[实用新型]一种双轴倾角电子传感器

说明书

技术领域

 本实用新型涉及水平倾斜角的感应电子技术领域，具体地说是一种双轴倾角电子传感器。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，科技的进步，国内双轴倾角传感器市场急需一种高分辨率、低功耗、反应快、精度高、受温度影响小、成本低的产品。

双轴倾角传感器广泛用于需要提供水平面的仪器或设备上，进行测量倾角、铺路作业、测绘工程等。目前，测量倾角的传感器都是采用电解质、热能斜度测量仪，传统的双轴倾角传感器的反应速度慢、功耗高，并且对测量环境要求高受温度影响大、精度低。传统的倾角传感器已不能满足市场提出的更高要求。

发明内容

本实用新型的目的所要解决的关键技术在于，针对传感器易受温度的影响，提供一种利用光学凸透镜改善红外发光管的光束均匀程度，使其具有光斑各点差异小、线性好等技术特点的双轴倾角电子传感器。

本实用新型双轴倾角电子传感器同时采用的红外硅光电池为受温度影响小的特制器件，通过将X、Y轴红外硅光电池受光量转换为X、Y轴输出电压的变化量。即红外硅光电池受温度影响小，能在较宽的温度范围内将感应的倾斜角度光信号转换为电压信号输出。双轴倾角电子传感器安装在需要提供水平面的仪器或设备上，用于测量在水平面相对X轴和Y轴方向的倾角，为仪器或设备的调平提供水平基准。双轴倾角电子传感器，将携带倾斜角度信息的感应光信号转化为电流信号，再通过专用电路将此电流信号转换为电压信号输出，每个电压信号都对应特定的倾斜角度，输出电压信号接至需要提供水平面的仪器或设备端，通过A/D转换电路经MCU单片机处理，去控制其他传动设备或传动装置准确运作。

本实用新型双轴倾角电子传感器，包括：双轴水泡座1，双轴发光板2，光学透镜3，双轴硅光电池板4，圆水泡5，十字槽盘头螺钉6，硅光电池9；其连接方式如下：光学透镜3安装在双轴水泡座1的下部凹槽内，用光敏胶粘贴固定；双轴发光板2安装在双轴水泡座的底部，用十字槽盘头螺钉固定；圆水泡5安装在双轴水泡座1的上部凹槽内，用十字槽盘头螺钉固定；双轴硅光电池板4安装在双轴水泡座1的上部，用十字槽盘头螺钉固定。

本实用新型工作原理：双轴倾角电子传感器接通电源时，红外发光管8发出的光经光学透镜3后，其光源扩大均匀，光束光斑各点差异小，受温度的影响小，其光束7穿过圆水泡垂直入射至硅光电池板，实现光电转换。随着传感器的倾斜圆水泡5发生移动，穿过圆水泡5的光束7照射在红外硅光电池板4X、Y轴的光信号随之变化，光信号变化转换的输出电压信号也随之变化。即双轴倾角电子传感器，将携带倾斜角度信息的感应光信号转化为电流信号，再通过专用电路将此电流信号转换为电压信号输出，每个电压信号都对应一定的倾斜角度。

本实用新型双轴倾角电子传感器的优点是：红外发光管发出的光经光学透镜后，其得到的扩大光束均匀，光斑各点差异小、线性好、受温度的影响小。采用的红外硅光电池为受温度影响小的特制器件，通过硅光电池受光的多少反应出输出电压的变化与倾斜角度变化的技术特点，减少温度影响，能在较宽的温度范围内工作。同时双轴倾角电子传感器结构简单，且双轴发光板装配简单，可弥补装配工艺不一致性缺憾的功能，能在较宽的温度范围内保持高精度，性能可靠、功耗低、及通用性强等突出特点。广泛用于需要提供水平面的仪器或设备上，进行测量倾角、铺路作业、工程测量等。 

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的红外发光管光束示意图。

图3为本实用新型的传感器倾斜时圆水泡移动方向示意图之1。

图4为本实用新型的传感器倾斜时圆水泡移动方向示意图之2。

图5为本实用新型的传感器倾斜时圆水泡移动方向示意图之3。

图6为本实用新型的原理实现逻辑框图。

图中1是双轴水泡座；2是双轴发光板；3是光学透镜；4是双轴硅光电池板，5是圆水泡；6是十字槽盘头螺钉；7是光束；8是红外发光管，9是硅光电池。

具体实施方式

根据图1所示，一种双轴倾角电子传感器,包括，双轴水泡座1、双轴发光板2、光学透镜3、双轴硅光电池板4、圆水泡5、十字槽盘头螺钉6、硅光电池9。所述的光学透镜3安装在双轴水泡座1的下部凹槽内，用光敏胶粘贴固定；双轴发光板2安装在双轴水泡座1的底部，用十字槽盘头螺钉6固定；圆水泡11安装在双轴水泡座1的上部凹槽内，用十字槽盘头螺钉6固定；双轴硅光电池板4安装在双轴水泡座1的上部，用十字槽盘头螺钉6固定。

根据如图2、如图3、如图4、如图5、如图6所示，一种双轴倾角电子传感器的工作过程是：当双轴倾角电子传感器接通电源时，红外发光管8发出的光束7经光学透镜3后，其光源扩大均匀，发散角度达120°（如图2），光束7光斑各点差异小，线性好，受温度的影响小，其光束7穿过圆水泡5垂直入射至硅光电池板4，经专用器件及电路实现光电转换。即当传感器处于水平位置时，圆水泡5处在X、Y轴硅光电池正中，此时光电转换的信号经差分电路后的输出电压为零；若当传感器倾斜时圆水泡5沿X轴硅光电池9方向水平移动（如图3），穿过圆水泡5的光束7照到X轴两片硅光电池上的光束面积不一样，则硅光电池转换的电流信号大小也不同。即圆水泡5沿A方向移动X轴输出电压增大，圆水泡5沿B方向移动X轴输出电压减小。圆水泡5沿X轴硅光电池方向水平移动时，光束7照在Y轴两片硅光电池上的光束有效面积总是一样，所以Y轴输出电压基本不变；同理，若当传感器倾斜时圆水泡5沿着Y轴硅光电池9方向水平移动时（如图4），圆水泡5沿A方向移动Y轴输出电压增大，圆水泡5沿B方向移动Y轴输出电压减小。圆水泡5沿Y轴硅光电池方向水平移动时，X轴输出电压基本不变；同理，若圆水泡5沿着X轴、Y轴两片硅光电池9呈45°方向移动（如图5），则光束7照在X轴两片硅光电池和Y轴两片硅光电池的面积是不一样的，圆水泡5沿A方向移动X轴、Y轴输出电压同时增大，圆水泡5沿B方向移动X轴、Y轴输出电压同时减小，每个电压信号都对应一定的倾斜角度。最终双轴倾角电子传感器的电压输出信号将接至需要提供水平面的仪器或设备端，通过A/D转换电路经MCU单片机处理，控制其他传动设备或传动装置准确运作。