倾角传感器及其感测方法技术

一种倾角传感器及其感测方法，是将一光源所产生的光束，朝向水平液位计的液位线投射，并使用设置在水平液位计另一侧的光传感器，来接收通过液位线的光束，以输出代表所接收的光束强度的多个电子信号。前述电子信号输入至处理单元，以侦测水平液位计的液位线的位置变化，藉以计算取得倾斜角度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种倾角传感器，且特别是有关于一种利用侦测液位线的变化， 来计算倾斜角度的。
技术介绍
水平气泡(Vkl)是广泛地使用在许多量测仪器中，以作为调整仪器置放水平度的一种水平感测组件。使用水平气泡来量测水平度，虽然具有组件小型、易于取 得及成本低廉等优点，但也因为水平度的量测，必须仰赖使用者的观测，才能判 断装置水平气泡的待測物的水平度，故量测所得的水平度，除了会因为使用者的 不同而有不同的观测结果，使得误差十分难以控制外，更无法满足现今自动化仪 器的功能需求。因此，各种不同的电子式倾角传感器乃应运而生。例如，有-种倾角传感器 是在装置电解液的容器中放入多个电极，以侦测电解液的电导度变化，来判断待 测物的水平度。此种倾角传感器虽然可以搭配控制电路，来自动调整待測物的水 平度，但因为电解液在使用一段时间后，会因为化学反应而释放出氢气，使得电 极侦测的阻抗飘移，进而产生量测误差。为了改善此一缺失，中国台湾公告第1230250号专利技术专利，乃提出一种非接 触式电子水平传感器，其是利用光源照射水平气泡，再以电荷耦合装置(Charge Coupled Device,.简称CCD)或互补式金氧半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称CMOS)组件等光传感器，来接收光线的照射，以侦测气泡的 位置，并据以判断装置水平气泡的待测物是否倾斜。另外，中国台湾第95142934号专利技术专利申请案，则提出一种电子式水平传感 器及其感测方法，其是将一光源所产生的光束，以一定的角度朝向水平液面计的 液面投射，并使用光感测单元，来侦测由水平液面计的液面所反射的光束，再依 据所侦测的光束的位置，来输出代表水平传感器的倾斜角度的电子信号。前述的电子式水平传感器，所使用的原理不尽相同，可达成的功效亦有长短,故可提供使用者因应不同的需求来选择。因此，如能提供一种与前述水平传感器 具有不同原理与特性的倾角传感器，以因应自动化ft测时代的多样化需求，乃为 使用者的殷切期盼。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种利用侦测液位线的变化，来计算倾斜角 度的，以满足使用者更多样化的设计需求。为达上述及其它目的，本专利技术提供一种倾角传感器，适用于侦测待测物的倾 斜角度，此倾角传感器包括水平液位计、光源、光传感器与处理单元。其中，水 平液位计为装置有液体的容器所构成，因此，容器内即可形成维持水平的液位线。 光源是设置在水平液位计的一侧，用以产生朝向液位线投射的光束。光传感器是 设置在与光源相反的水平液位计的另一侧，用以接收通过液位线的光束，并输出 代表所接收的光束强度的多个电子信号。而处理单元则耦接光传感器，用以接收 前述的电子信号，以侦测液位线的位置，并依据所侦测的液位线的位置变化，来 计算倾斜角度。本专利技术另提供一种倾角感測方法，适用于侦测待测物的倾斜角度，此倾角感 测方法包括下列步骤首先提供可在容器内维持水平的一液位线*,再以一光束在 容器的一侧朝向液位线投射以及在容器的另一侧，接收通过液位线的光束，以 便侦测液位线的位置，并依据所侦测的液位线的位置变化，来计算倾斜角度。为让本专利技术的上述和其它目的、特征、和优点能更明昆易懂，下文特以较佳 实施例，并配合所附图式，作详细说明如下附图说明图1是显示根据本专利技术较佳实施例的水平液位计的立体图；图2是显示根据本专利技术第一实施例的一种倾角传感器的立体图；图3是显示根据本专利技术第一实施例的一种倾角传感器的操作示意图；图4是显示根据本专利技术第二实施例的一种倾角传感器的操作示意图图5是显示根据本专利技术第三实施例的一种倾角传感器的操作示意图；图6是显示根据本专利技术第三实施例的一种倾角传感器的另一角度操作示意图；图7是显示根据本专利技术第四实施例的一种倾角传感器的操作示意图 图8是显示根据本专利技术第五实施例的一种倾角传感器的操作示意图。 