专利名称：基于振动加速度的货物损坏检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种微机电技术领域的检测装置，具体是一种基于振动加速 度的货物损坏检测装置。
背景技术：
货车运送货物时，如果途中过度颠簸，可能会损坏货物或造成肉眼无法识别的内 部伤痕，因此有必要通过测量货车垂直方向的加速度来判断货车内的货物的损坏情况，从 而采取有效的措施来减小损坏。经对现有文献检索发现，中国专利申请号为200520010378. 6，名称为汽车垂直 方向振动加速度传感器，该实用新型包括浪涌电压吸收电路、电压限制电路、X轴加速度 芯片及分压电路和一个有源带通滤波器电路，当汽车在垂直方向(Z轴)方向有振动时，X轴 加速度芯片输出一个与振动信号强度成正比的电压信号，此电压信号通过分压电路输入到 有源带通滤波器电路，并通过有源带通滤波电路进行选频输出，提供给汽车电喷发发动机 电子控制器分析判断和控制。但是该技术结构复杂，成本高，且没有显示部分，不能判断货 车内货物的损坏情况。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种基于振动加速 度的货物损坏检测装置。本实用新型使用连体蛇形弹簧微型惯性电学开关检测货车垂直方 向加速度，通过发光二极管显示货车运货时货物所受颠簸是否超过阈值，具有结构简单、成 本低、体积小、功耗小、可重复使用等优点。本实用新型是通过以下技术方案实现的本实用新型包括电源、显示单元和检测单元，其中电源分别与显示单元和检测 单元相连传输电源，检测单元和显示单元相连传输检测到的振动加速度信号。所述的电源包括若干串联的纽扣电池。所述的检测单元是连体蛇形弹簧微型惯性电学开关。所述的连体蛇形弹簧微型惯性电学开关包括质量块电极、多孔梁固定电极、绝缘 衬底、弹簧支撑座、梁支撑座、连体蛇形弹簧和缓冲层，其中缓冲层位于绝缘衬底上方、质 量块电极下方，弹簧支撑座固定在绝缘衬底上且位于质量块电极两侧，梁支撑座也固定在 绝缘衬底上且位于质量块电极其余两侧，连体蛇形弹簧与质量块电极相连并一起被弹簧支 撑座悬空，多孔梁固定电极被梁支撑座悬空并位于质量块电极上，多孔梁固定电极与质量 块电极之间有间隙。所述的绝缘衬底是石英或者玻璃衬底。所述的缓冲层是绝缘衬底上的纵向和横向分布的短柱阵列，纵向阵列在绝缘衬底 上、连体蛇形弹簧下方，横向阵列在绝缘衬底上、质量块电极下方。所述的显示单元包括555定时器、D触发器、复位按键、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、三极管和发光二极管，其中连体蛇形弹簧微型惯性电学开关的负极分别与电 源正极、555定时器的第二引脚和555定时器的第六引脚相连，555定时器的第四引脚和第 八引脚都与电源正极相连，555定时器的第一引脚与电源负极相连，555定时器的第三引脚 与D触发器的第三引脚相连，D触发器的第二引脚、第四引脚和第十四引脚分别与电源正极 相连，D触发器的第七引脚与电源负极相连，D触发器的第一引脚、第一电阻的一端、复位按 键的一端和电容的一端分别两两相连，第一电阻的另一端与电源正极相连，电容的另一端 和复位按键的另一端分别与电源负极相连，D触发器的第五引脚和第二电阻的一端相连，第 二电阻的另一端与三极管的基极相连，三极管的发射极与电源负极相连，三极管的集电极 与发光二极管的负极相连，发光二极管的正极与第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端 与电源正极相连。所述的显示单元和检测单元分别置于检测装置的保护壳内，保护壳固定在货物箱 内部的顶部。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是货车停驶后通过检查装置上的指示 灯是否亮就可判断货物是否损坏，连体蛇形弹簧微型惯性电学开关可针对不同的货物设置 不同的阈值，具有结构简单、稳定性好、能量耗费小、成本低和可重复使用的优点。
