Detector de inclinación integrado.

Un detector de inclinación (100, 200) que comprende:

una placa de circuito impreso (114,

214) dispuesta en una dirección generalmente normal a un plano de referenciapara medir un ángulo de inclinación;

un par de electrodos (144, 146, 244, 246) formados en una primera parte de la placa de circuito impreso (114, 214);una cubierta (116, 216) adherida a la placa de circuito impreso (114, 214) por medio de un anillo metálico formadoalrededor del par de electrodos y que crea una cavidad entre la cubierta (116, 216) y la primera superficie de la placade circuito impreso (114, 214), la cubierta (116, 216) contigua al par de electrodos (144, 146, 244, 246) con unespacio entre la cubierta (116, 216) y el par de electrodos (144, 146, 244, 246), con la cubierta (116, 216)configurada para ser usada como un electrodo común para el par de electrodos (144, 146, 244, 246), la cubierta(116, 216) y el par de electrodos (144, 146, 244, 246) que definen un par de condensadores;

un líquido inerte (148, 248) contenido en la cavidad, el nivel de la superficie del líquido inerte (148, 248) que varía deacuerdo con el ángulo de inclinación del plano de referencia; y

un circuito (140, 240) de procesamiento de la señal formado en una segunda parte de la placa de circuito impreso(114, 214), el circuito (140, 240) de procesamiento de la señal configurado para producir una señal de salida quecorresponde a una diferencia en la capacitancia entre los dos condensadores como una salida de detección delángulo de inclinación.

Detector de inclinación integrado Campo de la invención La presente invención se refiere generalmente a detectores, y más particularmente, a un detector de inclinación integrado.

Antecedentes de la invención Los niveles de líquido, tales como un nivel de carpintero, utilizan la interacción entre la superficie de un líquido y la gravedad para medir si una superficie está nivelada. Los principios del nivel de un líquido pueden ser aplicados para detectar el movimiento angular. Los dispositivos de detección de un ángulo proporcionan una salida de voltaje proporcional al ángulo de inclinación en donde la inclinación del detector que no está nivelado provoca una señal eléctrica desequilibrada. Los detectores eléctricos comerciales iniciales de inclinación de líquidos eran unos detectores de inclinación electrolíticos. Estos dispositivos proporcionaban una salida de voltaje proporcional al ángulo de inclinación en donde la inclinación del detector originaba una resistencia desequilibrada en un electrodo común. Los detectores del ángulo de un líquido que usan unos principios similares pero con una detección capacitiva diferencial (en cuanto opuesta a resistiva) han ganado también una popularidad en su uso.

En los actuales diseños de detectores los elementos electrónicos de condicionamiento de la señal y los elementos de detección están típicamente situados en dos sustratos cerámicos separados. Debido a esta separación, las interconexiones entre los elementos electrónicos de condicionamiento de la señal y los elementos de detección son incómodas y no fiables. Además, las exigencias de las interconexiones crean numerosas limitaciones de empaquetamiento. La construcción también adolece de un deficiente seguimiento de la temperatura entre los elementos electrónicos y los elementos de detección.

Por lo tanto, existe una necesidad de superar los grandes problemas observados anteriormente.

El documento US 2003/0000095 describe un detector de inclinación llenado con un líquido dieléctrico. El documento US 5.237.753 describe también un detector de inclinación que usa un fluido dieléctrico.

Sinopsis de las realizaciones preferidas La presente invención proporciona un detector de inclinación que está integrado para proporcionar el elemento detector así como el conjunto de circuitos de tratamiento de la señal para generar unas señales de alto nivel apropiadas para uso por el conjunto de circuitos de aguas abajo.

Es un objeto preferido de la presente invención proporcionar un detector de inclinación que incluya las características de la reivindicación 1.

Es también un objeto preferido de la presente invención proporcionar un método para montar un detector de inclinación que usa una placa de circuito. El método incluye los pasos de la reivindicación 18.

