CN102759639A - 具有压力传感器的接触端子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种接触端子装置，用于测量对象的电特性，包括第一接触端子单元、可动部分和压力传感器；所述第一接触端子单元由导电性材料制成并且与所述对象接触；所述可动部分具有第一表面，在该第一表面上放置有所述第一接触端子单元；所述压力传感器位于所述可动部分的第二表面之下，其中，所述压力传感器具有与所述可动部分的所述第二表面接触的压力检测部分。

Description

具有压力传感器的接触端子装置
技术领域
本发明涉及一种接触端子装置。
背景技术
为了建立电连接和进行电测量而使用接触端子或连接器。要彼此电连接的接触点可以双方都由高导电性材料制成。在这种情况下，连接器能够在无需太注意通过其建立了电连接的面积大小的情况下而被使用。
与接触端子等接触的对象可能在接触点具有低导电性。在这种情况下，取决于与接触端子接触的接触点的面积大小，电特性可能改变。为了测量电特性，可以将接触端子设计成提供恒定的接触面积大小的型式。
当与接触端子接触的对象由硬材料制成时，这种类型的接触端子正常工作。但是当该对象是软的时，取决于施加在对象上的力，对象与接触端子之间的接触面积大小可能改变。这使得难以对该对象进行精确的电测量。
因此，更好的是提供一种接触端子装置，其允许对具有相对较高的电阻值的、由软材料制成的对象进行精确的电测量。
【专利文献1】：日本专利申请公开No.2002-25729
发明内容
本发明的一般的目的是提供一种基本上解决由现有技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题的接触端子装置。
根据一个实施例，一种接触端子装置，用于测量对象的电特性，其特征在于，包括第一接触端子单元、可动部分和压力传感器；所述第一接触端子单元由导电性材料制成并且与所述对象接触；所述可动部分具有第一表面，在该第一表面上放置有所述第一接触端子单元；所述压力传感器位于所述可动部分的第二表面之下，其中，所述压力传感器具有与所述可动部分的所述第二表面接触的压力检测部分。
根据至少一个实施例，提供了一种接触端子装置，其允许对具有相对较高的电阻值的、由软材料制成的对象进行精确的电测量。
附图说明
本发明的其它的目的和进一步的特征在结合以下附图阅读以下详细说明时将得以明确。
图1A和图1B是示出一个实施例的接触端子装置的结构的图。
图2是实施例的接触端子装置的斜透视图。
图3是示出实施例的接触端子装置的剖面图。
图4是示出实施例的接触端子装置的剖面图。
图5A～图5C是示出制造实施例的接触端子装置的方法的图。
图6A～图6C是示出制造实施例的接触端子装置的方法的图。
具体实施方式
以下，将通过参考附图说明实施例。图中相同的元件使用相同的附图标记，并且将省略其说明。
[接触端子装置]
以下，将说明一个实施例的接触端子装置。本实施例的接触端子装置100用于当与对象接触时测量该对象的电特性。接触端子装置100包括第一接触端子单元10、第二接触端子单元20、可动部分30、固定部分40、压力传感器50和框架60。该接触端子装置100被装在基板70上。图1A是本实施例的接触端子装置的斜透视图。图1B是位于可动部分30之下的压力传感器50的斜透视图。本实施例的接触端子装置100通常用于具有相对低的电阻值的、由软材料制成的对象。这样的对象也可以是手指、人的皮肤等。
第一接触端子单元10由例如铜合金等显示导电性的导电性材料制成。第一接触端子单元10包括与对象接触的电极部分11和从电极部分11的两侧延伸的连接部分12。连接部分12起电导线的作用，也起弹簧的作用。
如同第一接触端子单元10，第二接触端子单元20也由铜合金等显示导电性的导电性材料制成。第二接触端子单元20包括与对象接触的电极部分21和从电极部分21的两侧延伸的连接部分22。连接部分22起电导线的作用，也起弹簧的作用。
