fā)光二極管LED的正極與 第三電阻R3的一端相連，第三電阻R3的另一端與第一紐扣電池B1的正極VDD相連，第一紐 扣電池B1、第二紐扣電池B2、連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)S、555定時器1、第一電阻隊、 第二電阻R2、第三電阻R3、電容C、D觸發(fā)器2和三極管Q都位于保護殼4內(nèi)，保護殼4通過 螺絲和螺母5固定在貨物箱6內(nèi)部的頂部。所述的D觸發(fā)器2是74HC74芯片。所述的第一紐扣電池B1和第二紐扣電池B2的電壓都是3V。所述的第一電阻R1的阻值是10千歐姆。所述的第二電阻R2的阻值是330歐姆。所述的第三電阻R3的阻值是560歐姆。所述的電容C的電容值是lOOnF。如圖3所示，所述的連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)S包括質(zhì)量塊電極7、多孔 梁固定電極8、連體蛇形彈簧9、緩沖層10、絕緣襯底11、彈簧支撐座12和梁支撐座13，其 中緩沖層10位于絕緣襯底11上方、質(zhì)量塊電極7下方，彈簧支撐座12固定在絕緣襯底11 上且位于質(zhì)量塊電極7兩側(cè)，梁支撐座13也固定在絕緣襯底11上且位于質(zhì)量塊電極7其 余兩側(cè)，連體蛇形彈簧9與質(zhì)量塊電極7相連并一起被彈簧支撐座12懸空，多孔梁固定電 極8被梁支撐座13懸空并位于質(zhì)量塊電極7上，多孔梁固定電極8與質(zhì)量塊電極7之間有 15微米-50微米的間隙，連體蛇形彈簧9的匝結(jié)構(gòu)之間有彈簧連體14。所述的絕緣襯底11是石英或者玻璃襯底。所述的緩沖層10是絕緣襯底11上的縱向和橫向分布的短柱陣列，縱向陣列在絕 緣襯底11上、連體蛇形彈簧9下方，橫向陣列在絕緣襯底11上、質(zhì)量塊電極7下方。本實施例的工作過程將本實用新型固定在貨物箱6內(nèi)部的頂部，當(dāng)貨物箱6垂直 加速度超過閾值時，連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)S瞬間接通，輸入到555定時器1 一個 頂部有波動的負脈沖信號，經(jīng)過555定時器1反向并整形輸出一個理想的正脈沖信號至D 觸發(fā)器2的時鐘端。而D觸發(fā)器2的數(shù)據(jù)端是高電平，置位端為高電平，復(fù)位端為高電平， 故輸出端會輸出高電平，點亮發(fā)光二極管LED。當(dāng)貨物箱6垂直加速度沒有超過閾值時，連 體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)S沒有輸出信號，發(fā)光二極管LED不會亮。若發(fā)光二極管LED 被點亮，可按一下復(fù)位按鍵3，使發(fā)光二極管LED滅，本裝置可再次重復(fù)使用來測試加速度是否超過閾值。當(dāng)閾值不同時，可選用不同的連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)S。整個裝置 具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、能量耗費小、成本低和可重復(fù)使用的優(yōu)點。
權(quán)利要求一種基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置，包括電源和檢測單元，其特征在于，還包括顯示單元，其中電源分別與顯示單元和檢測單元相連傳輸電源，檢測單元和顯示單元相連傳輸檢測到的振動加速度信號；所述的檢測單元是連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)(S)；所述的顯示單元包括555定時器(1)、D觸發(fā)器(2)、復(fù)位按鍵(3)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、電容(C)、三極管(Q)和發(fā)光二極管(LED)，其中連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)(S)的負極分別與電源正極(VDD)、555定時器(1)的第二引腳(d)和555定時器(1)的第六引腳(p)相連，555定時器(1)的第四引腳(s)和第八引腳(f)都與電源正極(VDD)相連，555定時器(1)的第一引腳(a)與電源負極(GND)相連，555定時器(1)的第三引腳(t)與D觸發(fā)器(2)的第三引腳(i)相連，D觸發(fā)器(2)的第二引腳(h)、第四引腳(j)和第十四引腳(m)分別與電源正極(VDD)相連，D觸發(fā)器(2)的第七引腳(n)與電源負極(GND)相連，D觸發(fā)器(2)的第一引腳(g)、第一電阻(R1)的一端、復(fù)位按鍵(3)的一端和電容(C)的一端分別兩兩相連，第一電阻(R1)的另一端與電源正極(VDD)相連，電容(C)的另一端和復(fù)位按鍵(3)的另一端分別與電源負極(GND)相連，D觸發(fā)器的第五引腳(k)和第二電阻(R2)的一端相連，第二電阻(R2)的另一端與三極管(Q)的基極(b)相連，三極管(Q)的發(fā)射極(e)與電源負極(GND)相連，三極管(Q)的集電極(c)與發(fā)光二極管(LED)的負極相連，發(fā)光二極管(LED)的正極與第三電阻(R3)的一端相連，第三電阻(R3)的另一端與電源正極(VDD)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置，其特征是，所述的連 體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)(S)包括質(zhì)量塊電極(7)、多孔梁固定電極(8)、連體蛇形彈 