專利名稱：微小型重力式敏感電容及其后續(xù)處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容，具體是一種微小型重力式敏感電容及其后續(xù)處理電路。
背景技術(shù)：
電容是電子線路必不可少的分立式無源元件，由于其"通交流，隔直流"的 特性，大量使用于各種功能的電路中，通常在電路中起濾波、旁路、耦合、去 耦、轉(zhuǎn)相等電氣作用；另外，作貯能元件也是電容的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，同電 池等儲(chǔ)能元件相比，電容可以瞬時(shí)充放電，并且充放電電流基本上不受限制， 可以為熔焊機(jī)、閃光燈等設(shè)備提供大功率的瞬時(shí)脈沖電流；電容還常常被用以 改善電路的品質(zhì)因子，如節(jié)能燈用電容；對(duì)與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧， 比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)?？梢哉f，應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，但我們?nèi)韵Ｍ麑⑵?應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)展，例如對(duì)于倒置或方向敏感的系統(tǒng)、裝置。如內(nèi)置有電 器，不可以倒向放置的電器包裝箱，我們希望在其倒置時(shí)，能敏感包裝箱的倒 置，進(jìn)而觸發(fā)提醒電路工作發(fā)出聲響，告知搬運(yùn)人員。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了擴(kuò)展電容的應(yīng)用領(lǐng)域，提供了一種微小型重力式敏感電容及其 后續(xù)處理電路。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的微小型重力式敏感電容，包括密封殼 體，密封殼體殼頂端面內(nèi)壁固定有兩個(gè)不相接觸的固定極板，密封殼體上設(shè)有分別連接固定極板的極板引線；密封殼體內(nèi)設(shè)有活動(dòng)導(dǎo)電極板。
所述微小型重力式敏感電容的后續(xù)處理電路，包括延時(shí)觸發(fā)電路、連接于
延時(shí)觸發(fā)電路振蕩信號(hào)輸入端的包含微小型重力式敏感電容的振蕩電路。所述
延時(shí)觸發(fā)電路對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠輕松實(shí)現(xiàn)，并具有多種變形。
所述延時(shí)觸發(fā)電路采用4060型計(jì)數(shù)器，或者其它具有計(jì)數(shù)功能的芯片；
所述振蕩電路為由微小型重力式敏感電容C。基礎(chǔ)電容q、電阻構(gòu)成的RC振
蕩電路。
當(dāng)敏感電容cx正立時(shí)，活動(dòng)導(dǎo)電極板處于與固定極板正對(duì)的密封殼體底
部，活動(dòng)導(dǎo)電極板和兩固定極板的間隙較大，活動(dòng)導(dǎo)電極板和兩固定極板構(gòu)成 的電容G較小，與基礎(chǔ)電容&、電阻構(gòu)成的振蕩電路不能產(chǎn)生振蕩，延時(shí)觸 發(fā)電路不工作；當(dāng)敏感電容G倒置后，有下面兩種情況活動(dòng)導(dǎo)電極板與兩固 定極板完全接觸，相當(dāng)于導(dǎo)線，由于基礎(chǔ)電容G的存在，能夠引起振蕩電路振 蕩；如果活動(dòng)導(dǎo)電極板沒有與兩固定極板完全接觸(即存在間隙)，活動(dòng)導(dǎo)電 極板和兩固定極板構(gòu)成的電容c;較大，和基礎(chǔ)電容Q串聯(lián)后的電容同樣能夠 引起振蕩電路振蕩，即以上兩種情況均能引起振蕩電路振蕩，然后振蕩信號(hào)傳 輸至延時(shí)觸發(fā)電路，延時(shí)觸發(fā)電路經(jīng)計(jì)數(shù)延時(shí)后會(huì)產(chǎn)生用于啟動(dòng)某些應(yīng)用裝 置、電路的開關(guān)觸發(fā)信號(hào)。此時(shí)，微小型重力敏感電容及其后續(xù)處理電路構(gòu)成 了這些應(yīng)用裝置、電路的觸發(fā)開關(guān)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以倒置與否來改變敏感電容C,的電容值，當(dāng)敏感
