专利名称：一种检测姿态的传感器和方法
技术领域：
本发明涉及一种传感器，尤其涉及一种检测姿态的电感型传感器和方法。
技术背景电熨斗是大家都己经熟悉并且居家必备的家用电器了,随着人民生活水平的 不断提高大家对安全的要求也随之提高,现在带有位置检测定时关机功能的安全 电熨斗已经是走近了千家万户,而这里面则需要一个位置传感器,它可以检测出电 熨斗的运动与否以及是水平还是垂直的放置状态，若检测传感器在运动则可以判 断电熨斗正在被使用，则保持电熨斗可以正常工作，若检测没有运动则认为褽斗 被闲置，在8分钟(竖放)或者30秒(平放)定时后自动关闭电熨斗，以确保 使用安全。此类传感器的基本结构都是在一个管子中间放置一个滚珠，通过判断滚珠在 管子的哪一端来确定管子的位置是哪头向下，从而判断位置，若位置发生变化则 认为是有运动。目前一般使用的位置传感器有如下几种1、机械开关式，2、光 电式，3、电感式。第1种的基本结构就是一个金属滚珠碰到一个探针将它与外壳连通，如此就 判断为探针端朝下。这种传感器的特点是结构简单、价格低廉，但是寿命短，可 靠性低；第2种是光电式，它跟开关式的不同在于它的管子两边分别有一个发光管和 一个光敏管，通过检测滚珠是否把光挡住来检测滚珠的位置从而判断传感器的位 置，这种传感器具有非接触、不磨损、受命长、可靠性高的特点，但是成本相对 较高，而且体积较大；第3种是电感振荡式，这是厦门联创的专利产品，在专利号为00244218.3 专利文献的描述中，它的结构是管子外面一端有线圈，而内部式一个钢珠，当钢 珠滚到线圈中的时候线圈电感的Q值急剧下降，导致振荡电路不能启振，如此 判断有线圈端的处于下方。这种传感器也具有非接触、寿命长的特点，但是体积 比较大，而且振荡条件是取决于电感和外围电容的绝对值，所以对环境和对工艺要求较高。 发明内容本发明的目的是提供一种非接触式的电感型传感器，采用两个电感Q值比 较的方式来检测物体的姿态。本发明的技术方案是这样的， 一种检测姿态的传感器，包括骨架3 、钢珠 4、上线圈1 、下线圈2 、第一管脚501 、第二管脚502和第三管脚503 ， 所述钢珠4在所述骨架3的腔体内能够自由滚动，第一管脚501和第二管脚 502分别与上线圈1的两端相连，第二管脚502和第三管脚503分别与下线圈 2的两端相连。所述的骨架3的壳体和腔体是柱形的。 所述的上线圈1和下线圈2的电感值相等。还包括三角座6 ，所述三角座6是直角三角形，所述骨架3坐落在所述三 角座6的斜面上。一种应用如权利要求1所述的检测姿态的传感器进行姿态检测的方法，包括 如下步骤获得上线圈1和下线圈2的品质因数；比较上线圈1和下线圈2的品质因数，若上线圈1的品质因数大于下线圈 2的品质因数，则判断下线圈2高度低于上线圈1，若上线圈1的品质因数小于 下线圈2的品质因数，则判断下线圈2高度高于上线圈l，由此获得骨架3的 姿态信息。本发明的有益效果是采用了非接触方式，具有不磨损寿命长的特点，同时价 格低廉，而且在此基础上技术方案采用了两个电感Q值比较的方式来检测传感 器姿态，这样则不再依赖电感量、Q值以及外部电容的绝对值来检测，只是一个 相对比较的过程，大大提高了可靠性和稳定性；而且因为不需要保持振荡信号， 所以本传感器可以采用很小的电感量，可以减小体积以及降低成本。
图1是本发明实施例一传感器的结构纵向剖视图 图2是本发明实施例二传感器的结构纵向剖视3是本发明方法中检测电路原理图 图4是本发明方法的步骤流程图具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案。图1的结构示意图是 本发明的具体实施方式
一，图2的结构示意图是本发明的具体实施方式