可动部分30由例如树脂那样的绝缘材料制成，并且，具有第一表面和第二表面。可动部分30的第一表面具有例如弯曲形状那样的与预期对象相符的形状。可动部分30的第二表面被固定地安装到第一接触端子单元10的电极部分11和第二接触端子单元20的电极部分21。由于第一接触端子单元10的连接部分12和第二接触端子单元20的连接部分22的工作方式，可动部分30被放置成在基本上与第一表面垂直的方向上可动。
固定部分40由例如树脂那样的绝缘材料制成。固定部分40用于固定地保持在第一接触端子单元10的两侧上延伸的连接部分12的端部和在第二接触端子单元20的两侧上延伸的连接部分22的端部。为此目的设置了两个固定部分40。本实施例的接触端子装置100经由这些固定部分40被安装在基板70上。
压力传感器50位于可动部分30的第二表面侧。压力传感器50被安装在基板70上。压力传感器50具有用于检测压力的压力检测部分51。压力检测部分51位于可动部分30的第二表面与压力检测部分51的顶端接触的位置处。
设置框架60的用意是将两个固定部分40固定在一起。两个框架60被连接到每个固定部分40的相对端部，从而将两个固定部分40彼此牢固地连接。
在本发明的连接端子装置中，当与对象接触时，向下按压可动部分30而使其向下移动，从而可动部分30的第二表面按压压力检测部分51。压力传感器50检测通过上述的按压运动而施加到压力检测部分51上的压力。
本实施例的接触端子装置100还包括控制单元80，该控制单元80与第一接触端子单元10的连接部分12、第二接触端子单元20的连接部分22和压力传感器50连接。
当由软材料制成的对象与本实施例的接触端子装置100接触时，取决于施加到对象的力，对象与电极部分11之间的接触点的面积大小和对象与电极部分21之间的接触点的面积大小可能改变。由于面积大小的这些改变，当测量例如对象的阻抗等的对象的电特性时，不能进行精确的测量。
例如对象的电阻和电容那样的阻抗分量取决于对象与电极之间的接触面积大小。为了测量对象的阻抗，对象与第一接触端子单元10的电极部分11之间的接触点的面积大小和对象与第二接触端子单元20的电极部分21之间的接触点的面积大小可能最好是已知的。但是，当对象是软的时，对象的形状可能由于施加到对象的力而改变，从而导致对象与电极部分11之间的接触点的面积大小和对象与电极部分21之间的接触点的面积大小改变。因此，对象的电阻和电容也会与对象形状的变化一起变化。
在本实施例的接触端子装置100中，压力传感器50检测当对象与可动部分30接触时施加到可动部分30的压力。根据所检测到的压力值，控制单元80计算对象与电极部分11之间的接触面积大小和对象与电极部分21之间的接触面积大小。利用对象与电极之间的接触面积大小的这一精确信息，能够进行精确的电测量。
对象与电极部分11之间的接触面积大小与由压力传感器50所检测到的压力之间的关系取决于对象的形状和物理特性而不同，对象与电极部分21之间的接触面积大小与由压力传感器50所检测到的压力之间的关系也同样如此。对象与电极部分11之间的接触面积大小与由压力传感器50所检测到的压力之间的相关关系、以及对象与电极部分21之间的接触面积大小与由压力传感器50所检测到的压力之间的相关关系可以预先测量。可以将这些测量到的相关关系保存在控制单元80内部的存储器中。在测量时，控制单元80通过参考所保存的相关关系，响应于通过压力传感器50所检测到的压力，来计算接触面积大小。
控制单元80可以包括电流检测设备，该电流检测设备用于通过第一接触端子单元10和第二接触端子单元20检测流过对象的电流。控制单元80可以在第一接触端子单元10与第二接触端子单元20之间施加电压。这样施加的电压可以是直流电压也可以是交流电压。根据所施加的电压和所检测到的电流，控制单元80可以检测放置于第一接触端子单元10与第二接触端子单元20之间的对象的电特性，例如电阻、电容和阻抗。控制单元80所采用的用于检测电特性的机构并不局限于特定例子。例如，控制单元80可以包括用于检测在第一接触端子单元10与第二接触端子单元20之间出现的电压的改变的电压检测设备，以确定对象的电容。
