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坡度 傳感器：傾角傳感器

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傾角傳感器
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角度計量是幾何量計量的重要組成部分。角度量的范圍廣，平面角按平面所在的空間位置可分為：在水平面內(nèi)的水平角(或稱方位角)，在垂直面內(nèi)的垂直角(或傾斜角)，空間角是水平角和垂直角的合成；按量程可分為圓周分度角和小角度；按標稱值可分為定角和任意角；按組成單元可分為線角度和面角度；按形成方式可分為固定角和動態(tài)角，固定角是指加工或裝配成的零組件角度，儀器轉(zhuǎn)動后恢復至靜態(tài)時的角位置等；動態(tài)角是指物體或系統(tǒng)在運動過程中的角度，如衛(wèi)星軌道對地球赤道面的夾角，精密設備主軸轉(zhuǎn)動時的軸線角漂移，測角設備在一定角速度和角加速度運動時，輸出的實時角度信號等。傾角傳感器又稱作傾斜儀、測斜儀、水平儀、傾角計，經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平角度變化測量，水平儀從過去簡單的水泡水平儀到的電子水平儀是自動化和電子測量技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。作為一種檢測工具,它已成為橋梁架設、鐵路鋪設、土木工程、石油鉆井、航空航海、工業(yè)自動化、智能平臺、機械加工等領(lǐng)域不可缺少的重要測量工具。電子水平儀是一種非常精確的測量小角度的檢測工具，用它可測量被測平面相對于水平位置的傾斜度、兩部件相互平行度和垂直度。
中文名
傾角傳感器
用    途
用于系統(tǒng)的水平測量
基本原理
理論基礎是牛頓第二定律
發(fā)展歷史
隨著MEMS 技術(shù)的發(fā)展
目錄
1
基本原理
2
發(fā)展歷史
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特點
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用途
3
應用場合
4
應用特點
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濾波功能
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傾角測量
5
應用案例
傾角傳感器基本原理
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傾角傳感器
理論基礎是牛頓第二定律：根據(jù)基本的物理原理，在一個系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無法測量的，但卻可以測量其加速度。如果初速度已知，就可以通過積分算出線速度，進而可以計算出直線位移，所以它其實是運用慣性原理的一種加速度傳感器。當傾角傳感器靜止時也就是側(cè)面和垂直方向沒有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。一般意義上的傾角傳感器是靜態(tài)測量或者準靜態(tài)測量，一旦有外界加速度，那么加速度芯片測出來的加速度就包含外界加速度，故而計算出來的角度就不準確了，因此，常用的做法是增加mems陀螺芯片，并采用優(yōu)先的卡爾曼濾波算法。加速度3個軸，陀螺儀3個軸，所有這里產(chǎn)品也叫6軸或VG（vertical gyro）。
傾角傳感器發(fā)展歷史
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隨著MEMS 技術(shù)的發(fā)展，慣性傳感器件在過去的幾年中成為最成功,應用最廣泛的微機電系統(tǒng)器件之一，而微加速度計（microaccelerometer）就是慣性傳感器件的杰出代表。作為最成熟的慣性傳感器應用，在的MEMS 加速度計有非常高的集成度，即傳感系統(tǒng)與接口線路集成在一個芯片上。傾角傳感器把MCU，MEMS加速度計，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，通訊單元全都集成在一塊非常小的電路板上面。可以直接輸出角度等傾斜數(shù)據(jù)，讓人們更方便的使用它。
傾角傳感器特點
硅微機械傳感器測量(MEMS)以水平面為參面的雙軸傾角變化。輸出角度以水準面為參考，基準面可被再次校準。數(shù)據(jù)方式輸出，接口形式包括RS232、RS485和可定制等多種方式。抗外界電磁干擾能力強。 承受沖擊振動G。
傾角傳感器用途
傾角傳感器用于各種測量角度的應用中。例如，高精度激光儀器水平、工程機械設備調(diào)平、遠距離測距儀器、高空平臺安全保護、定向衛(wèi)星通訊天線的俯仰角測量、船舶航行姿態(tài)測量、盾構(gòu)頂管應用、大壩檢測、地質(zhì)設備傾斜監(jiān)測、火炮炮管初射角度測量、雷達車輛平臺檢測、衛(wèi)星通訊車姿態(tài)檢測等等。
傾角傳感器應用場合