图1是实施例的结构连接示意图；其中1-555定时器，2-D触发器，3-复位按键，B「第一纽扣电池，B2-第二纽扣电 池，S-连体蛇形弹簧微型惯性电学开关，R1-第一电阻，C-电容，R2-第二电阻，Q-三极管， LED-发光二极管，R3-第三电阻，a-555定时器第一引脚，d-555定时器第二引脚，t-555定 时器第三引脚，s-555定时器第四引脚，p-555定时器第六引脚，f-555定时器第八引脚，g-D 触发器第一引脚，h-D触发器第二引脚，i_D触发器第三引脚，j_D触发器第四引脚，k-D触 发器第五引脚，m-D触发器第十四引脚，n-D触发器第七引脚，c_三级管集电极，b_三极管 基极，e-三极管发射极，VDD-第一纽扣电池的正极，GND-第二纽扣电池的负极。图2是实施例的主视图；其中4_保护壳，5-螺丝和螺母，6-货物箱。图3是实施例中连体蛇形弹簧微型惯性电学开关的结构连接示意图；其中7_质量块电极，8-多孔梁固定电极，9-连体蛇形弹簧，10-缓冲层，11-绝缘 衬底，12-弹簧支撑座，13-梁支撑座，14-弹簧连体。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的装置进一步描述本实施例在以本实用新型技术方 案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范 围不限于下述的实施例。实施例如图1和图2所示，本实施例包括555定时器1、D触发器2、复位按键3、保护壳 4、第一纽扣电池B1、第二纽扣电池B2、连体蛇形弹簧微型惯性电学开关S、电容C、第一电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3、三极管Q和发光二极管LED，其中第一纽扣电池B1的负极与第二纽扣电池B2的正极相连，连体蛇形弹簧微型惯性电学开关S的正极与第二纽扣电池B2 的负极GND相连，连体蛇形弹簧微型惯性电学开关S的负极分别与第一纽扣电池B1的正极 VDD.555定时器1的第二引脚d和555定时器1的第六引脚ρ相连，555定时器1的第四引 脚s和第八引脚f都与第一纽扣电池B1的正极VDD相连，555定时器1的第一引脚a与第 二纽扣电池B2的负极GND相连，555定时器1的第三引脚t与D触发器2的第三引脚i相 连，D触发器2的第二引脚h、第四引脚j和第十四引脚m分别与第一纽扣电池B1的正极 VDD相连，D触发器2的第七引脚η与第二纽扣电池B2的负极GND相连，D触发器2的第一 引脚g、第一电阻R1的一端、复位按键3的一端和电容C的一端分别两两相连，第一电阻R1 的另一端与第一纽扣电池B1的正极VDD相连，电容C的另一端和复位按键3的另一端分别 与第二纽扣电池化的负极GND相连，D触发器的第五引脚k和第二电阻R2的一端相连，第 二电阻R2的另一端与三极管Q的基极b相连，三极管Q的发射极e与第二纽扣电池B2的负 极GND相连，三极管Q的集电极c与发光二极管LED的负极相连，发光二极管LED的正极与 第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端与第一纽扣电池B1的正极VDD相连，第一纽 扣电池B1、第二纽扣电池B2、连体蛇形弹簧微型惯性电学开关S、555定时器1、第一电阻队、 第二电阻R2、第三电阻R3、电容C、D触发器2和三极管Q都位于保护壳4内，保护壳4通过 螺丝和螺母5固定在货物箱6内部的顶部。所述的D触发器2是74HC74芯片。所述的第一纽扣电池B1和第二纽扣电池B2的电压都是3V。所述的第一电阻R1的阻值是10千欧姆。所述的第二电阻R2的阻值是330欧姆。所述的第三电阻R3的阻值是560欧姆。所述的电容C的电容值是lOOnF。