CN111693101B - 基于形变弯曲接触的流速传感器 - Google Patents

基于形变弯曲接触的流速传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于形变弯曲接触的流速传感器，包括：导电底板、电路层、至少两条敏感元件卡槽和至少两片导电片，导电片中包括至少一片能弹性弯曲的导电片；其中，导电底板的表面设有导电层，导电层上设有电路层；各敏感元件卡槽间隔排列设置在导电底板的表面，每条敏感元件插槽内均安装设置一片导电片；每片导电片均为底部安装在敏感元件卡槽内，每片导电片均竖直设在导电底板上，全部导电片间隔开呈多米诺骨牌式排布，其中，能弹性弯曲的导电片能在气流作用下弹性弯曲与相邻的导电片接触导通；每片导电片均经安装的敏感元件卡槽接入电路层的电路，能与电路层的电路组成完整的闭合回路。该流速传感器可做检测气体流速的传感器，具有结构简单，制造容易，零功耗等优势。

Description

基于形变弯曲接触的流速传感器
技术领域
本发明涉及流量检测领域，具体设计一种基于形变弯曲接触的流速传感器。
背景技术
流速、流量传感器使用比较广泛。为了适应各种用途，例如生物、医学、汽车等行业，人们对于流速、流量传感器的功耗、灵敏度、精确度等要求越来越高。
从行业发展来看，未来的流量传感器朝着多功能化、集成化发展，从大型器件、高功耗往器件小型化、低功耗甚至零功耗发展。
在流速、流量检测领域，特定场合下(如高污染环境下)需要进行一些气流流速、流量检测，但由于高污染原因，会造成流速、流量传感器的寿命减小，使得设置这种流速、流量传感器的一些精密仪器可能会造成损失，提高检测成本，因此，如果能用价格低廉的流量传感器进行试探性测量，能为后续的精确测量提供很好的依据。但目前并没有这种低成本、低功耗的流量传感器。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种基于形变弯曲接触的流速传感器，能解决现有流速、流量传感器，所存在的在高污染环境进行气流检测用精密仪器会造成损失，而目前并没有低成本和低功耗的用于试探性测量的流速、流量传感器的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明实施方式提供一种基于形变弯曲接触的流量传感器，包括：
导电底板、电路层、至少两条敏感元件卡槽和至少两片导电片，所述导电片中包括至少一片能弹性弯曲的导电片；其中，
所述导电底板的表面设有导电层，所述导电层上设有所述电路层；
各敏感元件卡槽间隔排列设置在所述导电底板的表面，每条敏感元件插槽内均安装设置一片导电片；
每片导电片均为底部安装在所述敏感元件卡槽内，每片导电片均竖直设在所述导电底板上，全部导电片间隔开呈多米诺骨牌式排布，其中，能弹性弯曲的导电片能在气流作用下弹性弯曲与相邻的导电片接触导通；
每片导电片均经安装的敏感元件卡槽接入所述电路层的电路，能与所述电路层的电路组成完整的闭合回路。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的基于形变弯曲接触的流量传感器，其有益效果为：
通过将多片能弹性弯曲的导电片，利用导电底板上的敏感元件卡槽，按多米诺骨牌式排布在导电底板表面，并与导电底板上电路层的电路连接形成完整的闭合回路。该流量传感器结构简单，制造成本低，可批量生产以及导电片可以更换和维修，达到重复利用；该传感器未接触时可以当作一个检测开关使用，气流增大时可做气流流速检测使用，具有多功能的特点并且一定意义上实现了零功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的基于形变弯曲接触的流量传感器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的流量传感器的基本闭合电路示意图，其中，(1)为无气流状态的流量传感器的状态示意图；(2)为低气流状态的流量传感器的状态示意图；(3)为高气流状态的流量传感器的状态示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种结构流量传感器的基本闭合电路示意图，其中，(1)为无气流状态的流量传感器的状态示意图；(2)为有气流状态的流量传感器的状态示意图；