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角度測量，零位調(diào)整，水平調(diào)整傾角開關(guān)（十二路開關(guān)信號）安全控制，報警，監(jiān)控機械臂，大壩，建筑，橋梁角度測量對準控制，彎曲控制。初始位置控制，傾角姿態(tài)記錄儀
傾角傳感器應用特點
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高精度單軸傾斜角度傳感器以基于電容式3D-MEMS技術(shù)的單軸傾斜角度傳感器，在全溫區(qū)都能表現(xiàn)出它的可靠性，超凡的穩(wěn)定性及史無前例的高精度。傾斜角度傳感器系列傾斜角度傳感器根據(jù)汽車行業(yè)的可靠性、穩(wěn)定性要求所設計、生產(chǎn)和測試的。系列傾斜角度傳感器具有顯著的負載能力和非常好的沖擊耐久性，而不需要附加的其他器件。傾角傳感器是模擬加速度傳感器產(chǎn)品中的一員，與加速度傳感器完全兼容。
雙軸傾角傳感器
傾角傳感器可以調(diào)節(jié)輸出頻率，內(nèi)置零位調(diào)整，可以根據(jù)要求定制零位調(diào)整按鈕，從而實一定的角度置零的功能。這對于要測量相對傾角的場合非常有用，使用完畢后可以重新回歸零位。傾角傳感器在這種場合使用，只要將傳感器固定在一定的平面，測量前使用零位按鈕實現(xiàn)清零功能，傳感器在此之后讀出來的數(shù)據(jù)就是相對于該平面的相對傾角。
傾角傳感器濾波功能
當要求輸出比較穩(wěn)定時，建議使用比較平緩的輸出，以使輸出的值趨向平和，而變化不至于太劇烈。如果要求非常及時的輸出，比如在測量有較高頻率的振動的場合，可以使用高頻輸出，不過，輸出會因為響應時間非常短而不穩(wěn)定。同時，可以使用內(nèi)部濾波功能，以實現(xiàn)在振動場合測量傾角的目標。
傾角傳感器傾角測量
通過雙軸的配合，其原理是用歐拉角的形式表示一個坐標系的轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)360度傾角的測量。產(chǎn)品已經(jīng)非常穩(wěn)定。在一些需要進行全量程傾角測量的場合，選擇360度產(chǎn)品是比較理想的。
傾角傳感器應用案例
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1.應用于農(nóng)用翻斗車由于翻斗車通常會在有一定坡度的環(huán)境中工作，所以大量的翻斗車生產(chǎn)廠家都在車上裝有一個雙軸的傾角傳感器，并設計有專門的顯示儀表顯示傳感器測量出來的角度，為駕駛員安全駕駛提供可靠的參考數(shù)據(jù)。不僅如此，當翻斗車在相對水平的公路上行駛時，傾角傳感器也能測量到當前行駛時的傾斜角度，為車體結(jié)構(gòu)的微量改變提供準確的參考數(shù)據(jù)。2.應用于塔式起重機在塔式起重機防傾翻監(jiān)控儀中，其中主要的一部分是傾角傳感器。傾角傳感器的作用在于實時測量塔身傾斜的角度。由于塔身頂端的傾角變化很小，傾角傳感器采樣頻率要在0.5-10Hz范圍內(nèi)，測量精度高于0.05度。同時要過濾掉塔頂震動引起的噪聲、保證通信可靠、判斷準確。3.應用于板式傳送機在板式傳送機安裝過程中，可以將傾角傳感器安裝于傳送機的頂部，可以直接測量出傳送機的當前傾斜角度大大簡化了安裝過程，在使用過程中，可以利用軟件還設置報警角度，省時省心。由此可以看出，借助傾角傳感器代替以前憑經(jīng)驗安裝，大大提高了板式傳送機的安裝速度和工作效率。4.應用于數(shù)控機床在數(shù)控機床零件加工的過程中，怎么保證加工的幾何精度呢。這就取決于數(shù)控機床的幾何精度的，數(shù)控機床的幾何精度綜合反映機床的關(guān)鍵零部件組裝后的幾何形狀誤差,而傾角傳感器是控制數(shù)控機床幾何精度的最佳選擇。數(shù)控機床的幾何精度檢查包括：工作臺面的平面度、各坐標方向移動的相互垂直度、X坐標方向移動時工作臺面的平行度、Y坐標方向移動時工作服臺面的平行度等方面，通常在這些的檢查項目中使用水準儀，但隨著科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)的提高，在數(shù)控機床的幾何精度檢查中逐漸開始使用傾角傳感器來對平面度和垂直度的檢查，傾角傳感器不僅能夠得知平面是否水平或垂直，還能定量的知道水平或垂直到什么程度，更好的為機床的幾何精度進行檢查。
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直川科技
上海直川電子科技有限公司
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2020-03-190
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0-5V/0-10V和4-20mA在傾角傳感器中的使用
傾角傳感器又稱作傾斜儀、測斜儀、水平儀、傾角計，經(jīng)常用于系統(tǒng)的相對角度變化測量，例如水平儀從過去簡單的水泡水平儀到現(xiàn)在的電子水平儀是自動化和電子測量技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。傾角傳感器用于各種測量角度的應用中。例如，高精度激光儀器水平、工程機械設備調(diào)平、遠距離測距儀器、高空平臺安全保...
2020-11-030