電容c/沒有倒置之前，電容值較小，不能引起敏感電容c;所在的振蕩電路的
振蕩，后續(xù)處理電路工作電流只有幾百個(gè)微安，功耗低；通過倒置，將敏感電 容G的電容值變大，進(jìn)而引起敏感電容C,所在的振蕩電路的振蕩；且由于延時(shí)觸發(fā)電路的設(shè)置，使得敏感電容c;倒置后，滿足一定倒置時(shí)間的基礎(chǔ)上(即 延時(shí)觸發(fā)電路經(jīng)一定的延時(shí)計(jì)數(shù)后)，延時(shí)觸發(fā)電路才產(chǎn)生開關(guān)觸發(fā)信號(hào)，控 制應(yīng)用裝置、電路啟動(dòng)，而僅有短時(shí)間的極板接觸，是不會(huì)引起誤觸發(fā)的。本 發(fā)明所述敏感電容除與上述后續(xù)處理電路構(gòu)成觸發(fā)開關(guān)外，還可配合其它后續(xù) 處理電路用以實(shí)現(xiàn)其它功用。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，體積小，易制作，成本低，低功耗，使用效果好， 并具有高可靠性，適用于對(duì)倒置或方向敏感的系統(tǒng)、裝置，為其提供"觸發(fā)信 號(hào)"。


圖1為本發(fā)明后續(xù)處理電路的電路原理圖2為本發(fā)明敏感電容的電工等效圖3為本發(fā)明敏感電容倒置前的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖4為本發(fā)明敏感電容倒置后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖5為本發(fā)明敏感電容另一具體結(jié)構(gòu)偏離前的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖6為本發(fā)明敏感電容另一具體結(jié)構(gòu)偏離中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖7為本發(fā)明敏感電容另一具體結(jié)構(gòu)偏離中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖8為本發(fā)明敏感電容另一具體結(jié)構(gòu)偏離后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖9為圖1中后續(xù)處理電路的工作時(shí)序圖中1、 2-固定極板；3-活動(dòng)導(dǎo)電極板；4、 5-極板引線；6-密封殼體。
具體實(shí)施例方式
微小型重力式敏感電容，包括密封殼體6，密封殼體6殼頂端面內(nèi)壁固定 有兩個(gè)不相接觸的固定極板1、 2，密封殼體6上設(shè)有分別連接固定極板1、 2的極板引線4、 5;密封殼體6內(nèi)設(shè)有活動(dòng)導(dǎo)電極板3。所述微小型重力式敏感 電容的后續(xù)處理電路，包括延時(shí)觸發(fā)電路、連接于延時(shí)觸發(fā)電路振蕩信號(hào)輸入 端的包含微小型重力式敏感電容c;的振蕩電路。所述延時(shí)觸發(fā)電路采用4060 型計(jì)數(shù)器，或者其它具有計(jì)數(shù)功能的芯片；所述振蕩電路為由微小型重力式敏 感電容C,、基礎(chǔ)電容C,、電阻構(gòu)成的RC振蕩電路。微小型重力式敏感電容C,、 基礎(chǔ)電容C2和電阻的連接結(jié)構(gòu)會(huì)根據(jù)選用的延時(shí)觸發(fā)電路和電路實(shí)際采用的 延時(shí)觸發(fā)芯片的不同，而有所不同。
