低成本位置感应装置以及使用其的移动设备的制作方法

本发明是关于一种位置识别技术，更进一步来说，本发明是关于一种低成本位置感应装置以及使用其的移动设备。

背景技术：

市面上现有且常见的位置感测器(positionsensor)有液位水平感测器、滚珠感测器乃至三轴加速度计等，广泛应用于位置检测。这些位置感测器或不是成本高，计算量大，就是精度不足。举例来说，以三轴加速度计为基础的位置感测器，在其静止时，此三轴加速度计不易取得准确位置。以滚珠感测器而言，其精确度有限，一般只能检测有无倾斜，倾斜程度则无法判断。再者，以液位感测器而言，结构复杂。

因此，需要有一个结构简单，检测精准的位置感测器。

技术实现要素：

本发明的一目的在于提供一种低成本位置感应装置以及使用其的移动设备，用于以较低成本以及较高的精确度检测位置，并且结构简单。

有鉴于此，本发明提供一种低成本位置感应装置。此低成本位置感应装置包括一可滚动物件、一容器以及一控制电路。上述可滚动物件包括一特定材质。上述容器的底部为非平面，其中，容器内部配置至少一可检测坐标的感测装置，其中，可滚动物件配置于上述容器中，其中，上述可检测坐标的感测装置可检测上述特定材质。控制电路耦接上述可检测坐标的感测装置，其中，上述可检测坐标的感测装置检测上述特定材质，以判断上述可滚动物件的坐标位置，并回传上述可滚动物件的坐标位置给控制电路。控制电路根据上述可滚动物件的位置，判断容器的倾斜角度。

本发明另外提出一种移动设备，此移动设备包括至少一电机、一低成本位置感应装置以及一控制电路。上述低成本位置感应装置包括一可滚动物件以及一容器。上述可滚动物件包括一特定材质。上述容器的底部为非平面，其中，上述容器内部配置至少一可检测坐标的感测装置，其中，上述可滚动物件配置于上述容器中，其中，上述可检测坐标的感测装置可检测上述特定材质。控制电路耦接上述电机以及上述可检测坐标的感测装置，其中，上述可检测坐标的感测装置检测上述特定材质，以判断上述可滚动物件的坐标位置，并回传上述可滚动物件的坐标位置给控制电路，其中，上述控制电路根据该可滚动物件的位置，判断上述容器的倾斜角度，上述控制电路根据上述容器的倾斜角度控制上述电机。

依照本发明较佳实施例所述的低成本位置感应装置以及使用其的移动设备，上述可滚动物件为一椭圆形球体，且上述容器的底部为碗形。在另一较佳实施例中，上述可滚动物件为一椭圆形球体，且上述容器的底部为半球形。

依照本发明较佳实施例所述的低成本位置感应装置以及使用其的移动设备，上述可检测坐标的感测装置包括一第一导电条以及一第二导电条，第一导电条以环形方式由容器上方配置到容器的底部，其中，第一导电条具有电阻性，其中，第一导电条的第一端耦接一电源电压，第一导电条的另一端耦接一共接电压。第二导电条以环形方式由容器上方配置到容器的底部，其中，第二导电条与第一导电条平行不交叉。另外，在较佳实施例中，控制电路包括一模拟数字转换器，此模拟数字转换器包括一输入端以及一输出端，其中，模拟数字转换器的输入端耦接第二导电条。再者，在上述较佳实施例中，上述可滚动物件为一导电材质。当可滚动物件接触第一导电条与第二导电条时，模拟数字转换器的输出端根据第一导电条通过该可滚动物件的分压，输出一对应的数字信号，以判断可滚动物件在容器的所在位置。

依照本发明较佳实施例所述的低成本位置感应装置以及使用其的移动设备，上述可检测坐标的感测装置包括一面形电容感测装置，此面形电容感测装置配置于上述容器内部，并耦接控制电路。另外，在此较佳实施例中，可滚动物件为一球形导电材质。上述面形电容感测装置根据电容变化，回报球形导电材质的坐标给控制电路。控制电路根据所回报的坐标，以判断上述可滚动物件在上述容器的所在位置。

本发明的精神在于通过一容器，并在容器中配置感测器，并且在容器中配置上述感测器可感测的材质的物件。当容器被倾斜时，该物件会在容器中移动，此时，通过容器内部的感测器，便可以撷取到上述物件的坐标，藉此，可以获得整个装置的倾斜角度。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为本发明一较佳实施例的移动设备的示意图。