图中各标记对应的部件为：1-导电底板；2-电路层；3-敏感元件卡槽；4-导电片；5-能弹性弯曲的导电片。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于形变弯曲接触的流速传感器，包括：
导电底板、电路层、至少两条敏感元件卡槽和至少两片导电片，所述导电片中包括至少一片能弹性弯曲的导电片；其中，
所述导电底板的表面设有导电层，所述导电层上设有所述电路层；
各敏感元件卡槽间隔排列设置在所述导电底板的表面，每条敏感元件插槽内均安装设置一片导电片；
每片导电片均为底部安装在所述敏感元件卡槽内，每片导电片均竖直设在所述导电底板上，全部导电片间隔开呈多米诺骨牌式排布，其中，能弹性弯曲的导电片能在气流作用下弹性弯曲与相邻的导电片接触导通；
每片导电片均经安装的敏感元件卡槽接入所述电路层的电路，能与所述电路层的电路组成完整的闭合回路。
上述流速传感器中，能弹性弯曲的导电片采用能在气流作用下弹性弯曲的金属片。这种金属片底端固定，顶端为自由端，当气流吹向金属片时，自由端会发生和气流流向的反方向弯曲，气流流速越大，弯曲形变量也就越大。金属片弹性弯曲程度与检测气流的流速相匹配，若检测精度高，则采用在弱气流流速下易弹性弯曲的金属片，若检测精度低，则采用在强气流流速下才能弹性弯曲的金属片。
上述流速传感器中，敏感元件卡槽是与导电片的底部形状匹配的条形插槽。
上述流速传感器中，各导电片的长度均相同。
上述流速传感器中，各导电片的长度均不同；
全部的导电片间隔开呈多米诺骨牌式排布为：
沿检测气流流动的方向各片导电片按从长至短排布，其中前面的两片导电片均为能弹性弯曲的导电片。
上述流速传感器中，各片能弹性弯曲的导电片的长度均不同；
全部的导电片间隔开呈多米诺骨牌式排布为：
沿检测气流流动的方向，第一片为最长的能弹性弯曲的导电片，之后的第二片至最后一片的导电片按从短至长排布，均为刚性结构的导电片。
上述流速传感器中，导电底板采用PCB板。
本发明基于形变弯曲接触的流速传感器的工作原理为：导电片(包括能弹性弯曲的导电片)和导电底板分开制造，导电底板上预留出仿真设计时的卡槽口作为敏感元件卡槽，用于导电片的接入；导电片插入卡槽中和导电底板上的电路层的电路组合成闭合回路。导电片分为电路中的串联电阻和并联电阻两大类，第一、二导电片关系为串联，后续金属片连接为并联。在测量管道内不存在气体流过时，所有导电片均不接触，电路没有信号输出；当管道内刚开始出现气流时，此时达到导电片的弯曲要求时，第一二导电片接触，电路导通，输出信号产生；当通道内气体流速继续增大，后续的导电片也会弯曲接触在一起，根据并联电阻的特点，电路的输出信号会增强。
下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。
实施例1
参见图1，本发明实施例的一种基于形变弯曲接触的流速传感器，包括：导电底板1(采用PCB板)、电路层2、敏感元件卡槽3和能弹性弯曲的金属片(即导电片4)；其中，电路层2是制造在PCB板的上表面；敏感元件卡槽3制造在PCB板的上表面，用于敏感元件的安装；能弹性弯曲的金属片安装在敏感元件插槽3内，能弹性弯曲的金属片与PCB板上的电路层的电路组成一个完整的闭合回路；能弹性弯曲的金属片能随着气流的作用发生弹性形变，与相邻的能弹性弯曲的金属片4接触导通。