坡度 傳感器：坡度傳感器

摘要：

坡度傳感器,由控制器,信號傳輸導線,光敏接收器,導光孔,發(fā)光源,質(zhì)量塊,擺桿,轉(zhuǎn)動銷,外殼,光線,擋光板,安裝板組成.所述外殼內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)動銷;所述擺桿的上端套在轉(zhuǎn)動銷上,擺桿與轉(zhuǎn)動銷之間采用間隙配合,擺桿的下端連接有質(zhì)量塊,質(zhì)量塊與擺桿為一體,質(zhì)量塊的下部安裝有發(fā)光源;所述外殼內(nèi)安裝有一圓弧形的擋光板,擋光板上均勻地開設有多個導光孔;所述外殼內(nèi)安裝有一圓弧形的安裝板,安裝板上安裝有數(shù)量與導光孔相同的光敏接收器,而且光敏接收器與導光孔位置正好相對;所述外殼內(nèi)安裝有控制器,控制器與光敏接收器用信號傳輸導線連接.

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坡度 傳感器：坡度傳感器：角度傳感器在汽車應用中的重要分支

你是否知道汽車上有多少傳感器？告訴你：100多種！而坡度傳感器也是汽車上必備的傳感器之一。坡度傳感器其實是角度傳感器的一種，但對其作了一定的調(diào)整，專門用來測量汽車車身的仰俯角，亦即所行駛地面的坡度，故而稱之坡度傳感器。

1.坡度傳感器與角度傳感器的異同：
首先，你要明白什么是坡度：坡度就是坡面與水平面夾角的正切。這么一來就清楚了：坡度傳感器的功能就是測出坡面與水平面的夾角（下面稱之為坡度角）就行了。所以，坡度傳感器其實就是安裝在特定位置、測量特定角度的角度傳感器。在一些場合中，坡度甚至還時還可以直接用角度來表示。
然而作為角度傳感器與汽車應用碰撞的產(chǎn)物之一，坡度傳感器還是有其特殊之處的。首先，坡度傳感器只測量汽車行駛方向的坡度角，因此其安裝位置必須牢固且測量角所在的面與車身兩側(cè)平行。其次，由于汽車本身加速度的影響，使得坡度角的測量變得頗為困難，因此其對汽車行駛加速度的抗干擾能力必須非常強。最后，由于測量的是動態(tài)角，處在不斷變化中，而這個變化的角卻恰恰是汽車自身控制中所需要的，因此坡度傳感器不僅要十分精確度高，靈敏度也是十分必須的，特別是像越野車等特殊車型，要求更高。
2.坡度傳感器在汽車駕駛中的作用：
最重要的作用自然是安全。一般汽車在駕駛中，坡度不可以超過40度，而坡度傳感器便可以提醒司機這一點以便于操作。而長時間處于下坡狀態(tài)也是一件危險的事情，即便這個坡度角并不大，因此如果看到坡度一直處于負的狀態(tài)，那就最好限速了。而汽車自身在很多情況下也會根據(jù)坡度傳感器的信息等作出一系列保證司機和乘客安全的反應，如坡道緩降和電子手剎等等。
此外，坡度傳感器在汽車坡道起步中也有重要的應用。通過坡度傳感器的測量，汽車可以對所得信號進行分析并結(jié)合一定的算法進行自我調(diào)控，從而實現(xiàn)防止溜車、防止發(fā)動機轉(zhuǎn)速飛升和保證坡上起步的平順性等功能。如此，也可以減少離合器摩擦片的滑摩損失。
在一些特殊車型中，坡度傳感器的重要性尤為突出。像之前說過的越野車，坡度傳感器是幫助司機爬坡的致勝法寶。在坡度傳感器和與之相關(guān)的一系列系統(tǒng)的幫助下，有些司機甚至可以爬上85度角的坡！而對于強大的藍翔學子而言，若是沒有了坡度傳感器，恐怕也操作不了傳說中的挖掘機了。
坡度傳感器作為角度傳感器在汽車上的重要應用，不僅保障了司機和乘客的人身安全，也為方便司機的駕駛提供了相當多的應用。在未來，當自動駕駛成為常態(tài)之后，坡度傳感器還將發(fā)揮更為重要的作用！
本文章來源于：