簧(9)、緩沖層(10)、絕緣襯底(11)、彈簧支撐座(12)和梁支撐座(13)，其中緩沖層(10) 位于絕緣襯底(11)上方、質(zhì)量塊電極(7)下方，彈簧支撐座(12)固定在絕緣襯底(11)上 且位于質(zhì)量塊電極(7)兩側(cè)，梁支撐座(13)也固定在絕緣襯底(11)上且位于質(zhì)量塊電極 (7)其余兩側(cè)，連體蛇形彈簧(9)與質(zhì)量塊電極(7)相連并一起被彈簧支撐座(12)懸空，多 孔梁固定電極(8)被梁支撐座(13)懸空并位于質(zhì)量塊電極(7)上，多孔梁固定電極(8)與 質(zhì)量塊電極(7)之間有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置，其特征是，所述的絕 緣襯底(11)是石英或者玻璃襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置，其特征是，所述的緩 沖層(10)是絕緣襯底(11)上的縱向和橫向分布的短柱陣列，縱向陣列在絕緣襯底(11) 上、連體蛇形彈簧(9)下方，橫向陣列在絕緣襯底(11)上、質(zhì)量塊電極(7)下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置，其特征是，所述的顯 示單元和檢測單元分別置于檢測裝置的保護殼(4)內(nèi)，保護殼(4)固定在貨物箱(6)內(nèi)部 的頂部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置，其特征是，所述的電 源包括若干串聯(lián)的紐扣電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置，其特征是，所述的檢 測裝置包括555定時器(1)、D觸發(fā)器(2)、復(fù)位按鍵(3)、保護殼(4)、第一紐扣電池(B1)、 第二紐扣電池(B2)、連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)(S)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、三極管(Q)、發(fā)光二極管(LED)和電容(C)，其中第一紐扣電池(B1)的負極與 第二紐扣電池(B2)的正極相連，連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)(S)的正極與第二紐扣電 池(B2)的負極(GND)相連，連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)(S)的負極分別與第一紐扣電 池(B1)的正極(VDD)、555定時器(1)的第二引腳(d)和555定時器(1)的第六引腳(ρ)相 連，555定時器(1)的第四引腳(s)和第八引腳(f)都與第一紐扣電池(B1)的正極(VDD)相 連，555定時器(1)的第一引腳(a)與第二紐扣電池(B2)的負極(GND)相連，555定時器(1) 的第三引腳⑴與D觸發(fā)器⑵的第三引腳⑴相連，D觸發(fā)器⑵的第二引腳(h)、第四 引腳(j)和第十四引腳(m)分別與第一紐扣電池(B1)的正極(VDD)相連，D觸發(fā)器(2)的 第七引腳(η)與第二紐扣電池(B2)的負極(GND)相連，D觸發(fā)器(2)的第一引腳(g)、第一 電阻(R1)的一端、復(fù)位按鍵(3)的一端和電容(C)的一端分別兩兩相連，第一電阻(R1)的另 一端與第一紐扣電池(B1)的正極(VDD)相連，電容(C)的另一端和復(fù)位按鍵(3)的另一端 分別與第二紐扣電池(B2)的負極(GND)相連，D觸發(fā)器的第五引腳(k)和第二電阻(R2)的 一端相連，第二電阻(R2)的另一端與三極管(Q)的基極(b)相連，三極管(Q)的發(fā)射極(e) 與第二紐扣電池(B2)的負極(GND)相連，三極管(Q)的集電極(c)與發(fā)光二極管(LED)的 負極相連，發(fā)光二極管(LED)的正極與第三電阻(R3)的一端相連，第三電阻(R3)的另一端 與第一紐扣電池(B1)的正極(VDD)相連，第一紐扣電池(B)、第二紐扣電池(B2)、連體蛇形 彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)(S)、555定時器(1)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、 電容(C)、D觸發(fā)器(2)和三極管(Q)都位于保護殼(4)內(nèi)，保護殼(4)通過螺絲和螺母(5) 固定在貨物箱(6)內(nèi)部的頂部。
專利摘要一種微機電技術(shù)領(lǐng)域的基于振動加速度的貨物損壞檢測裝置，包括電源、顯示單元和檢測單元，其中電源分別與顯示單元和檢測單元相連傳輸電源，檢測單元和顯示單元相連傳輸檢測到的振動加速度信號。所述的顯示單元包括555定時器、D觸發(fā)器、復(fù)位按鍵、第一電阻、第二電阻、第三電阻、電容、三極管和發(fā)光二極管；所述的檢測單元是連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)。本實用新型在貨車停駛后通過檢查裝置上的指示燈是否亮就可判斷貨物是否損壞，連體蛇形彈簧微型慣性電學(xué)開關(guān)可針對不同的貨物設(shè)置不同的閾值，整個裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、能量耗費小、成本低和可重復(fù)使用的優(yōu)點。
文檔編號G01D21/00GK201680856SQ201020207649
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者丁桂甫, 楊卓青, 沈慧 申請人:上海交通大學(xué)