專利名稱：電子水平儀的雙軸加速傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開(kāi)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。屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中的電子水平儀應(yīng)用領(lǐng)域，傳感器的使用仍存在諸多問(wèn)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制生產(chǎn)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(cè)量ー個(gè)自由度的水平度，在平面測(cè)量中還存在不少缺點(diǎn)。美國(guó)Schaevitz Senaor公司專利技術(shù)產(chǎn)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(diǎn)是Accu Star-II傳感器它的零位重復(fù)性只有O. 15° ,價(jià)格太高，性價(jià)比差。另外國(guó)內(nèi)外有ー些數(shù)字式水平儀的敏感元件采用傾斜傳感器專門設(shè)計(jì)定制的差動(dòng)電容器。但引線的屏蔽、電容器的邊緣效應(yīng)等因素對(duì)該類型水平儀的影響較大，效果不太理想?，F(xiàn)有的微加速度計(jì)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(jì)的結(jié)構(gòu)制作簡(jiǎn)單，但溫漂較大，靈敏度較差；力平衡式加速度計(jì)的靈敏度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜；熱流式加速度計(jì)利用熱對(duì)流原理，由于沒(méi)有可動(dòng)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(jì)利用測(cè)頻原理直接輸出數(shù)字信號(hào)，其靈敏度較高，但配套電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)器件封裝有特殊要求；隧道式加速度計(jì)利用粒子的隧穿效應(yīng)，可以達(dá)到很高的測(cè)量靈敏度，但制作復(fù)雜，有特殊的表面光潔要求，溫漂也較大。 總上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在靈敏度差、溫漂大、噪聲大、設(shè)計(jì)電路復(fù)雜、性價(jià)比低等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，從而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，節(jié)約成本，制動(dòng)性能好，功率大，噪聲輕，無(wú)污染，起升速度快的雙驅(qū)動(dòng)單電機(jī)結(jié)構(gòu)的叉車。本實(shí)用新型是通過(guò)如下的方法實(shí)現(xiàn)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(diào)器105，106、電阻107，108、脈寬占空比調(diào)制器109、脈寬信號(hào)輸出端、濾波電容；所述解調(diào)器105，106與傳感器相連接；所述電阻107，108驅(qū)動(dòng)脈寬占空比解調(diào)器109 ;濾波電容外接引腳。所述雙軸加速傳感器直接輸出數(shù)字信號(hào)，這些信號(hào)直接傳輸給微處理器，而不需A/D轉(zhuǎn)換或附加其它電路。所述電源端101工作電壓為+2V +6V，優(yōu)先+5V。[0014]所述傳感器每根軸的帶寬均可通過(guò)波容電容調(diào)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(gè)相互正交的加速度傳感器，它們同時(shí)工作，可以測(cè)量動(dòng)態(tài)變化的加速度和恒定的加速度。所述濾波電容的濾波帶寬和微控制器的計(jì)算速度決定所述雙軸加速傳感器的分辨率；進(jìn)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(hào)輸出端包括第一軸脈寬信號(hào)輸出端110和第二軸脈寬信號(hào)輸出端111。所述脈寬占空比調(diào)制器109的脈寬占空比與所述的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沖擊大于等于1kg。所述雙軸加速傳感器溫度工作范圍為-45度 85度。本實(shí)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(shù)字量輸出，省去了 A/D轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了硬件系統(tǒng)，并減少了誤差產(chǎn)生的可能性，便于數(shù)據(jù)的傳輸和處理，同時(shí)系統(tǒng)的抗干擾性能也能得到提聞;2、雙軸加速度傳感器方便了對(duì)兩個(gè)自由度的水平度的的測(cè)量，應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展；3、雙軸加速度傳感器既可測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度，又可測(cè)量靜態(tài)加速度；4、雙軸加速度傳感器水平儀比電解質(zhì)、水銀、熱能斜度測(cè)量?jī)x響應(yīng)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(dòng)頻率和加速度的測(cè)量范圍大以及工作溫度廣等。