具體實(shí)施時(shí)，所述密封殼體6是絕緣介質(zhì)殼體，也可以是內(nèi)外各鍍有絕緣 介質(zhì)的合金殼體；為避免兩固定極板1、 2之間形成電容，導(dǎo)致延時(shí)觸發(fā)芯片 誤觸發(fā)，兩固定極板l、 2之間設(shè)有絕緣介質(zhì)(附圖中未體現(xiàn))，并在加工的時(shí) 候盡量使固定極板1、 2 (例如附銅板)的厚度減到最小，這樣可以減小誤差； 密封殼體6內(nèi)所充氣體沒有嚴(yán)格要求(例如空氣)。另外，密封殼體6內(nèi)部 的高度不僅要考慮小于密封于殼體6內(nèi)部的活動(dòng)導(dǎo)電極板3的長(zhǎng)度，而且要考 慮大于活動(dòng)導(dǎo)電極板3和固定極板1、 2構(gòu)成電容剛好引起振蕩電路起振的高 度；同時(shí)，為了防止活動(dòng)導(dǎo)電極板3在密封殼體6內(nèi)打轉(zhuǎn)，在殼體6高度設(shè)計(jì) 上盡量小于活動(dòng)導(dǎo)電極板3的長(zhǎng)度。
本發(fā)明的具體工作原理分析如下
當(dāng)敏感電容C,正常放置時(shí)，如附圖2、 3所示固定極板l和活動(dòng)導(dǎo)電極 板3之間的距離為d1,相當(dāng)于電容Cu，活動(dòng)導(dǎo)電極板3和固定極板2相當(dāng)于電 容Q，那么敏感電容C,相當(dāng)于C,3、 Q的串聯(lián)，C x = C13*C32/C13+C32
其中C13=εS1/d1， C32=εS2/d2， S = S1=S2， ε為所充氣體的相對(duì)介電常數(shù)
則<formula>see original document page 7</formula>
當(dāng)敏感電容Cx倒置時(shí)，如附圖4所示固定極板1和活動(dòng)導(dǎo)電極板3之間 的距離為C'13，相當(dāng)于電容C'32，活動(dòng)導(dǎo)電極板3和固定極板2相當(dāng)于電容<^2， 那么敏感電容Cx相當(dāng)于C'13、 C'32,的串聯(lián)，
Cx=C'13*C'32/C'13+C'32
其中c'13=εS1/d2， c'32=εS2/d1， s=s1=s2， ε為所充氣體的相對(duì)介電常數(shù),則<formula>see original document page 7</formula>
當(dāng)敏感電容正常放置時(shí)，d1較大，敏感電容Cx=εS/2d1較小，不能引起所在的振蕩電路的振蕩，即不能觸發(fā)延時(shí)觸發(fā)電路計(jì)數(shù)；當(dāng)敏感電容倒置時(shí)，d2<d1,敏感電容Cx=εS/2d2較大，能夠引起所在的振蕩電路的振蕩，產(chǎn)生的振蕩信號(hào)傳
輸?shù)窖訒r(shí)觸發(fā)電路，延時(shí)觸發(fā)電路可以根據(jù)不同的需要，設(shè)置不同的延時(shí)時(shí)間，
在輸出端輸出觸發(fā)信號(hào)，控制應(yīng)用裝置、電路啟動(dòng)，例如為避免電器包裝箱 倒向放置，而設(shè)置于電器包裝箱上的提醒電路。
另外，本發(fā)明所述敏感電容的后續(xù)處理電路的具體工作時(shí)序如附圖9所示，在敏感電容倒置前(C點(diǎn))，上電的一瞬間計(jì)數(shù)器首先清零(見圖中RST)， 防止重復(fù)計(jì)數(shù)，然后等待；敏感電容倒置后(D點(diǎn))，敏感電容的電容值變大， 達(dá)到振蕩電路的起振條件，產(chǎn)生振蕩信號(hào)，延時(shí)觸發(fā)芯片在計(jì)數(shù)后輸出高電平。