控制单元80可以考虑所计算的面积大小以便推导出对象的电特性。例如，从所施加的电压和所检测到的电流而检测到的电特性可以利用所计算出的面积大小而被标准化或规格化，从而可以针对该对象得到每单位面积大小的电特性。
本实施例的接触端子装置100被配置成第一接触端子单元10的电极部分11的宽度不同于第二接触端子单元20的电极部分21的宽度。换言之，设置成使得对象与第一接触端子单元10的电极部分11之间的接触面积大小不同于对象与第二接触端子单元20的电极部分21之间的接触面积大小。
以下，通过参考图2到图4说明安装到测量装置等的本实施例的接触端子装置100。本实施例的接触端子装置100嵌入测量装置的壳体180内，使得可动部分30的第一表面露出。即，将本实施例的接触端子装置100安装成使得第一接触端子单元10的电极部分11、第二接触端子单元20的电极部分21和可动部分30露出。
壳体180的表面具有形状与对象190的形状相符的凹部181。在本实施例的接触端子装置100中，可动部分30的表面也具有与对象190的形状相符的形状，并且装配到凹部181中。其上安装有接触端子装置100的基板70、固定部分40和压力传感器50嵌入到测量装置的壳体180的内部。
本实施例的接触端子装置100允许对放置在第一接触端子单元10的电极部分11与第二接触端子单元20的电极部分21之间的对象的电特性进行精确测量。这样的电特性可以包括电阻值、电容值、阻抗值等。图1中示出的控制单元80可以检测这样的电特性。检测这样的电特性的控制单元80可以是接触端子装置100的一部分。可选地，检测这样的电特性的控制单元80可以与接触端子装置100分离，可以是测量装置的一部分。
可以设置两个本实施例的接触端子装置100。利用这样的构造，可以在各个接触端子装置100的第一接触端子单元10的两个电极部分11之间、在各个接触端子装置100的第二接触端子单元20的两个电极部分21之间、以及在一个接触端子装置100的第一接触端子单元10的电极部分11与另一个接触端子装置100的第二接触端子单元20的电极部分21之间测量对象的电特性。这样的电特性可以包括电阻值、电容值、阻抗值等。
[制造接触端子装置的方法]
以下，通过参考图5A到图5C和图6A到图6C说明制造本实施例的接触端子装置的方法。图5A到图5C、图6A和图6C是从上方取得的斜透视图，图6B是从下方取得的斜透视图。
如图5A所示，形成用以成为第一接触端子单元10和第二接触端子单元20的金属部件。这些金属部件可以如下形成：通过进行冲压操作以从金属板切出期望的形状，接着将所切出的金属部分弯曲。用以成为第一接触端子单元10的金属部件包括成为第一接触端子单元10的各个部分的电极部分11和连接部分12，并且还包括为了便于制造的板部分213。用以成为第二接触端子单元20的金属部件包括成为第二接触端子单元20的各个部分的电极部分21和连接部分22，并且还包括为了便于制造的板部分223。
如图5B所示，用以成为第一接触端子单元10的金属部件和用以成为第二接触端子单元20的金属部件被放置在嵌入成型(insert-molding)装置(未图示)中，使得第一接触端子单元10的电极部分11的上表面和第二接触端子单元20的电极部分21的上表面彼此齐平。可以分别对第一接触端子单元10的板部分213和第二接触端子单元20的板部分223进行位置调整，从而进行上述定位。
如图5C所示，利用树脂进行嵌入成型，从而形成可动部分30和两个固定部分40。这样，可动部分30、第一接触端子单元10的电极部分11和第二接触端子单元20的电极部分21被一体化为一个单元。在此状态下，可动部分30和固定部分40通过两个连接部分231连接在一起。
用以成为第一接触端子单元10的金属部件的板部分213和用以成为第二接触端子单元20的金属部件的板部分223被切断和除去，结果如图6A所示。这样，形成包括电极部分11和连接部分12的第一接触端子单元10和包括电极部分21和连接部分22的第二接触端子单元20。
