专利名称：倾斜角度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型为倾斜角度传感器，它能在重力场内检测出0～±90°范围内的倾斜角度，很适宜在建筑机械、机器人、医疗器械等装置中使用。
随着自动化技术的发展，在建筑机械、机器人、医疗器械等设备中，要保证姿势正确，重心稳定，对倾斜角度进行控制以及对危险倾斜角度进行报警，倾斜角度的检测是不可缺少的。据资料报导，目前已研制出来的倾斜角度传感器，有电位器型、差动变压器型、静电电容型、伺服型若干形式。检测精度有的达到“度”水平级，有的可达“秒”水平级。目前研究开发较为活跃的是利用液体系统的倾斜角度传感器，所使用的液体有电介质溶液、磁性流体、电解质溶液等。参考文献为(1)日刊“省力上自动化”V。1，18NO.9(1987)25～41页；(2)日刊“センサ技术”V。L7NO.4(1987)42～46页；(3)日刊“センサ技术”V。L7NO.3(1987)60～63页。
但现有的倾斜角度传感器，不同程度地存在着下述不足之处(1)、结构复杂、制作工艺要求高。(2)、抗振动特性不佳，使用环境要求高。(3)、对于利用液体系统的各种结构形式的传感器，液体的表面张力、粘度对检测精度、分辨率存在一定影响。
本实用新型旨在为用户提供一种具有较好的抗冲击、抗振动，能适应不同环境要求，可直接输出与倾斜角度相对应的电信号的倾斜角度传感器，以满足用户需要。本实用新型为一维倾斜角度传感器，它没有复杂的机械结构，利用光电变换直接输出与倾斜角度相对应的电信号。
图1为本实用新型倾斜角度传感器的原理示意图。图2和图3是本实用新型一个实施例结构示意图。图4为两相交直线状滑道板传感器结构示意图，该种结构的传感器仅用于对危险倾斜角度进行报警的场合。
以下结合附图来叙述本实用新型的原理。
在图1中，(2)为小球，(3)为滑道板，该滑道板的滑道是圆弧形状的，是一个大于半个圆周的圆弧状滑道板。圆弧形状大于半个圆周是为了保证能检测出0～±90°的倾斜角度量程。小球(2)置于这个滑道板上，当倾斜时，小球(2)沿滑道板(3)滚动并停留在某一位置。小球(2)的背后，对称地安置两个受光元件(1)，光源(4)正面照射在小球(2)上。随着倾斜角度的不同，小球(2)在两个受光元件(1)上的投影状态不同，两个受光元件的输出信号大小也将随之变化，比较两个受光元件的输出信号大小，便获得了与倾斜角度相对应的电信号，电信号的极性用来判断倾斜方向。
图2和图3是本实用新型的一个实施例，它是一维倾斜角度传感器。图2中的(3)为滑道板，滑道是圆弧形状的，它相当于在一块具有一定厚度的矩形板上挖去大半个圆，如图1中的(3)所示。(8)为两块透明挡板，一前一后地挡在滑道板(3)的两端，(7)为盖板，(5)为传感器支架，(6)为发光元件，固定在传感器支架(5)上，安放在一块透明挡板的外侧，要求该发光元件发出的光线以平行光线为佳。(1)为两个受光元件，亦固定在传感器支架(5)上，安放在另一块透明挡板的外侧，以光电池为佳。小球(2)在滑道板(3)上及两块透明挡板(8)之内可自由滚动，小球的直径应略小于滑道板的厚度。小球(2)也可以是小圆柱体，以其柱面在滑道板上滚动。发光元件(6)发出的光线被小球或小圆柱体(2)挡住一部分后射到两个受光元件(1)上，由于两个受光元件是对称放置，无倾斜时，两个受光元件(1)受到光照情况一样，故两个受光元件的输出信号之差为零。倾斜时，小球或小圆柱体(2)在圆弧状滑道板(3)上滚动后停留在某个位置，改变了两个受光元件(1)的光照情况，故两个受光元件的输出信号之差不为零，根据两个受光元件输出信号差值的大小和极性，即可得到倾斜角度的大小和倾斜方向。
若仅对某个危险倾斜角度θ′进行越限报警，那么只要把滑道板的形状改变为两相交直线状即可，如图4中的(9)所示的那样。两相交直线相交于(A)点，且与水平线的夹角均为θ′，小球或小圆柱体(2)平时停留在(A)处，此时两受光元件(1)的输出信号之差为零，只有当倾斜角度大于θ′之后，小球或小圆柱体(2)才会离开(A)点，引起两个受光元件(1)输出信号之差不为零，该信号便可用作倾斜角度超过θ′的报警信号。
本实用新型传感器支架(5)的形状以及盖板(7)、透明挡板(8)如何与支架(5)固连的方法(螺钉紧固或粘合剂粘结紧固)并不重要，当然发光元件(6)及受光元件(1)的装配工艺应有所讲究。
权利要求1.以小球随倾斜角度变化而改变位置的一维倾斜角度传感器，它具有支架(5)、发光元件(6)、受光元件(1)、盖板(7)、透明挡板(8)几个部分，其特征在于它还具有小球(2)和滑道板(3)，并将小球(2)置于滑道板(3)上。
2.如权利要求1所述的倾斜角度传感器，其特征在于滑道板(3)的滑道既可以是圆弧形状的，亦可以是与水平线相交为θ角的两段相交直线。
3.如权利要求1所述的倾斜角度传感器，其特征在于置于滑道板(3)上的小球(2)亦可为小圆柱体。
专利摘要本实用新型为一维倾斜角度传感器，它集小球、滑道板、发光元件、受光元件等部件为一体。随着倾斜角度的不同，小球在滑道板上滚动后停留的位置不同，改变了小球在对称安放的两个受光元件上的投影状态，从而改变了两个受光元件输出信号的差值；根据差值的大小和极性便可得到倾斜角度的大小和倾斜方向。只需改变滑道板的形状，便可改型为仅对危险倾斜角度进行越限报警的传感器。本实用新型在建筑机械、机器人、医疗器械中将得到广泛地应用。
文档编号G01B11/26GK2031510SQ8821266
公开日1989年1月25日 申请日期1988年5月26日 优先权日1988年5月26日
发明者黄智伟, 李富英 申请人:衡阳市电子研究所