本发明实施例的基于形变弯曲接触的流速传感器的工作过程为：
当管道流量的方向垂直于该流速传感器的能弹性弯曲的金属片表面时，如图2所示，当较小的气体通入时敏感元件R1(即第一片能弹性弯曲的金属片)会发生弯曲与敏感元件R2(即第二片能弹性弯曲的金属片)接触，使得基本的电路导通，此时电路中各种测量表会出现读数；继续加大气流，敏感元件R2也会发生弯曲，使得R1、R2、R3同时接触，R2、R3是两个电阻的并联，这样电路的总阻值减小，测量的仪表数值就会发生变化，后续的敏感元件(各金属片)依次接触(参见图2的(1)、(2)和(3))，依次类推，从而检测出流量(流速)。
实施例2
参见图1和图3，本发明实施例的一种基于形变弯曲接触的流速传感器，包括：导电底板1(采用PCB板)、电路层2、敏感元件卡槽3和导电片4(包括：能弹性弯曲的金属片5和刚性结构的导电片)；此种结构为第一种结构的拓展，此时传感器的金属片只有最前面的敏感元件R1(即第一片导电片，采用)能发生弹性弯曲，后续的金属片长度较小，采用刚性材料，固定不动，为刚性结构的导电片能弹性弯曲的金属片5。
此种结构的原理过程为，最前面的能弹性弯曲的金属片为首先感知风力的第一个敏感元件R1，后续的敏感元件R2、R3、R4为刚性结构的导电片，固定不动，根据风速的大小，第一个敏感元件R1发生不同程度的弯曲，从而和后续的敏感元件R2、R3、R4依次接触，电路导通并且电路的阻抗依次发生改变，从而输出信号发生变化，可分辨出流速信号(参见图3中的(1)和(2))。此种结构，仅存在一片能弹性弯曲的金属片的可动元件，提高了该传感器的稳定性，多大提升了可靠性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于形变弯曲接触的流速传感器，其特征在于，包括：
导电底板、电路层、至少两条敏感元件卡槽和至少两片导电片，所述导电片中包括至少一片能弹性弯曲的导电片；其中，
所述导电底板的表面设有导电层，所述导电层上设有所述电路层；
各敏感元件卡槽间隔排列设置在所述导电底板的表面，每条敏感元件插槽内均安装设置一片导电片；
每片导电片均为底部安装在所述敏感元件卡槽内，每片导电片均竖直设在所述导电底板上，全部导电片间隔开呈多米诺骨牌式排布，其中，能弹性弯曲的导电片能在气流作用下弹性弯曲与相邻的导电片接触导通；
每片导电片均经安装的敏感元件卡槽接入所述电路层的电路，能与所述电路层的电路组成完整的闭合回路。
2.根据权利要求1所述的基于形变弯曲接触的流速传感器，其特征在于，所述能弹性弯曲的导电片采用能在气流作用下弹性弯曲的金属片。
3.根据权利要求1或2所述的基于形变弯曲接触的流速传感器，其特征在于，所述敏感元件卡槽是与导电片的底部形状匹配的条形插槽。
4.根据权利要求1或2所述的基于形变弯曲接触的流速传感器，其特征在于，各导电片的长度均相同。
5.根据权利要求1或2所述的基于形变弯曲接触的流速传感器，其特征在于，各导电片的长度均不同；
全部的导电片间隔开呈多米诺骨牌式排布为：
沿检测气流流动的方向各片导电片按从长至短排布，其中前面的两片导电片均为能弹性弯曲的导电片。
6.根据权利要求1或2所述的基于形变弯曲接触的流速传感器，其特征在于，各片能弹性弯曲的导电片的长度均不同；
全部的导电片间隔开呈多米诺骨牌式排布为：
沿检测气流流动的方向，第一片为最长的能弹性弯曲的导电片，之后的第二片至最后一片的导电片按从短至长排布，均为刚性结构的导电片。
7.根据权利要求1或2所述的基于形变弯曲接触的流速传感器，其特征在于，所述导电底板采用PCB板。
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