Что такое датчик наклона?

Что такое датчик наклона?

Датчик наклона — это устройство, которое определяет наклон объекта измерения.

Он измеряет наклон от горизонтального положения и определяет наклон, угол или уклон объекта измерения.

Он измеряет наклон от горизонтального положения относительно силы тяжести и отображает наклон, угол или градиент объекта. Датчики наклона также называются датчиками угла. Датчики наклона строго относятся только к части обнаружения наклона, и существуют другие типы датчиков наклона, такие как инклинометры, к которым добавляются электронные устройства для регулировки ввода и вывода.

Применение датчиков наклона

Датчики наклона используются для обнаружения наклона и контроля положения тела. В частности, они используются для поддержания уровня оснований строительного оборудования, обнаружения наклона кранов и регулировки угла освещения автомобильных фар. Они также используются для проверки уровня земли и помещений, а также для автоматического поворота экранов смартфонов.

Строго говоря, датчик наклона относится только к элементу, который определяет наклон, и когда добавляется электронное устройство, которое регулирует вход и выход, оно называется инклинометром. Однако устройства, которые включают в себя устройство ввода/вывода и арифметическое устройство, также условно называются датчиками наклона.

Принцип датчика наклона

Датчики наклона — это устройства, которые определяют наклон, генерируя электрический выходной сигнал, когда измеряемый объект наклонен. Наклон происходит в одноосном, двухосном и трехосном направлениях, поэтому важно выбрать датчик наклона в соответствии с количеством осей наклона, которые необходимо обнаружить.

Кроме того, датчики наклона изменились с переключателя, который включается и выключается при обнаружении наклона, который часто использовался в прошлом, на те, которые объединяют технологию обнаружения, которые стали основными в последние годы. Методы, используемые для обнаружения наклона датчиков наклона, включают электроэлектролитические и MEMS, которые использовались с первых дней. В последние годы тип MEMS стал основным с точки зрения точности и времени отклика.

1. Электролитический датчик наклона (электростатический датчик наклона)

Датчик наклона электролитного типа использует свойство поверхности жидкости всегда быть горизонтальной для обнаружения наклона жидкости как изменения электростатической емкости. В частности, датчик состоит из цилиндрического корпуса с внутренней полостью, в которой электролитический раствор (проводящая жидкость) запечатан на глубине примерно половины его длины, и электродных пластин, обращенных друг к другу в продольном направлении.

Другими словами, соответствующие электроды наполовину погружены в электролит в продольном направлении. Когда цилиндрический корпус наклоняется с напряжением, приложенным между электродными пластинами, и электролитический раствор в полости удерживается горизонтально на своей оси в продольном направлении, внутреннее сопротивление в цепи изменяется из-за разницы в части противоположного электрода, которая погружена в жидкость. Обнаружение наклона электролитного датчика наклона выполняется путем обнаружения этого изменения внутреннего сопротивления цепи и преобразования его в угол.

Однако он имеет недостатки относительно медленного времени отклика и тенденции к влиянию вибрации поверхности жидкости. Электролитный датчик наклона может обнаруживать наклон по двум осям, располагая две пары электродов ортогонально друг другу.

2. Датчик наклона MEMS (микроэлектромеханические системы)

Датчик наклона MEMS — это датчик наклона, использующий технологию микроэлектромеханической системы. Датчик наклона MEMS состоит из пары фиксированных электродов и подпружиненного подвижного электрода между фиксированными электродами.

Когда датчик наклона MEMS наклоняется относительно направления поддержки неподвижных и подвижных электродов, неподвижные электроды не двигаются, в то время как подвижные электроды двигаются в направлении, в котором наклонен датчик. Другими словами, емкость между каждым неподвижным и подвижным электродом изменяется. Это изменение емкости обнаруживается и преобразуется в угол.

Если подвижные электроды установлены ортогонально направлению XY и каждый из них зажат между парой неподвижных электродов, можно обнаружить наклон в двух осевых направлениях.

3. Другие методы

Другие методы, используемые в датчиках наклона, включают маятниковый тип и тип кварцевого кристалла.

Маятниковый датчик наклона
Датчики наклона маятника имеют маятник и чувствительный элемент, такой как магниторезистивный элемент внутри корпуса. Датчик наклона маятника обнаруживает изменения в магнитном поле, вызванные движением маятника, когда основной блок наклонен, и вычисляет это в угол наклона.

Кварцевый датчик наклона
Датчик наклона кварцевого кристалла — это высокочувствительный датчик наклона, который использует характеристики кварцевого кристалла. Консоль из обработанного кварцевого кристалла и удерживающая часть закреплены на одном конце, обращенном друг к другу, и на каждой консоли и удерживающей части предусмотрен электрод.

Когда датчик наклоняется, консоль отклоняется, а удерживающая часть нет. Поскольку консоль отклоняется, расстояние между электродами изменяется, а также изменяется емкость. Емкость измеряется как изменение частоты, что является принципом работы кварцевого датчика наклона. Преобразование емкости в частоту достигается путем объединения датчика наклона с кварцевым кристаллом и схемой передатчика.

Другая информация о датчиках наклона

Датчик ускорения

Подобно датчику наклона, датчик ускорения — это датчик, который определяет наклон. Датчик наклона выводит сам выходной сигнал датчика с информацией об угле наклона. Благодаря своей низкой частоте колебаний датчик наклона эффективен для измерения угла наклона в замедленном движении или в неподвижном состоянии. Датчики ускорения, с другой стороны, определяют ускорение, приложенное к объекту.

Используя закон движения Ньютона, который гласит, что ускорение, действующее на объект, пропорционально внешней силе, датчики ускорения используются для измерения самого ускорения или для обнаружения приложения внешней силы. Поскольку само ускорение может быть обнаружено, оно используется в гравитационных и сейсмических измерениях. Поскольку он также может обнаруживать приложение внешней силы, он может обнаруживать движение в направлениях вперед-назад и влево-вправо в дополнение к направлению силы тяжести, например наклон, вибрацию, движение, удар и падение. По сравнению с датчиком наклона он имеет более широкую полосу частот и может также измерять быстрые движения.

Из-за этих различий датчики наклона используются, например, для предотвращения опрокидывания кранов и строительных машин. Датчики ускорения, с другой стороны, используются, например, в приложениях, которые изменяют вертикальное и горизонтальное отображение смартфона в соответствии со средой, в которой он используется.