二。钢珠4可以在骨架3的壳体内自由滚动，在平放时传感器下线圈2端较低， 所以钢珠4会停留在下线圈2内部，若上线圈1端朝下时则钢珠4会滚到上线圈 1内部。当钢珠4在线圈内部的时候线圈的电感量基本不变，但是Q值则会剧烈 下降。利用控制芯片可以比较两个线圈的Q值，哪个小则说明钢珠就在里面， 从而可以判断这一端朝下，这个检测可以在20微秒内完成，检测的速度远大于 钢球正常移动的速度，若检测到变化则可以认为在运动。管脚也可以设置在下面 或者在一头。本传感器使用的滚珠采用不锈钢材料，其相对磁导率ns为1.005，根据电 感公式r _ fc x u0 x us x N2 x S /k系数，取决于线圈的半径(R)与长度(l)的比值。 为真空磁导率=471*10—7HS为线圈内部磁芯的相对磁导率，空心线圈时网=1N2为线圈圈数的平方S线圈的截面积，单位为平方米l线圈的长度，单位为米可见钢珠在线圈里面和不在里面的时候线圈电感基本不变；而品质因数Q二XL/R，这里X是感抗值，当加入钢珠损耗电阻R增大，所以品质因数会随之减小。使用芯片对两个品质因数进行比较，就可以比较出两个线圈的品质因数的大小。检测部分的电路如图3。采用如附图4所示的流程图的步骤即可实现对物体姿态的检测。 采用本发明的技术方案，使用了两个电感的Q值相比较的方式进行检测，可以不依赖传感器电感和并联电容的绝对值而可以更准确的检测，降低了物体姿 态检测的难度，大大增加可靠性并减小传感器的体积和成本。
权利要求
1、一种检测姿态的传感器，其特征在于，包括骨架(3)、钢珠(4)、上线圈(1)、下线圈(2)、第一管脚(501)、第二管脚(502)和第三管脚(503)，所述钢珠(4)在所述骨架(3)腔体内能够自由滚动，第一管脚(501)和第二管脚(502)分别与上线圈(1)的两端相连，第二管脚(502)和第三管脚(503)分别与下线圈(2)的两端相连。
2、 如权利要求1所述的检测姿态的传感器，其特征在于，所述的骨架(3)的壳 体和腔体是柱形的。
3、 如权利要求1所述的检测姿态的传感器，其特征在于，所述的上线圈(1)和 下线圈(2)的电感值相等。
4、 如权利要求1所述的检测姿态的传感器，其特征在于，还包括三角座(6)， 所述三角座(6)是直角三角形，所述骨架(3)坐落在所述三角座(6)的斜面 上。
5、 一种应用如权利要求1所述的检测姿态的传感器进行姿态检测的方法，其特 征在于，包括如下步骤获得上线圈(1)和下线圈(2)的品质因数；比较上线圈(1)和下线圈(2)的品质因数，若上线圈(1)的品质因数大于 下线圈(2)的品质因数，则判断下线圈(2)高度低于上线圈(1)，若上线圈(1) 的品质因数小于下线圈(2)的品质因数，则判断下线圈(2)高度高于上线圈(1 )， 由此获得骨架(3)的姿态信息。
全文摘要
本发明涉及一种检测姿态的电感型传感器和方法，包括骨架3、钢珠4、上线圈1、下线圈2、第一管脚501、第二管脚502和第三管脚503，所述钢珠4在所述骨架3的腔体内能够自由滚动，第一管脚501和第二管脚502分别与上线圈1的两端相连，第二管脚502和第三管脚503分别与下线圈2的两端相连。由于技术方案采用了两个电感Q值比较的方式来检测传感器姿态，这样则不再依赖电感量、Q值以及外部电容的绝对值来检测，只是一个相对比较的过程，大大提高了可靠性和稳定性；而且因为不需要保持振荡信号，所以本传感器可以采用很小的电感量，可以减小体积以及降低成本。
文档编号G01D5/20GK101334296SQ20081004129
公开日2008年12月31日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者勇 卫, 利 姚, 陈书鹏 申请人:百利通电子(上海)有限公司