可变电容式车辆姿态检测仪制造技术

本发明专利技术涉及一种载运工具姿态检测装置。可变电容式车辆姿态检测仪，它包括偏心轮式可变电容、相位判断模块、电容测量装置、数据处理模块和触发模块；相位判断模块判断偏心轮式可变电容的相位并输出相位数据给数据处理模块；电容测量装置测量偏心轮式可变电容的电容数据，并输出电容数据给数据处理模块；数据处理模块包括模数转换模块和单片机，单片机接收相位数据和经模数转换模块模数转换后的电容数据，单片机计算偏心轮重叠角度α和车辆姿态角θ并输出；触发模块与单片机相联接，触发模块通过单片机的指令触发电容测量装置。本发明专利技术能够准确测量载运工具姿态，成本低，易操作，磨损小，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种载运工具姿态检测装置，尤其是汽车运行姿态检测装置。
技术介绍
汽车在运行的过程中，可能发生车祸导致车辆发生翻转，通常需要对车辆的姿态进行分析，特别是针对危险品运输车辆发生事故的情况。目前，对载运工具姿态检测一般采用陀螺仪对车辆前倾和横滚进行测量，得到车辆的前倾角和横滚角。虽然方法很好，但是测量车辆前倾和横滚用不了那么大的精度，不够经济实惠。 目前专利采用计数方式来测量旋转角，但是由于汽车颠簸的时候，仪器是不断摆动的，给计数带来困难，在旋转连续计数和小角度Z摇摆时计数可能相同，从而导致误差，需要设计复杂的编码才能避免这种错误。另有专利通过电磁力与游丝力矩平衡方式来测量电流方式来测量偏角，这种方式对全360度旋转方式不合适，并且对震动环境下，测量结果不可靠。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低成本的可变电容式车辆姿态检测仪，它能够测量载运工具姿态。 本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为可变电容式车辆姿态检测仪，它包括偏心轮式可变电容、相位判断模块、电容测量装置、数据处理模块和触发模块；相位判断模块判断偏心轮式可变电容的相位并输出相位数据给数据处理模块；电容测量装置测量偏心轮式可变电容的电容数据，并输出电容数据给数据处理模块；数据处理模块包括模数转换模块和单片机，单片机接收相位数据和经模数转换模块模数转换后的电容数据，单片机计算偏心轮重叠角度a和车辆姿态角9并输出；触发模块与单片机相联接，触发模块通过单片机的指令触发电容测量装置； 偏心轮式可变电容，它包括支撑架8、基座12、旋转轴9、偏心轮2、固定叶片3和活动叶片1 ;旋转轴9由两个支撑架8支撑，偏心轮2和半圆形的活动叶片1固定在旋转轴9上，半圆形的固定叶片3固定在基座12上，固定叶片3与活动叶片1相邻且相互重叠，并且固定叶片3与活动叶片1之间利用空气作为绝缘介质形成可变电容；支撑架8、基座12和旋转轴9的材质为导电材料，基座12上设有第一接线柱并由第一导线13与电容测量装置联接，其中一个支撑架8上设有第二接线柱并由第二导线14与电容测量装置联接。 相位判断模块包括换向器11、电刷5、接线柱7，换向器11安装在旋转轴9上，换向器11与旋转轴9之间设有绝缘环IO，换向器11由导电半圆环和绝缘半圆环组成；电刷5位于导电半圆环和绝缘半圆环结合处，电刷5与换向器的导电半圆环相接触时构成一个相位输出极，电刷5与换向器的绝缘半圆环相接触时构成另一个相位输出极，电刷5与第三接线柱7上的接线端子6相联接输出相位P，接线端子6通过第三导线15与单片机相联接；换向器11的导电半圆环与旋转轴9通过第四导线4相连构成换向器11的一个相，该相为3导电相，当电刷5与导电半圆环接触时，输出高电位，表示一个180°区间，表示偏心轮的重心偏向右边，相应的汽车偏向左边；当电刷5与绝缘半圆环接触时，输出低电位，表示另一个180°区间，表示偏心轮的重心偏向左边，相应的汽车偏向右边。 所述的触发模块为继电器(KM)。 所述的电容测量装置为充/放电电容测量电路、AC电桥电容测量电路、交流锁相放大电容测量电路、基于V/T变换的电容测量电路、基于混沌理论的恒流式混沌测量电路或基于电荷放大原理的电容测量电路中的任意一种。 本专利技术的工作过程中利用的部分原理是为了得到车辆的姿态数据，本专利技术采用偏心轮进行测量，利用偏心轮在重力的作用下，无论什么时候，偏心轮的重心指向地心的原理。不管车辆出于何种状态，偏心轮的重心不会改变，始终指向地心，可变电容的活动叶片在偏心轮的作用下，与可变电容的固定叶片进行相对旋转，从而改变电容的大小，而车辆姿态角与偏心轮重叠角度、可变电容的电容数据之间存在一定的对应关系，通过测量可变电容的电容数据可以得到车辆的姿态角。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果为1、能够准确测量载运工具姿态；2、成本低，易操作；3、磨损小，使用寿命长。