图2绘示为本发明一较佳实施例的低成本位置感应装置的示意图。

图3a绘示为本发明一较佳实施例的低成本位置感应装置的可检测坐标的感测装置203的结构示意图。

图3b绘示为本发明一较佳实施例的低成本位置感应装置的可检测坐标的感测装置203的结构示意图。

图4a绘示为本发明另一较佳实施例的低成本位置感应装置的可检测坐标的感测装置203的结构示意图。

图4b绘示为本发明另一较佳实施例的低成本位置感应装置的可检测坐标的感测装置203的电路方块图。

附图标号

101、102、103、104：电机

105：控制电路

106：本发明较佳实施例的位置感应装置

201：容器

202：可滚动物件

203：可检测坐标的感测装置

301：电容式感测器

xi、xi+1、xi+2、xi+3、xi+4：x坐标感测器

yj、yj+1、yj+2、yj+3、yj+4：多个y坐标感测器

302：金属球

401：第一导电条

402：第二导电条

vdd：电源电压

gnd：共接电压

403：控制电路105内部的模拟数字转换器

r401、r402：电阻

具体实施方式

图1绘示为本发明一较佳实施例的移动设备的示意图。请参考图1，此移动设备包括四个电机101～104、一控制电路105以及本发明较佳实施例的位置感应装置106。图2绘示为本发明一较佳实施例的低成本位置感应装置的示意图。请参考图2，在此实施例中，位置感应装置106包括一容器201以及一可滚动物件202。容器201的底部为非平面，在此实施例以碗形做举例。容器201内部包括至少一可检测坐标的感测装置203。可滚动物件202配置于容器201中。在此实施例中，可滚动物件202包括一特定材质，且可检测坐标的感测装置203可检测上述特定材质。可检测坐标的感测装置203耦接至上述控制电路105，以回传所检测到可滚动物件202的坐标。

图3a绘示为本发明一较佳实施例的低成本位置感应装置的可检测坐标的感测装置203的结构示意图。请参考图3a，在此实施例中，可检测坐标的感测装置203以一电容式感测器301实施，并配置于容器201的底部。图3b绘示为本发明一较佳实施例的低成本位置感应装置的可检测坐标的感测装置203的结构示意图。请参考图3b，此电容式感测器301包括多个x坐标感测器xi、xi+1、xi+2、xi+3、xi+4以及多个y坐标感测器yj、yj+1、yj+2、yj+3、yj+4。并且，可滚动物件202例如是金属球302。每一个x坐标感测器xi、xi+1、xi+2、xi+3、xi+4以及每一个y坐标感测器yj、yj+1、yj+2、yj+3、yj+4都耦接到控制电路105。控制电路105则执行电容检测。由于电容检测为先前技术，故在此不予赘述。

假设容器201未倾斜时，金属球302的位置在x坐标感测器xi+2与y坐标感测器yj+2的交叉点。而控制电路105通过执行电容检测，判断出此时金属球302的位置在x坐标感测器xi+1与y坐标感测器yj+1的交叉点，控制电路105根据金属球302的位置，便可以判断出容器201的倾斜方向与倾斜角度。如此，便可以达成位置感测的功效。

图4a绘示为本发明另一较佳实施例的低成本位置感应装置的可检测坐标的感测装置203的结构示意图。请参考图4a，在此实施例中，容器201的内侧布局了一第一导电条401以及一第二导电条402。上述第一导电条401以及上述第二导电条402是互不交叉。并且，上述第一导电条401以及上述第二导电条402都是以环形方式由容器上方配置到容器的底部。

图4b绘示为本发明另一较佳实施例的低成本位置感应装置的可检测坐标的感测装置203的电路方块图。请参考图4b，上述第一导电条401是一条电阻性导线，上述第一导电条401的一端耦接电源电压vdd，上述第一导电条401的另一端耦接共接电压gnd。上述第二导电条402则是耦接到控制电路105内部的模拟数字转换器403的输入端。当可滚动物件202同时接触到上述第一导电条401以及上述第二导电条402时，上述第二导电条402会接收到由电阻r401与电阻r402构成的电阻分压(vdd×r401÷(r401+r402))。模拟数字转换器403便将上述电阻分压(vdd×r401÷(r401+r402))转换为数字值，控制电路便可以根据此数字值的大小，判断可滚动物件202的坐标位置，藉此，便可以判断出容器201的倾斜方向与倾斜角度。

另外，在此实施例中，可滚动物件202的表面构成材料是导电材料，一般可以是金属。另外，可滚动物件202的形状并非一定是球形，亦可以是椭圆形或可变形状的物件。主要原因是，可滚动物件202在上述容器201中，必须要可以同时接触到上述第一导电条401以及上述第二导电条402。再者，上述图1的实施例中，虽然容器201是以碗形做举例，然而，容器201内部亦可以是多边形，只要经过特殊设计，即便可滚动物件202是球形，亦可以同时接触到上述第一导电条401以及上述第二导电条402。故本发明不限制容器为碗形。

同样的道理，在图3a与图3b的实施例中使用的金属球302，最佳形状并非正球型，而是类似椭圆，让金属球302和容器201之间的接触不是只有面积非常小的一点。另外，较佳的实施方式应当是软性导电球体，软性导电球体可以在与容器201内面接触时，有较大接触面积，电容感应值也可以相对提升，避免误判。

再者，上述图1的实施例中，虽是以四旋翼无人飞行器做举例，然所属技术领域具有通常知识者应当知道，本发明的低成本位置感应装置除了应用在四旋翼无人飞行器外，亦可以应用在平衡载具，如电动个人辅助机动装置(electricpersonalassistivemobilitydevice，epamd)。若应用于上述电动个人辅助机动装置，可以帮助此装置进入动态稳定(dynamicstabilization)状态，也就是辅助电动个人辅助机动装置本身的自动平衡能力。

综上所述，本发明的精神在于通过一容器，并在容器中配置感测器，并且在容器中配置上述感测器可感测的材质的物件。当容器被倾斜时，该物件会在容器中移动，此时，通过容器内部的感测器，便可以撷取到上述物件的坐标，藉此，可以获得整个装置的倾斜角度。

在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精神及以下申请专利范围的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。