坡度 傳感器：汽車坡度傳感器的制作方法

專利名稱：汽車坡度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機動車的傳感器，尤其涉及有級變速器自動撥擋的機動車用于感知路面坡度的汽車坡度傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有機動車上沒有和車輛有直接聯(lián)系的路面坡度傳感器，路面的坡度僅憑駕駛員的感覺進行調(diào)整駕駛操作，但坡路對汽車起步程序和擋位車速段都有影響，所以必須向計算機提供路面坡度的信息。
內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種坡度傳感器，它將路面坡度的信息傳遞給計算機，通過計算機的綜合對比修正起步程序，計算出更適合各種坡度的擋位車速段，使用最恰當?shù)膿跷恍旭偅拱l(fā)動機輸出的動力在各種路況中得到最合理的使用，節(jié)約了能源，行駛更平穩(wěn)也更安全。
本實用新型所采用的技術(shù)方案包括電阻捧、電極、U型管、還包括水銀、電路接線柱。它由U型管、前后電極接柱、前后電阻棒、搭鐵接柱、內(nèi)搭鐵導線、封裝殼組成，在封裝殼內(nèi)裝有U型管，前玻璃管、后玻璃管和底部水銀通道組成了U型管，在U型管中灌入水銀，前壓緊螺絲和后緊螺絲緊靠著U型管的兩端口，是安裝前電極接柱和后電極接柱的基座，前電阻棒和后電阻棒電阻值相同，分別與前電極接柱和后電極接柱連接，并且都插入水銀中，內(nèi)搭鐵導線的長度與底部水銀通道相等，并與搭鐵接柱相連結(jié)，將搭鐵接柱與汽車車架或者電源的負極相聯(lián)，計算機分別連結(jié)前電極接柱和后電極接柱后，分別通過前電阻棒和后電阻棒，通過水銀進入內(nèi)搭鐵導線傳到搭鐵接柱形成回路，這樣就有了一個前回路和一個后回路，前后回路的電壓變化即為坡度，再演變成調(diào)整計算機運用程序的參數(shù)。
本實用新型的特點①對任何汽車無需任何的改裝、可方便地裝在車箱內(nèi)或車架上；②反應靈敏、性能隱定且耐用，③制造簡單，造價低廉。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖其中1前電極接柱  2后電極接柱  3前壓緊螺絲  4后緊螺絲5前電阻棒  6后電阻棒  7水銀  8底部水銀通道  9前玻璃管  10后玻璃管11密封圈  12悶塞  13搭鐵接柱  14內(nèi)搭鐵導線  15封裝殼  17空氣連通道下面結(jié)合示意圖對本實用新型進行詳細描述具體實施方式
本實用新型是由前玻璃管9、后玻璃管10和底部水銀通道8組成的U型管，在U型管中灌入水銀7，水銀面為玻璃管長度的二分之一處，在U型管傾斜時給水銀7的流動留有足夠的活動空間，緊靠著U型管的是前壓緊螺絲3和后緊螺絲4，并設置了空氣連通道17，目的是保持U型管兩端水銀7面的壓力平衡，前壓緊螺絲3、后緊螺絲4的作用是分別壓緊前玻璃管9和后玻璃管10，并且分別成為安裝前電極接柱1和后電極接柱2的基座，前電阻棒5和后電阻棒6電阻值相同，分別與前電極接柱1和后電極接柱2連接，并且都插入水銀7中，內(nèi)搭鐵14導線的長度與底部水銀通道8相等，并與搭鐵接柱13相連結(jié)。悶塞12是加工空氣連通道17留下的工藝孔的密封塞，密封圈11是用于密封所有封裝殼15與螺絲的接合處，使水銀7在密閉的U型管中工作，既避免污染又避免水銀揮發(fā)。