Otros objetos, características y ventajas de la presente invención serán evidentes a los expertos en la técnica a partir de la descripción detallada que sigue.

Breve descripción de los dibujos La invención puede ser más rápidamente comprendida mediante una referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

la Figura 1 es una vista en perspectiva de un detector de inclinación configurado de acuerdo con una realización preferida de la presente invención;

la Figura 2 es una vista en perspectiva de un despiece ordenado del detector de inclinación de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista frontal en alzado del detector de inclinación de la Figura 1;

la Figura 4 es una vista de la sección recta del detector de inclinación de la Figura 1, realizada a lo largo de la línea 4-4;

la Figura 5 es una vista trasera en alzado de una placa de circuito del detector de inclinación de la Figura 1;

la Figura 6 es una vista frontal en alzado de la placa de circuito del detector de inclinación de la Figura 1;

la Figura 7 es una vista en planta del fondo del detector de inclinación de la Figura 1;

la Figura 8 es una vista en perspectiva de un detector de inclinación configurado de acuerdo con otra realización preferida de la presente invención;

la Figura 9 es una vista en perspectiva de un despiece ordenado del detector de inclinación de la Figura 8;

la Figura 10 es una vista frontal en alzado del detector de inclinación de la Figura 8;

la Figura 11 es una vista de la sección recta del detector de inclinación de la Figura 8, realizada a lo largo de la línea 11-11;

la Figura 12 es una vista frontal en alzado de la placa de circuito del detector de inclinación de la Figura 8;

la Figura 13 es una vista lateral en alzado de la placa de circuito del detector de inclinación de la Figura 8;

la Figura 14 es una vista trasera en alzado de una placa de circuito del detector de inclinación de la Figura 8;

la Figura 15 es una vista lateral en alzado del detector de inclinación de la Figura 8;

la Figura 16 es una vista trasera en alzado del detector de inclinación de la Figura 8.

Números iguales se refieren a piezas iguales a lo largo de las diversas vistas de los dibujos.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas La presente invención es un detector de inclinación integrado que puede medir el ángulo de inclinación de una estructura en la que el detector está montado con respecto a un eje de referencia. El detector de inclinación integrado genera una señal proporcional al ángulo de inclinación del detector. El detector puede ser usado para formar una parte de un sistema de control en bucle cerrado, o como un indicador. En una realización el detector incorpora un elemento de detección y los elementos electrónicos de condicionamiento de la señal en la misma estructura.

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un detector de inclinación 100 configurado de acuerdo con una realización preferida de la presente invención que incluye una cubierta 102 del detector que tiene un cable de entrada 122 desde el cual se extiende un haz de cables 118 para conectar el detector de inclinación 100 y un par de agujeros de montaje 120 para montarlo en un lugar de interés tal como un cortafuegos de un vehículo. Se debería tener en cuenta que el detector de inclinación 100 puede ser montado en cualquier plano cuyo ángulo de inclinación tiene que ser detectado, y el uso del detector no está necesariamente limitado a cualquier aplicación particular a menos que aquí se especifique de otro modo. El haz de cables 118 incluye un grupo de conectores 124 de montaje del circuito del detector para conectarlo a un cable plano 104. El haz de cables 118 incluye también un grupo de cables 126 del detector para conectar el detector de inclinación 100 a un circuito externo.

Como se ha ilustrado en la Figura 2, la Figura 4 y la Figura 7, un conjunto 114 de una placa de circuito impreso (PCB) contiene un elemento de detección 142 y el conjunto de circuitos electrónicos 140 necesarios para generar una señal de alto nivel proporcional a un ángulo de inclinación medido por el elemento de detección 142. El conjunto 114 de la PCB es una PCB con dos lados, con un conjunto de circuitos electrónicos 140 que están integrados en una superficie de un conjunto 114 de la PCB y cubiertos por una placa de entrada 110. El elemento detector 142 está dispuesto en un lado opuesto del conjunto 114 de la PCB como se ha descrito aquí.