然后，如图6B所示，从背面侧插入框架60。每个框架60具有细长的条形，并且具有端部，这些端部被弯曲以允许将固定部分40固定地安装。
如图6C所示，用于将可动部分30和固定部分40连接在一起的连接部分231被断开。从而将可动部分30和固定部分40彼此分离，使得可动部分30处于能够相对于固定部分40移动的可动状态。
上述工序制作出除了压力传感器50以外的本实施例的接触端子装置100。由于第一接触端子单元10的连接部分12和第二接触端子单元20的连接部分22起弹簧的作用，因此可动部分30被放置成在基本上垂直于可动部分30的表面的方向上是可动的。
随后，将压力传感器50放置在可动部分30的背面之下，使得如图1A、图3和图4所示，压力检测部分51与可动部分30的背面接触，从而制作出本实施例的接触端子装置。
此外，本发明并不局限于这些实施例，在没有脱离本发明的范围的情况下可以做出各种各样的变型和变更。
本申请基于在2011年4月28日向日本专利局提交的日本优先权申请No.2011-102164，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。

Claims (9)

1.一种接触端子装置，用于测量对象的电特性，其特征在于，包括第一接触端子单元、可动部分和压力传感器；
所述第一接触端子单元由导电性材料制成并且与所述对象接触；
所述可动部分具有第一表面，在该第一表面上放置有所述第一接触端子单元；
所述压力传感器位于所述可动部分的第二表面之下，其特征在于，
所述压力传感器具有与所述可动部分的所述第二表面接触的压力检测部分。
2.如权利要求1所述的接触端子装置，其特征在于，还包括控制单元，其中，由与所述第一接触端子单元接触的所述对象施加的力，被与所述可动部分的所述第二表面接触的所述压力传感器的所述压力检测部分检测作为压力值，并且，所述控制单元根据所述压力值计算出所述对象与所述第一接触端子单元之间的接触点的面积大小，并且其中，根据计算出的接触点的面积大小来测量所述对象的电特性。
3.如权利要求1所述的接触端子装置，其特征在于，还包括第二接触端子单元。
4.如权利要求3所述的接触端子装置，其特征在于，还包括控制单元，其中，由与所述第一接触端子单元和所述第二接触端子单元接触的所述对象施加的力，被与所述可动部分的所述第二表面接触的所述压力传感器的所述压力检测部分检测作为压力值，并且，所述控制单元根据所述压力值计算出所述对象与所述第一接触端子单元之间的接触点的第一面积大小和所述对象与所述第二接触端子单元之间的接触点的第二面积大小，并且其中，根据计算出的所述第一面积大小和计算出的所述第二面积大小来测量所述对象的电特性。
5.如权利要求3所述的接触端子装置，其特征在于，所述第一接触端子单元包括与所述对象接触的电极部分和在该电极部分的两侧延伸的连接部分，并且，所述第二接触端子单元包括与所述对象接触的电极部分和在该电极部分的两侧延伸的连接部分，其中，所述可动部分与所述第一接触端子单元的电极部分和所述第二接触端子单元的电极部分一体地形成。
6.如权利要求5所述的接触端子装置，其特征在于，还包括基板和固定部分；
所述固定部分固定地安装在所述基板上以牢固地保持所述连接部分的端部，
其中，所述压力传感器被安装在所述基板上，并且，所述连接部分具有弹簧功能，所述可动部分相对于所述固定部分是可动的。
7.如权利要求3所述的接触端子装置，其特征在于，所述第一接触端子单元的电极部分和所述第二接触端子单元的电极部分具有不同的大小。
8.如权利要求1所述的接触端子装置，其特征在于，所述可动部分由树脂材料制成。
9.如权利要求1所述的接触端子装置，其特征在于，所述电特性是电阻、电容和阻抗中的一个。
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