本實用新型的工作原理及安裝方法是將本裝置U型管口朝上，安裝時兩管口的連線成水平線并與車身前后保持一致，將搭鐵接柱13與汽車車架或者電源的負極相聯(lián)，計算機分別連結(jié)前電極接柱1和后電極接柱2后，分別通過前電阻棒5和后電阻棒6，通過水銀7進入內(nèi)搭鐵14導線傳到搭鐵接柱13形成回路，這樣就有了一個前回路和一個后回路，在平路上的兩個電壓值不論是否相同，該數(shù)值定為平路的基本值，如果前回路電阻值增加了，必然后回路電阻值就減少，這樣可判定汽車是行駛在上坡的路面上，因為在上坡路上U型管前端對U型管后端而言是在提高，U型管出現(xiàn)了斜度，在U型管中兩端的水銀面仍然是在同一的水平面上，這樣前端的前電阻棒5就從水銀7中抽出了一段，電阻加大了電壓就下降；反之，當后回路電阻值增加了，前回路電阻值就減少，這樣可判定汽車是行駛在下坡的路面上。這時前后電壓差值扣除原來在平路上的前后電壓差(水銀的電阻略)，經(jīng)計算機運算就成了坡度值，該坡度值就成了一種調(diào)整汽車起步程序和檔位車速段的參數(shù)，也調(diào)整了其它執(zhí)行件的工作狀態(tài)，(上面所說的電流兩個回路一般只需要使用一個回路，直接使用電壓的變化作為參數(shù)即可)。
權(quán)利要求1.一種汽車坡度傳感器，其特征在于，它由U型管、前后電極接柱、前后電阻棒、搭鐵接柱(13)、內(nèi)搭鐵導線(14)、封裝殼(15)組成，在封裝殼(15)內(nèi)裝有U型管，前玻璃管(9)、后玻璃管(10)和底部水銀通道(8)組成了U型管，在U型管中灌入水銀(7)，前壓緊螺絲(3)和后緊螺絲(4)緊靠著U型管的兩端口，是安裝前電極接柱(1)和后電極接柱(2)的基座，前電阻棒(5)和后電阻棒(6)電阻值相同，分別與前電極接柱(1)和后電極接柱(2)連接，并且都插入水銀(7)中，內(nèi)搭鐵(14)導線的長度與底部水銀通道(8)相等，并與搭鐵接柱(13)相連結(jié)，將搭鐵接柱(13)與汽車車架或者電源的負極相聯(lián)，計算機分別連結(jié)前電極接柱(1)和后電極接柱(2)后，分別通過前電阻棒(5)和后電阻棒(6)，通過水銀(7)進入內(nèi)搭鐵(14)導線傳到搭鐵接柱(13)形成回路，這樣就有了一個前回路和一個后回路，前后回路的電壓變化即為坡度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車坡度傳感器，其特征在于，緊靠著前壓緊螺絲(3)和后緊螺絲有一道空氣連通道(17)，保持U型管兩端水銀(7)面的壓力平衡。
專利摘要本實用新型涉及機動車的傳感器，尤其涉及有級變速器自動撥擋的機動車、對路面坡度感知的汽車坡度傳感器，一種能識別機動車所行駛道路是平路或是坡路，坡度是多少的傳感器，它包括封裝殼、電極接柱、兩根電阻相同的電阻棒、玻璃管、水銀、壓緊螺絲、密封圈，該傳感器輸出端與計算機相連，本傳感器可靠性強、準確率高、靈敏度高、據(jù)有廣泛的通用性。
文檔編號G01C9/00GKSQ
公開日2005年6月1日 申請日期2003年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月6日
發(fā)明者黃仰圣, 陳天鵬 申請人:黃仰圣, 陳天鵬