附图说明 图l为本专利技术的原理框图； 图2为本专利技术实施例1的偏心轮式可变电容的结构图； 图3为本专利技术实施例1的电路原理图； 图4为本专利技术实施例1的可变电容相位输出与重叠角度的函数关系图； 图5为本专利技术实施例1的工作流程图； 图6为本专利技术实施例2的偏心轮式可变电容结构图； 图7为本专利技术实施例3的偏心轮式可变电容结构图； 图8为图7的分解图； 图9为本专利技术实施例3的电路原理图； 图10为本专利技术实施例3的工作流程图； 图11为本专利技术实施例3的可变动容相位输出与重叠角度的函数关系图。具体实施方式 实施例1 : 如图1所示，可变电容式车辆姿态检测仪，它包括偏心轮式可变电容、相位判断模块、电容测量装置、数据处理模块和触发模块；相位判断模块判断偏心轮式可变电容的相位并输出相位数据给数据处理模块；电容测量装置测量偏心轮式可变电容的电容数据，并输出电容数据给数据处理模块；数据处理模块包括模数转换模块和单片机，单片机接收相位数据和经模数转换模块模数转换后的电容数据，单片机计算偏心轮重叠角度a和车辆姿态角e并输出；触发模块与单片机相联接，触发模块通过单片机的指令触发电容测量装置； 如图2所示，偏心轮式可变电容，它包括支撑架8、基座12、旋转轴9、偏心轮2、固定叶片3和活动叶片1 ;旋转轴9由两个支撑架8支撑[旋转轴9能旋转；本实施例采用两个支撑架8上均设有旋转轴孔，且两个旋转轴孔的轴线位于同一水平面上，旋转轴9的两端部均为锥体，旋转轴9的两端部分别对应插入两个支撑架8上的旋转轴孔中；还可采用旋转轴9的两端部分别由轴承与支撑架8相连；还可采用支撑架8上均设有旋转轴槽，旋转轴9的两端部分别搁置在旋转轴槽内；等等]，偏心轮2和半圆形的活动叶片1固定在旋转轴9上，半圆形的固定叶片3固定在基座12上，固定叶片3与活动叶片1相邻且相互重叠(固定叶片3、活动叶片1均为1-100片)，并且固定叶片3与活动叶片1之间利用空气作为绝缘介质形成可变电容；支撑架8、基座12和旋转轴9的材质为导电材料，基座12上设有第一接线柱并由第一导线13与电容测量装置联接，其中一个支撑架8上设有第二接线柱并由第二导线14与电容测量装置联接。 如图2所示，相位判断模块包括换向器11、电刷5、接线柱7，换向器11安装在旋转轴9上，换向器11与旋转轴9之间设有绝缘环10 (通过绝缘环10绝缘)，换向器11由导电半圆环和绝缘半圆环组成(即分为两相)；电刷5位于导电半圆环和绝缘半圆环结合处，电刷5与换向器的导电半圆环相接触时构成一个相位输出极，电刷5与换向器的绝缘半圆环相接触时构成另一个相位输出极，(当电刷5水平放置的时候，换向器180。分割线与偏心轮2的水平线垂直)，电刷5与第三接线柱7上的接线端子6相联接输出相位P，接线端子6通过第三导线15与单片机相联接；换向器11的导电半圆环与旋转轴9通过第四导线4相连构成换向器11的一个相，该相为导电相，当电刷5与导电半圆环(导电相)接触时，输出高电位，表示一个180°区间，表示偏心轮的重心偏向右边，相应的汽车偏向左边；当电刷5与绝缘半圆环(即绝缘相，另一相为绝缘相)接触时，输出低电位，表示另一个180。区间，表示偏心轮的重心偏向左边，相应的汽车偏向右边。 如图3所示，所述的触发模块为继电器(KM)，图3中C。表示系统电容，Ca表示可变电容，E表本文档来自技高网...

【技术保护点】
可变电容式车辆姿态检测仪，它包括偏心轮式可变电容、相位判断模块、电容测量装置、数据处理模块和触发模块；相位判断模块判断偏心轮式可变电容的相位并输出相位数据给数据处理模块；电容测量装置测量偏心轮式可变电容的电容数据，并输出电容数据给数据处理模块；数据处理模块包括模数转换模块和单片机，单片机接收相位数据和经模数转换模块模数转换后的电容数据，单片机计算偏心轮重叠角度α和车辆姿态角θ并输出；触发模块与单片机相联接，触发模块通过单片机的指令触发电容测量装置；偏心轮式可变电容，它包括支撑架（８）、基座（１２）、旋转轴（９）、偏心轮（２）、固定叶片（３）和活动叶片（１）；旋转轴（９）由两个支撑架（８）支撑，偏心轮（２）和半圆形的活动叶片（１）固定在旋转轴（９）上，半圆形的固定叶片（３）固定在基座（１２）上，固定叶片（３）与活动叶片（１）相邻且相互重叠，并且固定叶片（３）与活动叶片（１）之间利用空气作为绝缘介质形成可变电容；支撑架（８）、基座（１２）和旋转轴（９）的材质为导电材料，基座（１２）上设有第一接线柱并由第一导线（１３）与电容测量装置联接，其中一个支撑架（８）上设有第二接线柱并由第二导线（１４）与电容测量装置联接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严新平，汪国兴，吕植勇，彭琦，程志端，马定国，陈超，熊迹，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]