圖I為雙軸加速度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖圖2為測(cè)試電壓的帶寬和cx、cy的選擇表具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖作進(jìn)一歩描述本實(shí)用新型實(shí)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(diào)器(105，106)、電阻(107，108)、脈寬占空比調(diào)制器(109)、脈寬信號(hào)輸出端、濾波電容；所述解調(diào)器(105，106)與傳感器相連接；所述電阻(107，108)驅(qū)動(dòng)脈寬占空比解調(diào)器(109);濾波電容外接引腳；所述雙軸加速傳感器直接輸出數(shù)字信號(hào)。所述電源端(101)工作電壓為+2V +6V，優(yōu)先+5V。所述傳感器每根軸的帶寬均可通過(guò)波容電容調(diào)整，調(diào)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(gè)相互正交的加速度傳感器，它們同時(shí)工作，可以測(cè)量動(dòng)態(tài)變化的加速度和恒定的加速度。解調(diào)器(105，106)，主要是用來(lái)修正信號(hào)，并對(duì)信號(hào)的方向做出判斷。X軸傳感器(102)后的解調(diào)器(105)輸出的信號(hào)，通過(guò)ー個(gè)32k Ω的電阻(107)來(lái)驅(qū)動(dòng)占空比調(diào)制器(109)，通過(guò)在XFILT引腳外接濾波電容(2)來(lái)改變帶寬；Y軸傳感器(104)后的解調(diào)器(106)輸出的信號(hào)，通過(guò)ー個(gè)32kΩ的電阻(108)來(lái)驅(qū)動(dòng)占空比調(diào)制器(109)，通過(guò)在YFILT引腳外接濾波電容(3)來(lái)改變帶寬；所述濾波電容的濾波帶寬和微控制器的計(jì)算速度決定所述雙軸加速傳感器的分辨率；進(jìn)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(hào)輸出端包括所述濾波電容包括第一軸脈寬信號(hào)輸出端(110)和第ニ軸脈寬信號(hào)輸出端(111)。所述脈寬占空比調(diào)制器(109)的脈寬占空比與所述的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沖擊大于等于1kg。所述雙軸加速傳感器溫度工作范圍為-45度 85度；所述商業(yè)溫度工作范圍O度 70度，エ業(yè)溫度范圍-45度 85度。實(shí)施例2 :雙軸加速傳感器工作電壓測(cè)試雙軸加速傳感器的工作電壓范圍為+2V +6V，本項(xiàng)目?jī)?yōu)先采用+5V電壓。又根據(jù)數(shù)字式電子水平儀特定工作環(huán)境和工作流程，可知可用信號(hào)的頻率很低，大約為O. 5Hz左右。根據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)的實(shí)際情況知，在水平儀的工作過(guò)程中，其有效信號(hào)主要是由人為的對(duì)水平儀進(jìn)行傾角的改變。而人體的運(yùn)動(dòng)的最大頻率不超過(guò)10MHz，因此，本設(shè)計(jì)選用的帶寬的原則為< 10MHz，本設(shè)計(jì)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(shù)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(quán)利要求1.電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述雙軸加速傳感器包括電源端(101)、傳感器、振蕩器(103)，解調(diào)器(105，106)、電阻(107，108)、脈寬占空比調(diào)制器(109)、脈寬信號(hào)輸出端、濾波電容；所述解調(diào)器(105，106)與傳感器相連接；所述電阻(107,108)驅(qū)動(dòng)脈寬占空比解調(diào)器(109);濾波電容外接引腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述雙軸加速傳感器直接輸出數(shù)字信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述電源端(101)工作電壓為+2V +6V。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述傳感器每根軸的帶寬均可通過(guò)波容電容調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，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(gè)相互正交的加速度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述濾波電容的濾波帶寬和微控制器的計(jì)算速度決定所述雙軸加速傳感器的分辨率； 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(jù)權(quán)利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述脈寬信號(hào)輸出端第一軸脈寬信號(hào)輸出端(110)和第二軸脈寬信號(hào)輸出端(111)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述脈寬占空比調(diào)制器(109)的脈寬占空比與所述的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(jù)權(quán)利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述雙軸加速傳感器可承受的劇烈沖擊大于等于1kg。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子水平儀的雙軸加速傳感器，其特征在于，所述雙軸加速傳感器溫度工作范圍為-45度 85度。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)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(diào)器(105，106)、電阻(107，108)、脈寬占空比調(diào)制器(109)、脈寬信號(hào)輸出端、濾波電容；所述解調(diào)器(105，106)與傳感器相連接；所述電阻(107，108)驅(qū)動(dòng)脈寬占空比解調(diào)器(109)；濾波電容外接引腳。本實(shí)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(dòng)頻率和加速度的測(cè)量范圍大以及工作溫度廣等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01P15/18GK202433404SQ201120483008
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者華強(qiáng), 吳關(guān)根, 韓芬英, 黃永祥 申請(qǐng)人:杭州工具量具有限公司