附图标记说明11水平液位计；111液体；112容器113气体；115、 215、 415、 515、 715、 815液位线；20、 40、 50、 70、 80倾角传感器；21光源；2U光 束；22、 42、 52、 72、 82光传感器；221、 722感测单元；222电子信号；23处 理单元；231模拟/数字转换电路；232微处理器；233内存；421、 422 、 521、 522线数组影像传感器。具体实施方式请参考图l所示，其为根据本专利技术较佳实施例的水平液位计的立体图。图中， 此水平液位计11为装置有液体111的容器112所构成，容器112较佳地为玻璃或 塑料所制成的圆柱形的密闭容器。当然，容器112也可以因应需求而制作成其它 不同的型式。如图所示，容器112的部分空间用来容纳液体Ul,其余空间则为抽真空或 充满例如是空气的气体113,或亦可注入与液体111不会相互溶和的另 一种液体。 因此，容器112内便形成有可维持水平的液位线U5。请参考图2与3所示，其分别为根据本专利技术第一实施例的一种倾角传感器的 立体图与操作示意圉。图中，此倾角传感器20除了包括如图1的水平液位计11 外，也包括分别设置于水平液位计11方向相反的两侧边的光源21与光传感器22, 以及耦接光传感器22的处理单元23。光源21例如是可以使用发光二极管(LED), 处理单元23则例如是包括模拟/数字转换电路231、微处理器232与内存233。水平液位计11的液体111较佳地是选自甲醇、乙醇或乙醚与水的混合溶液， 以便提高水平液位计11的可使用温度范围。光源21是用以产生朝向液位线115 投射的光束2U，而光传感器22则可以使用例如是电荷耦合装置(Charge Coupled Device , 简称CCD)或互补式金氧半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,简称CMOS)等的线数组影像传感器(Linear Sensor)。如图所示，光传感器22会接收通过液位线115的光束2n,并输出代表所接 收的光束211强度的多个电子信号222。也就是说，光传感器22的每一感测单元 221，都会输出与所接收的光束211强度成比例的模拟电子信号222。这些模拟电 了-信号222经由模拟/数字转换电路231转换为数字信g-后，再由微处理器232读取并存入内存233中，以便微处理器232可以依据这些电子信号222,来侦测液 位线115的位置，并根据所侦测的液位线的位置变化，来计算倾斜角度。例如，当倾斜传感器20随着待测物(未绘示)的移动而倾斜时，液位线i15 可能会变换至图3中虚线所示的液位线215的位置。此吋，微处理器232即可依 据所侦测的液位线215的位置变化，来计算倾斜角度0，如下式所示-f ............ (1)其中，s为所侦测的液位线215的位置F与倾角传感器20在水平位置时所侦 测的液位线U5的位置P间的高度差，此一高度差可以液位线215的位置P'与液 位线115的位置P间的光传感器22的感測单元221数目，乘以每一光传感器22 的感測单元221的高度即可得。而r则为光传感器22投影在液位线115上，也就 是位置P时，与液位线IIS的中心点O间的距离。亦即，s为倾斜的液位线215 的线段^"'在纵轴上的投影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倾角传感器，适用于侦测一待测物的一倾斜角度，其特征在于，包括：一水平液位计，为装置有一液体的一容器所构成，在所述容器内形成维持水平的一液位线；一光源，设置于所述水平液位计的一侧，产生朝向所述液位线投射的一光束；一光传感器，设置于与所述光源相反的所述水平液位计的另一侧，接收通过所述液位线的所述光束，并输出代表所接收的所述光束强度的多个电子信号：以及一处理单元，耦接所述光传感器，接收所述电子信号，以侦测所述液位线的位置，并依据所侦测的所述液位线的位置变化，来计算所述倾斜角度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王仁椲，黄肇基，
申请(专利权)人：方础光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]