如图3所示，所述的连体蛇形弹簧微型惯性电学开关S包括质量块电极7、多孔 梁固定电极8、连体蛇形弹簧9、缓冲层10、绝缘衬底11、弹簧支撑座12和梁支撑座13，其 中缓冲层10位于绝缘衬底11上方、质量块电极7下方，弹簧支撑座12固定在绝缘衬底11 上且位于质量块电极7两侧，梁支撑座13也固定在绝缘衬底11上且位于质量块电极7其 余两侧，连体蛇形弹簧9与质量块电极7相连并一起被弹簧支撑座12悬空，多孔梁固定电 极8被梁支撑座13悬空并位于质量块电极7上，多孔梁固定电极8与质量块电极7之间有 15微米-50微米的间隙，连体蛇形弹簧9的匝结构之间有弹簧连体14。所述的绝缘衬底11是石英或者玻璃衬底。所述的缓冲层10是绝缘衬底11上的纵向和横向分布的短柱阵列，纵向阵列在绝 缘衬底11上、连体蛇形弹簧9下方，横向阵列在绝缘衬底11上、质量块电极7下方。本实施例的工作过程将本实用新型固定在货物箱6内部的顶部，当货物箱6垂直 加速度超过阈值时，连体蛇形弹簧微型惯性电学开关S瞬间接通，输入到555定时器1 一个 顶部有波动的负脉冲信号，经过555定时器1反向并整形输出一个理想的正脉冲信号至D 触发器2的时钟端。而D触发器2的数据端是高电平，置位端为高电平，复位端为高电平， 故输出端会输出高电平，点亮发光二极管LED。当货物箱6垂直加速度没有超过阈值时，连 体蛇形弹簧微型惯性电学开关S没有输出信号，发光二极管LED不会亮。若发光二极管LED 被点亮，可按一下复位按键3，使发光二极管LED灭，本装置可再次重复使用来测试加速度是否超过阈值。当阈值不同时，可选用不同的连体蛇形弹簧微型惯性电学开关S。整个装置 具有结构简单、稳定性好、能量耗费小、成本低和可重复使用的优点。
权利要求一种基于振动加速度的货物损坏检测装置，包括电源和检测单元，其特征在于，还包括显示单元，其中电源分别与显示单元和检测单元相连传输电源，检测单元和显示单元相连传输检测到的振动加速度信号；所述的检测单元是连体蛇形弹簧微型惯性电学开关(S)；所述的显示单元包括555定时器(1)、D触发器(2)、复位按键(3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、电容(C)、三极管(Q)和发光二极管(LED)，其中连体蛇形弹簧微型惯性电学开关(S)的负极分别与电源正极(VDD)、555定时器(1)的第二引脚(d)和555定时器(1)的第六引脚(p)相连，555定时器(1)的第四引脚(s)和第八引脚(f)都与电源正极(VDD)相连，555定时器(1)的第一引脚(a)与电源负极(GND)相连，555定时器(1)的第三引脚(t)与D触发器(2)的第三引脚(i)相连，D触发器(2)的第二引脚(h)、第四引脚(j)和第十四引脚(m)分别与电源正极(VDD)相连，D触发器(2)的第七引脚(n)与电源负极(GND)相连，D触发器(2)的第一引脚(g)、第一电阻(R1)的一端、复位按键(3)的一端和电容(C)的一端分别两两相连，第一电阻(R1)的另一端与电源正极(VDD)相连，电容(C)的另一端和复位按键(3)的另一端分别与电源负极(GND)相连，D触发器的第五引脚(k)和第二电阻(R2)的一端相连，第二电阻(R2)的另一端与三极管(Q)的基极(b)相连，三极管(Q)的发射极(e)与电源负极(GND)相连，三极管(Q)的集电极(c)与发光二极管(LED)的负极相连，发光二极管(LED)的正极与第三电阻(R3)的一端相连，第三电阻(R3)的另一端与电源正极(VDD)相连。
2.根据权利要求1所述的基于振动加速度的货物损坏检测装置，其特征是，所述的连 体蛇形弹簧微型惯性电学开关(S)包括质量块电极(7)、多孔梁固定电极(8)、连体蛇形弹 簧(9)、缓冲层(10)、绝缘衬底(11)、弹簧支撑座(12)和梁支撑座(13)，其中缓冲层(10) 位于绝缘衬底(11)上方、质量块电极(7)下方，弹簧支撑座(12)固定在绝缘衬底(11)上 且位于质量块电极(7)两侧，梁支撑座(13)也固定在绝缘衬底(11)上且位于质量块电极 (7)其余两侧，连体蛇形弹簧(9)与质量块电极(7)相连并一起被弹簧支撑座(12)悬空，多 孔梁固定电极(8)被梁支撑座(13)悬空并位于质量块电极(7)上，多孔梁固定电极(8)与 质量块电极(7)之间有间隙。
3.根据权利要求2所述的基于振动加速度的货物损坏检测装置，其特征是，所述的绝 缘衬底(11)是石英或者玻璃衬底。
