一种球面式平面水平检测装置的制作方法

本发明涉及传感、机械、仪表及制造技术，特指用于测量平面是否水平电子水平仪。

背景技术：

传统的水平仪为气泡型水平仪，气泡型水平仪主要依靠气泡偏移水准器中间位置的偏移量来测量工件表面某一区域的不平度。其缺陷在于：气泡型水平仪对温度很敏感，随着温度的升高，气泡长度变化，气泡管内腔的尺寸也变化，导致仪器测量误差增大；其次，气泡型水平仪各工作面要在使用前要根据气泡的位置来判断水平仪的零位是否准确，且只能测量有限方向的水平程度，不能检测出倾斜的角度；再则，被测平面水平与否靠眼睛观测水准气泡相对与零位的偏离程度来获得，检测结果具有人为性。

技术实现要素：

本发明设计一种球面式平面水平检测装置，为水平仪电子化创造条件，解决传统气泡式水平仪灵敏度、精确度低，不能进行数字显示的不足。

解决本发明的技术方案是，一种球面式平面水平检测装置，由球体（1）、不动电极a（2）、不动电极b（3）、不动电极c（4）、可动电极（5）组成；球体（1）成空心球形，内部密封并装有一半容量的导电液形成可动电极（5）、球体（1）外表面从纵向分成三等分球面，每一等份球面镀上金属膜分别构成不动电极a（2）、不动电极b（3）、不动电极c（4），三个不动电极之间相互绝缘、与可动电极（5）构成三个可变电容器。

进一步，所述不动电极a（2）、不动电极b（3）、不动电极c（4）、可动电极（5）、电容转换电路（7）和单片机系统（8）组成平面水平检测装置，不动电极a（2）、不动电极b（3）、不动电极c（4）、可动电极（5）分别连接到电容转换电路（7），电容转换电路（7）连接单片机系统（8）；单片机系统（8）能处理电容转换电路（7）的电容变量信号。

所述不动电极a（2）、不动电极b（3）、不动电极c（4）、可动电极（5）、电容转换电路（7）和单片机系统（8）组成平面水平检测装置，不动电极a（2）、不动电极b（3）、不动电极c（4）、可动电极（5）分别连接到电容转换电路（7），电容转换电路（7）连接单片机系统（8）。

进一步，所述电容转换电路（7）为两个电容数字转换芯片，直接将三个可变电容器的容量转换成电容数字值。

进一步，所述电容转换电路（7）的两个电容数字转换芯片是ad1750；直接将三个可变电容器的容量转换成电容数字值。

进一步，所述单片机系统（8）包括单片机stc12le4052、按键和显示。

进一步，所述球体（1）厚度均匀，当支承座放置在水平平面时，三个电容的容量相等，当支承座倾斜时，三个电容容量发生变化，电容增大的面位置低，电容减小的面位置高，从而判断平面水平。用于检测平面是否水平和测量平面倾角。

本发明的有益效果是巧妙利用了球形结构进行设计，具有体积小，重量轻，灵敏度高，测量及安装方便，测量数据能够数字化显现。

附图说明

图1为结构示意图，图2为俯视图，图3为主视图，图4为电路原理框图。图1～图4中，1为球体、2为不动电极a、3为不动电极b、4为不动电极c、5为可动电极、6支承座、7为处理电路、8为单片机系统。

具体实施方式

参照附图1-4，更详细的说明本发明的实施；

实施例1一种球面式平面水平检测装置，由球体（1）、不动电极a（2）、不动电极b（3）、不动电极c（4）、可动电极（5）、支承座（6）、电容转换电路（7）和单片机系统（8）组成；球体（1）成空心球形，球面壁厚度均匀，内部密封并装有一半容量的导电液形成可动电极（5），球体（1）外表面从纵向分成三等分球面，每三分之一球面镀上金属膜构成三个不动电极分别为不动电极a（2）、不动电极b（3）、不动电极c（4），三个不动电极之间相互绝缘、与可动电极（5）构成三个可变电容；三个可变电容器连接到电容转换电路（7），处理电路连接到单片机系统（8）。支承座（6）用于支撑整个球面电容，当支承座放置在水平平面时，三个电容器的容量相等，当支承座倾斜时，三个电容器容量发生变化，位置低的面电容量增大，位置高的面电容量减小，从而判断平面水平。

实施例2本实施例中，电容转换电路（7）为两片电容数字转换芯片ad7150，直接将三个电容器的容量转换成数字值，由单片机系统（8）读取结果，并在单片机中计算出电容值。单片机通过三个电容值的大小可计算出支承座（6）所在平面倾斜角度。

实施例3本实施例中，单片机系统（8）包括单片机、单片机复位电路、晶振、按键和显示器，单片机采用stc12le4052，采用+3.3v电源供电。

实施例4本实施例中，球体（1）的外直径为28mm，球体壁厚为0.5mm，球内导电液采用水银。

实施例5上述实施例中的一种球面式平面水平检测装置可以内嵌到测量仪器当中，通过固定的基座代替支承座（6）。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种球面式平面水平检测装置，由球体（1）、不动电极A（2）、不动电极B（3）、不动电极C（4）、可动电极（5）、支承座（6）组成。球体（1）成空心球形，内部装有一半容量的导电液形成可动电极（5）、球体（1）外表面从纵向分成三等分球面，每三分之一球面镀上金属膜构成三个不动电极，三个不动电极之间相互绝缘，三个不动电极与可动电极（5）构成三个可变电容，当支承座放置在水平面时，三个电容的容量相等，当平面倾斜时，三个电容容量发生变化，电容增大的面位置低，电容减小的面位置高，从而判断平面水平。

技术研发人员：张文昭
受保护的技术使用者：湖南科技学院
技术研发日：2017.11.25
技术公布日：2019.06.04