En una realización el detector de inclinación 100 usa un líquido o fluido 148 inerte y no conductor tal como el aceite de silicona y mide el cambio de la capacitancia basado en el movimiento del fluido para determinar un ángulo de inclinación del detector. Como tal, es insensible a la magnitud de la gravedad y principalmente mide el ángulo del vector de gravedad. En otras realizaciones se puede usar cualquier fluido no conductor con una constante dieléctrica mayor o igual que el aire. El fluido inerte 148 está sellado en una cavidad formada por una cubierta 116 de la PCB y el conjunto 114 de la PCB. La cavidad está parcialmente llena con un fluido inerte 148 y sellada. En una realización está lleno aproximadamente el 50% del volumen. Esto permitirá que el detector se incline 90 grados en una u otra dirección. En otra realización un nivel de llenado comprendido en ±5% del 50% del volumen es tolerable para la mayor parte de las aplicaciones. Además, en una realización se usa una mascarilla de soldadura o de pasivación mediante vidrio para cubrir el conjunto 114 de la PCB a fin de impedir la difusión del fluido inerte 148 en la placa de circuito. En otra realización el conjunto 114 de la PCB puede ser recubierto con otra barrera no protectora tal como un recubrimiento no conductor tal como uno hecho a partir de Teflón (TM)... [Seguir leyendo]

1. Un detector de inclinación (100, 200) que comprende:

una placa de circuito impreso (114, 214) dispuesta en una dirección generalmente normal a un plano de referencia para medir un ángulo de inclinación;

un par de electrodos (144, 146, 244, 246) formados en una primera parte de la placa de circuito impreso (114, 214) ;

una cubierta (116, 216) adherida a la placa de circuito impreso (114, 214) por medio de un anillo metálico formado alrededor del par de electrodos y que crea una cavidad entre la cubierta (116, 216) y la primera superficie de la placa de circuito impreso (114, 214) , la cubierta (116, 216) contigua al par de electrodos (144, 146, 244, 246) con un espacio entre la cubierta (116, 216) y el par de electrodos (144, 146, 244, 246) , con la cubierta (116, 216) configurada para ser usada como un electrodo común para el par de electrodos (144, 146, 244, 246) , la cubierta (116, 216) y el par de electrodos (144, 146, 244, 246) que definen un par de condensadores;

un líquido inerte (148, 248) contenido en la cavidad, el nivel de la superficie del líquido inerte (148, 248) que varía de acuerdo con el ángulo de inclinación del plano de referencia; y

un circuito (140, 240) de procesamiento de la señal formado en una segunda parte de la placa de circuito impreso (114, 214) , el circuito (140, 240) de procesamiento de la señal configurado para producir una señal de salida que corresponde a una diferencia en la capacitancia entre los dos condensadores como una salida de detección del ángulo de inclinación.

2. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cubierta (116, 216) está sellada con la placa de circuito impreso (114, 214) para impedir la fuga de líquido inerte (148, 248) .

3. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa de circuito impreso (114, 214) incluye el anillo metálico (132, 232) y la cubierta (116, 216) está acoplada operativamente al anillo metálico (132, 232) .

4. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la cubierta (116, 216) está acoplada operativamente al anillo metálico (132, 232) mediante un reflujo de metal.

5. El detector de inclinación (100, 200) de la reivindicación 1, en donde la primera parte y la segunda parte de la placa de circuito (114, 214) están situadas, respectivamente, en un primer lado y en un segundo lado de la placa de circuito (114, 214) .

6. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cubierta (116, 216) está sellada herméticamente con la placa de circuito (114, 214) .

7. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la cubierta (116, 216) es una cubierta metálica conductora (116, 216) .

8. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende una segunda cubierta 110, 210) adherida a la placa de circuito impreso (114, 214) , con el circuito de procesamiento de la señal (140, 240) cubierto por la segunda cubierta (110, 210) .

9. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa de circuito impreso (114, 214) está metalizada.

10. El detector de inclinación de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la primera superficie de la placa de circuito impreso (114, 214) está sellada con pasivación mediante vidrio contra el líquido inerte (148, 248) .

11. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el líquido inerte (148, 248) llena la cavidad hasta un nivel predeterminado.

12. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa de circuito impreso (114, 214) incluye una pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) .

13. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 12, en donde cada uno del par de electrodos (144, 146, 244, 246) incluye uno de la pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) .

14. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el circuito de procesamiento de la señal (140, 240) está eléctricamente acoplado al par de electrodos (144, 146, 244, 246) mediante la pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) .

15. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 12, en donde la pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) comprende cada uno una superficie interior metalizada.

16. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el circuito de procesamiento de la señal (140, 240) está eléctricamente acoplado al par de electrodos (144, 146, 244, 246) mediante la superficie interior metalizada.

17. El detector de inclinación (100, 200) de acuerdo con la reivindicación 10, que además comprende un sellado para cada uno de la pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) .

18. Un método para montar un detector de inclinación (100, 200) que usa una placa de circuito impreso (114, 214) que comprende los pasos de: formar un par de electrodos (144, 146, 244, 246) en una primera parte de la placa de circuito impreso (114, 214) ; crear una pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) en los electrodos (144, 146, 244, 246) ; formar un anillo metálico (132, 232) alrededor del par de electrodos (144, 146, 244, 246) ; formar un circuito eléctrico (140, 240) en una segunda parte de la placa de circuito impreso (114, 214) ;

acoplar el circuito eléctrico (140, 240) al par de electrodos (144, 146, 244, 246) y al anillo metálico (132, 232) ; unir una cubierta (116, 216) al anillo metálico (132, 232) para formar una cavidad entre la cubierta y la primera parte de la placa de circuito impreso, la cubierta (116, 216) y el par de electrodos (144, 146, 244, 246) que definen un par de condensadores están configurados de tal manera que la cubierta puede ser usada como un electrodo común;

llenar la cavidad con un líquido no conductor (148, 248) ; y sellar la pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) .

19. El método de la reivindicación 18, en donde la placa de circuito impreso (114, 214) incluye un primer lado y un segundo lado, y la primera parte está situada en el primer lado y la segunda parte está situada en el segundo lado.

20. El método de la reivindicación 18, que además comprende el paso de chapar la pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) .

21. El método de la reivindicación 18, que además comprende el paso de formar un segundo anillo metálico (132, 232) alrededor del circuito eléctrico (140, 240) .

22. El método de la reivindicación 18, que además comprende el paso de formar una pluralidad de contactos (112, 212) con el circuito eléctrico (140, 240) .

23. El método de la reivindicación 22, que además comprende el paso de unir una segunda cubierta (110, 210) al segundo anillo metálico (132, 232) , donde la segunda cubierta (110, 210) tiene una pluralidad de aberturas (150, 250) , y la pluralidad de contactos se inserta a través de la pluralidad de aberturas.

24. El método de la reivindicación 18, en donde el paso de unir la cubierta (116, 216) al anillo metálico (132, 232) comprende sellar la cubierta (116, 216) con el anillo metálico (132, 232) .

25. El método de la reivindicación 24, en donde el paso de sellar la cubierta (116, 216) con el anillo metálico (132, 232) comprende sellar herméticamente la cubierta (116, 216) con el anillo metálico (132, 232) .

26. El método de la reivindicación 18, en donde el paso de unir la cubierta (116, 216) al anillo metálico (132, 232) comprende refluir metal alrededor de la cubierta (116, 216) .

27. El método de la reivindicación 18, que además comprende el paso de sellar la primera superficie de la placa de circuito impreso (114, 214) con pasivación mediante vidrio contra el fluido inerte.

28. El método de la reivindicación 18, en donde el paso de sellar la pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) comprende soldar la pluralidad de agujeros pasantes (138, 238) .