专利名称：电子水平仪的双轴加速传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型公开了电子水平仪的双轴加速传感器，尤其涉及ー种高灵敏度、低温漂、低噪声、低功耗的双轴加速传感器。属于电子技术领域。
背景技术：
在现有技术中的电子水平仪应用领域，传感器的使用仍存在诸多问题，比如瑞士 Wyler公司的新型N/T电子水平仪，该水平仪的敏感元件是利用的是该公司自己研制生产的zEROTRoNIC电容式角度传感器。带有电容式角度传感器的水平仪是ー维电子水平仪，只能測量ー个自由度的水平度，在平面測量中还存在不少缺点。美国Schaevitz Senaor公司专利技术产品AccuStarI单轴电子水平传感器为敏感元件做成的电子水平仪。其缺点是Accu Star-II传感器它的零位重复性只有O. 15° ,价格太高，性价比差。另外国内外有ー些数字式水平仪的敏感元件采用倾斜传感器专门设计定制的差动电容器。但引线的屏蔽、电容器的边缘效应等因素对该类型水平仪的影响较大，效果不太理想。现有的微加速度计有多种工作方式，如压阻式，力平衡式，电容式，压电式，热流式，谐振式，隧道式等。压阻式和压电式加速度计的结构制作简单，但温漂较大，灵敏度较差；力平衡式加速度计的灵敏度较高，但结构复杂；热流式加速度计利用热对流原理，由于没有可动部件因而器件的可靠性较高，但灵敏度一般，温漂较大；谐振式加速度计利用测频原理直接输出数字信号，其灵敏度较高，但配套电路设计复杂，对器件封装有特殊要求；隧道式加速度计利用粒子的隧穿效应，可以达到很高的測量灵敏度，但制作复杂，有特殊的表面光洁要求，温漂也较大。 总上所述，现有技术中存在灵敏度差、温漂大、噪声大、设计电路复杂、性价比低等缺点。发明内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足之处，从而提供一种结构简单，操作简单，节约成本，制动性能好，功率大，噪声轻，无污染，起升速度快的双驱动单电机结构的叉车。本实用新型是通过如下的方法实现的一种电子水平仪的双轴加速传感器，所述双轴加速传感器包括电源端101、传感器、振荡器103，解调器105，106、电阻107，108、脉宽占空比调制器109、脉宽信号输出端、滤波电容；所述解调器105，106与传感器相连接；所述电阻107，108驱动脉宽占空比解调器109 ;滤波电容外接引脚。所述双轴加速传感器直接输出数字信号，这些信号直接传输给微处理器，而不需A/D转换或附加其它电路。所述电源端101工作电压为+2V +6V，优先+5V。[0014]所述传感器每根轴的带宽均可通过波容电容调整。所述传感器包括X轴传感器102和Y轴传感器104 ;所述X轴传感器102和Y轴传感器104是两个相互正交的加速度传感器，它们同时工作，可以测量动态变化的加速度和恒定的加速度。所述滤波电容的滤波带宽和微控制器的计算速度决定所述双轴加速传感器的分辨率；进ー步所述滤波电容包括第一轴滤波电容2和第二轴滤波电容3。所述脉宽信号输出端包括第一轴脉宽信号输出端110和第二轴脉宽信号输出端111。所述脉宽占空比调制器109的脉宽占空比与所述的X轴传感器102、Y轴传感器104分别所感受到的加速度成正比。所述双轴加速传感器可承受的剧烈冲击大于等于1kg。所述双轴加速传感器温度工作范围为-45度 85度。本实用新型有着如下的有益效果I、双轴加速度传感器直接是数字量输出，省去了 A/D转换环节，简化了硬件系统，并减少了误差产生的可能性，便于数据的传输和处理，同时系统的抗干扰性能也能得到提闻;2、双轴加速度传感器方便了对两个自由度的水平度的的測量，应用范围大大扩展；3、双轴加速度传感器既可测量动态加速度，又可測量静态加速度；4、双轴加速度传感器水平仪比电解质、水银、热能斜度测量仪响应快；5、高灵敏度、低温漂、低噪声、低功耗、重量轻、良好的线性度、振动频率和加速度的测量范围大以及工作温度广等。
图I为双轴加速度传感器内部结构示意图图2为测试电压的带宽和cx、cy的选择表具体实施方式
以下结合附图作进一歩描述本实用新型实施例I :双轴加速度传感器电子水平仪的双轴加速传感器，所述双轴加速传感器包括电源端(101)、传感器、振荡器(103)，解调器(105，106)、电阻(107，108)、脉宽占空比调制器(109)、脉宽信号输出端、滤波电容；所述解调器(105，106)与传感器相连接；所述电阻(107，108)驱动脉宽占空比解调器(109);滤波电容外接引脚；所述双轴加速传感器直接输出数字信号。所述电源端(101)工作电压为+2V +6V，优先+5V。所述传感器每根轴的带宽均可通过波容电容调整，调整方法如下所述传感器包括X轴传感器(102)和Y轴传感器(104);所述X轴传感器(102)和Y轴传感器(104)是两个相互正交的加速度传感器，它们同时工作，可以测量动态变化的加速度和恒定的加速度。解调器(105，106)，主要是用来修正信号，并对信号的方向做出判断。