本發(fā)明對(duì)所述敏感電容的密封殼體6的外部形狀沒有嚴(yán)格要求，但密封殼 體6的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了敏感電容引起振蕩電路起振的時(shí)刻密封殼體6側(cè)壁的 內(nèi)壁與上下端面垂直，呈圓柱狀，此時(shí)，在重力作用下，要反轉(zhuǎn)近180度，活 動(dòng)導(dǎo)電極板3才能與固定極板1、 2接觸或間距一定距離，進(jìn)而引起振蕩電路 起振；或者，密封殼體6側(cè)壁的內(nèi)壁向內(nèi)傾斜、與殼頂端面成銳角，即密封殼 體6側(cè)壁的內(nèi)壁與上下端面不垂直。如圖5-圖8所示，密封殼體6側(cè)壁的內(nèi)壁 向內(nèi)傾斜/偏離/β角，其作用是使得活動(dòng)極板能夠容易靠近固定極板.，即不需要 反轉(zhuǎn)近180度，就能使活動(dòng)導(dǎo)電極板3與固定極板1、 2接觸或間距一定距離， 進(jìn)而引起振蕩電路起振，通過延時(shí)觸發(fā)電路延時(shí)計(jì)數(shù)后輸出高電平控制應(yīng)用裝 置、電路啟動(dòng)。上述兩結(jié)構(gòu)的密封殼體6在反轉(zhuǎn)過程中，如活動(dòng)導(dǎo)電極板3僅 單端與其中一固定極板2接觸，活動(dòng)導(dǎo)電極板3與另一固定極板1之間形成電 容，但該電容的大小仍不能引起所在的振蕩電路的振蕩。
權(quán)利要求
1、一種微小型重力式敏感電容，包括密封殼體(6)，其特征在于密封殼體(6)殼頂端面內(nèi)壁固定有兩個(gè)不相接觸的固定極板(1、2)，密封殼體(6)上設(shè)有分別連接固定極板(1、2)的極板引線(4、5)；密封殼體(6)內(nèi)設(shè)有活動(dòng)導(dǎo)電極板(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型重力式敏感電容的后續(xù)處理電路，其特 征在于包括延時(shí)觸發(fā)電路、連接于延時(shí)觸發(fā)電路振蕩信號(hào)輸入端的包含微小型 重力式敏感電容c;的振蕩電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微小型重力式敏感電容的后續(xù)處理電路，其特 征在于所述延時(shí)觸發(fā)電路采用4060型計(jì)數(shù)器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的微小型重力式敏感電容的后續(xù)處理電路， 其特征在于所述振蕩電路為由微小型重力式敏感電容C?；A(chǔ)電容C,、電阻 構(gòu)成的RC振蕩電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型重力式敏感電容，其特征在于密封殼體 (6)側(cè)壁的內(nèi)壁向內(nèi)傾斜、與殼頂端面成銳角。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型重力式敏感電容，其特征在于所述密封 殼體(6)是絕緣介質(zhì)殼體，或者內(nèi)外各鍍有絕緣介質(zhì)的合金殼體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微小型重力式敏感電容，其特征在于兩固定極 板(1、 2)之間設(shè)有絕緣介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電容，具體是一種微小型重力式敏感電容及其后續(xù)處理電路。擴(kuò)展了電容的應(yīng)用領(lǐng)域，該微小型重力式敏感電容包括密封殼體，密封殼體殼頂端面內(nèi)壁固定有兩個(gè)不相接觸的固定極板，密封殼體上設(shè)有分別連接固定極板的極板引線；密封殼體內(nèi)設(shè)有活動(dòng)導(dǎo)電極板。所述微小型重力式敏感電容的后續(xù)處理電路，包括延時(shí)觸發(fā)電路、連接于延時(shí)觸發(fā)電路振蕩信號(hào)輸入端的包含微小型重力式敏感電容的振蕩電路。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)單，體積小，易制作，成本低，低功耗，使用效果好，并具有高可靠性，適用于對(duì)倒置或方向敏感的系統(tǒng)、裝置，為其提供“觸發(fā)信號(hào)”。
文檔編號(hào)H01G5/00GK101206953SQ20071013959
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者靜 祖, 裴東興, 馬鐵華, 麻海霞 申請(qǐng)人:中北大學(xué)