4.根据权利要求2所述的基于振动加速度的货物损坏检测装置，其特征是，所述的缓 冲层(10)是绝缘衬底(11)上的纵向和横向分布的短柱阵列，纵向阵列在绝缘衬底(11) 上、连体蛇形弹簧(9)下方，横向阵列在绝缘衬底(11)上、质量块电极(7)下方。
5.根据权利要求1所述的基于振动加速度的货物损坏检测装置，其特征是，所述的显 示单元和检测单元分别置于检测装置的保护壳(4)内，保护壳(4)固定在货物箱(6)内部 的顶部。
6.根据权利要求1所述的基于振动加速度的货物损坏检测装置，其特征是，所述的电 源包括若干串联的纽扣电池。
7.根据权利要求1所述的基于振动加速度的货物损坏检测装置，其特征是，所述的检 测装置包括555定时器(1)、D触发器(2)、复位按键(3)、保护壳(4)、第一纽扣电池(B1)、 第二纽扣电池(B2)、连体蛇形弹簧微型惯性电学开关(S)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、三极管(Q)、发光二极管(LED)和电容(C)，其中第一纽扣电池(B1)的负极与 第二纽扣电池(B2)的正极相连，连体蛇形弹簧微型惯性电学开关(S)的正极与第二纽扣电 池(B2)的负极(GND)相连，连体蛇形弹簧微型惯性电学开关(S)的负极分别与第一纽扣电 池(B1)的正极(VDD)、555定时器(1)的第二引脚(d)和555定时器(1)的第六引脚(ρ)相 连，555定时器(1)的第四引脚(s)和第八引脚(f)都与第一纽扣电池(B1)的正极(VDD)相 连，555定时器(1)的第一引脚(a)与第二纽扣电池(B2)的负极(GND)相连，555定时器(1) 的第三引脚⑴与D触发器⑵的第三引脚⑴相连，D触发器⑵的第二引脚(h)、第四 引脚(j)和第十四引脚(m)分别与第一纽扣电池(B1)的正极(VDD)相连，D触发器(2)的 第七引脚(η)与第二纽扣电池(B2)的负极(GND)相连，D触发器(2)的第一引脚(g)、第一 电阻(R1)的一端、复位按键(3)的一端和电容(C)的一端分别两两相连，第一电阻(R1)的另 一端与第一纽扣电池(B1)的正极(VDD)相连，电容(C)的另一端和复位按键(3)的另一端 分别与第二纽扣电池(B2)的负极(GND)相连，D触发器的第五引脚(k)和第二电阻(R2)的 一端相连，第二电阻(R2)的另一端与三极管(Q)的基极(b)相连，三极管(Q)的发射极(e) 与第二纽扣电池(B2)的负极(GND)相连，三极管(Q)的集电极(c)与发光二极管(LED)的 负极相连，发光二极管(LED)的正极与第三电阻(R3)的一端相连，第三电阻(R3)的另一端 与第一纽扣电池(B1)的正极(VDD)相连，第一纽扣电池(B)、第二纽扣电池(B2)、连体蛇形 弹簧微型惯性电学开关(S)、555定时器(1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、 电容(C)、D触发器(2)和三极管(Q)都位于保护壳(4)内，保护壳(4)通过螺丝和螺母(5) 固定在货物箱(6)内部的顶部。
专利摘要一种微机电技术领域的基于振动加速度的货物损坏检测装置，包括电源、显示单元和检测单元，其中电源分别与显示单元和检测单元相连传输电源，检测单元和显示单元相连传输检测到的振动加速度信号。所述的显示单元包括555定时器、D触发器、复位按键、第一电阻、第二电阻、第三电阻、电容、三极管和发光二极管；所述的检测单元是连体蛇形弹簧微型惯性电学开关。本实用新型在货车停驶后通过检查装置上的指示灯是否亮就可判断货物是否损坏，连体蛇形弹簧微型惯性电学开关可针对不同的货物设置不同的阈值，整个装置具有结构简单、稳定性好、能量耗费小、成本低和可重复使用的优点。
文档编号G01D21/00GK201680856SQ201020207649
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者丁桂甫, 杨卓青, 沈慧 申请人:上海交通大学