X轴传感器(102)后的解调器(105)输出的信号，通过ー个32k Ω的电阻(107)来驱动占空比调制器(109)，通过在XFILT引脚外接滤波电容(2)来改变带宽；Y轴传感器(104)后的解调器(106)输出的信号，通过ー个32kΩ的电阻(108)来驱动占空比调制器(109)，通过在YFILT引脚外接滤波电容(3)来改变带宽；所述滤波电容的滤波带宽和微控制器的计算速度决定所述双轴加速传感器的分辨率；进ー步所述 滤波电容包括第一轴滤波电容(2)和第二轴滤波电容(3)。所述脉宽信号输出端包括所述滤波电容包括第一轴脉宽信号输出端(110)和第ニ轴脉宽信号输出端(111)。所述脉宽占空比调制器(109)的脉宽占空比与所述的X轴传感器(102)、Y轴传感器(104)分别所感受到的加速度成正比。所述双轴加速传感器可承受的剧烈冲击大于等于1kg。所述双轴加速传感器温度工作范围为-45度 85度；所述商业温度工作范围O度 70度，エ业温度范围-45度 85度。实施例2 :双轴加速传感器工作电压测试双轴加速传感器的工作电压范围为+2V +6V，本项目优先采用+5V电压。又根据数字式电子水平仪特定工作环境和工作流程，可知可用信号的频率很低，大约为O. 5Hz左右。根据进行试验的实际情况知，在水平仪的工作过程中，其有效信号主要是由人为的对水平仪进行倾角的改变。而人体的运动的最大频率不超过10MHz，因此，本设计选用的带宽的原则为< 10MHz，本设计所取的带宽为1Hz。由此就可以确定Cx，Cy的值为5uF。为了确保数字式水平仪的精度，Cx、Cy选取5 μ F电容，使得带宽为1Hz，噪声(rms)为O. 62mg，噪声峰值(概94% ) (rmsX4)为I. 6mg。(如图2所示)
权利要求1.电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述双轴加速传感器包括电源端(101)、传感器、振荡器(103)，解调器(105，106)、电阻(107，108)、脉宽占空比调制器(109)、脉宽信号输出端、滤波电容；所述解调器(105，106)与传感器相连接；所述电阻(107,108)驱动脉宽占空比解调器(109);滤波电容外接引脚。
2.根据权利要求I所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述双轴加速传感器直接输出数字信号。
3.根据权利要求I所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述电源端(101)工作电压为+2V +6V。
4.根据权利要求I所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述传感器每根轴的带宽均可通过波容电容调整。
5.根据权利要求I所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述传感器包括X轴传感器(102)和Y轴传感器(104);所述X轴传感器(102)和Y轴传感器(104)是两个相互正交的加速度传感器。
6.根据权利要求I所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述滤波电容的滤波带宽和微控制器的计算速度决定所述双轴加速传感器的分辨率； 所述滤波电容包括第一轴滤波电容(2)和第二轴滤波电容(3)。
7.根据权利要求I所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述脉宽信号输出端第一轴脉宽信号输出端(110)和第二轴脉宽信号输出端(111)。
8.根据权利要求5所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述脉宽占空比调制器(109)的脉宽占空比与所述的X轴传感器(102)、Y轴传感器(104)分别所感受到的加速度成正比。
9.根据权利要求I所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述双轴加速传感器可承受的剧烈冲击大于等于1kg。
10.根据权利要求I所述的电子水平仪的双轴加速传感器，其特征在于，所述双轴加速传感器温度工作范围为-45度 85度。
专利摘要本实用新型公开了电子水平仪的双轴加速传感器，它包括电源端(101)、传感器、振荡器(103)，解调器(105，106)、电阻(107，108)、脉宽占空比调制器(109)、脉宽信号输出端、滤波电容；所述解调器(105，106)与传感器相连接；所述电阻(107，108)驱动脉宽占空比解调器(109)；滤波电容外接引脚。本实用新型具有高灵敏度、低温漂、低噪声、低功耗、重量轻、良好的线性度、振动频率和加速度的测量范围大以及工作温度广等优点。
文档编号G01P15/18GK202433404SQ201120483008
公开日2012年9月12日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者华强, 吴关根, 韩芬英, 黄永祥 申请人:杭州工具量具有限公司