检测电路由比较器A₁、A₂、双稳态触发器及电容充放电回路组成。C₁、C₂为可变介质面积电容式倾角传感器，其容量大小与倾角变化成比例。双稳态触发器的两个输出端A、B作为差动脉冲宽度调制电路的输出。设电源接通时，触发器的A端为高电位，B端为低电位，因此A点通过R₁对C₁充电，直至M点的电位等于参考电压U_f时，比较器A₁产生一脉冲，触发器翻转，则A点呈低电位，B点呈高电位。此时M点电位经二级管D₁迅速放电至零，而同时B点的高电位经R₂向C₂充电，当N点电位等于U_f时，比较器A₂产生一脉冲，使触发器又翻转一次，则A点呈高电位，B点呈低电位，重复上述过程。如此周而复始，在双稳(a)(b) 态触发器的两输出端各自产生一宽度受C₁、C₂调制的方波脉冲。

当C₁=C₂时，线路上各点电压波形如图2（a）所示，A、B两点间平均电压为零。当C₁≠C₂时，C₁和C₂充放电时间常数不同，电压波形如图2（b）所示，A、B两点间平均电压不再是零。

输出直流电压U_SC由A、B两点间电压经低通滤波后获得，等于A、B两点间电压平均值U_AP和U_BP之差。

式中U₁——触发器输出高电平。

设充电电阻R₁=R₂=R，则得

图2  各点电压波形图

当倾角传感器在-90°=－+90°之间转动变化时，C₁、C₂的电容将随之发生变化。由上面的等式可知，差动电容的变化使充电时间不同，从而使双稳态触发器输出端的方波脉冲宽度不同，因此A、B两点间输出直流电压U_SC也不同，而且具有线性输出特性。

2  硬件设计

用芯片LM339作为倾角传感器的两个电压比较器，芯片HBF4013AF作为倾角传感器的RS触发器，芯片LM324用作电压跟随器。触发器的A点电压经低通滤波后，再由芯片LM324进行电压跟随，然后作为PIC16C72单片机RA0端口的模拟输入量。基于PIC单片机的检测电路如图3所示。

图3  PIC硬件连接图