CN113375855B - 热反应式压力侦测器 - Google Patents

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Abstract

一种热反应式压力侦测器，包括一压力侦测模块及一参考模块。该压力侦测模块利用一第一热敏材料来侦测因压力而变化的温度，并通过该第一热敏材料的电阻值变化判断压力值。该参考模块利用一第二热敏材料感测周遭环境温度以消除环境温度的影响。

Description

热反应式压力侦测器
技术领域
本发明是有关一种压力侦测器，特别是关于一种利用温度变化来侦测压力的热反应式压力侦测器。
背景技术
目前的压力侦测器可分为三种：利用压力造成电容变化以侦测压力的电容式压力侦测器、利用压力产生电压变化以侦测压力的压电式压力侦测器以及利用压力产生电阻变化以侦测压力的压阻式压力侦测器。现今并没有利用压力产生的温度变化来侦测压力的压力侦测器。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种利用温度变化来侦测压力的热反应式压力侦测器。
根据本发明，一种热反应式压力侦测器包括一基板、一压力侦测模块及一参考模块。该压力侦测模块在该基板上，通过温度变化来侦测一压力值，该压力侦测模块包括一第一热敏材料、一第一导热涂层及一第一外壳，该第一外壳与该基板形成一第一容置空间用以容纳该第一热敏材料及该第一导热涂层，该第一外壳具有一开孔供空气进入该第一容置空间，该第一容置空间内的该压力值会影响温度，该第一导热涂层再将热传递到该第一热敏材料，使该第一热敏材料的电阻值随该温度改变，因此可通过侦测该第一热敏材料的电阻值来判断该压力值。该参考模块在该基板上，用以消除环境温度对该压力侦测模块的影响，该参考模块包括一第二热敏材料、一第二导热涂层及一第二外壳，该第二热敏材料与该第一热敏材料具有相同的电阻温度系数，该第二导热涂层用以将热传递到该第二热敏材料，该第二外壳与该基板形成封闭且为真空状态的第二容置空间以容纳该第二热敏材料及该第二导热涂层，由于该第二容置空间为固定压力状态，因此该第二热敏材料不会受到压力影响。
本发明的该第一热敏材料及该第二热敏材料是处在相同环境温度下，通过第二热敏材料的电阻值可知道环境温度对该第一热敏材料的影响，进而取得该第一热敏材料中因该压力值而产生的电阻值变化，根据该电阻值变化可判断出该压力值。
附图说明
图1显示本发明的热反应式压力侦测器的第一实施例。
图2显示本发明的热反应式压力侦测器的第二实施例。
图3显示控制电路18的实施例。
附图标记说明：10-热反应式压力侦测器；12-基板；14-压力侦测模块；141-热敏材料；142-导热涂层；143-外壳；144-容置空间；145-开孔；146-导体；16-参考模块；161-热敏材料；162-导热涂层；163-外壳；164-容置空间；165-导体；18-控制电路；181-驱动器；182-侦测器；183-侦测器；184-处理电路。
具体实施方式
图1显示本发明的热反应式压力侦测器10的第一实施例，其包括一基板12、一压力侦测模块14、一参考模块16及一控制电路18，压力侦测模块14是通过侦测温度变化来侦测压力值，参考模块16是用来消除热反应式压力侦测器10周遭环境温度对压力侦测模块14的影响，使压力侦测模块14只侦测到因压力变化而产生的温度变化，例如用户手持热反应式压力侦测器10时，参考模块16可消除用户体温对压力侦测模块14的影响。压力侦测模块14包括热敏材料141、导热涂层142及外壳143，参考模块16包括热敏材料161、导热涂层162及外壳163，热敏材料141及161位于基板12上，热敏材料141及161具有相同的电阻温度系数，因此热敏材料141及161的电阻值会随温度改变，热敏材料141及161可以是但不限于氧化钒(VOx，x为正整数)。导热涂层142及162分别覆盖热敏材料141及161，导热涂层142及162是用来将热传递至热敏材料141及161。外壳143及163设置在基板12上，分别与基板12形成容置空间144及164，热敏材料141及导热涂层142是容纳在容置空间144中，而热敏材料161及导热涂层162是容纳在容置空间164中。压力侦测模块14与参考模块16的结构几乎相同，差别在于，压力侦测模块14的外壳143设有一开孔145可供空气进入容置空间144以量测压力值，而参考模块16的容置空间161为真空状态以避免压力影响到热敏材料161。控制电路18设置在基板上，施加预设电流I1或预设电压V1至热敏材料141及161，再通过侦测热敏材料141及161上的电压或电流来判断热敏材料141及161的电阻值，进而得到该压力值。
根据一气体公式：P×V＝n×R×T，其中P为压力，V为容器体积，n为气体分子数，R为理想气体常数，T为温度。该气体公式可修改为：P×V/T＝n×R＝常数，因此在容器体积V固定的情况下，该容器内的压力P与温度T成正比。由于本发明的压力侦测模块14的容置空间144的体积V是固定的，因此容置空间144中的温度T会随压力值P变化，导致热敏材料141的电阻值随压力值P变化。参考模块16的容置空间164为固定压力状态，故外部压力无法影响热敏材料161的电阻值，热敏材料161的电阻值只受到周遭环境温度影响，因此能利用热敏材料161的电阻值来消除热敏材料141中因环境温度而产生的变化，以得到热敏材料141中因压力值P所产生的电阻值变化量，并根据该电阻值变化量判断出压力值P。
图2显示本发明的热反应式压力侦测器10的第二实施例，在此实施例中，基板12不包括控制电路18，控制电路18是放置在热反应式压力侦测器10的外部，控制电路18提供的预设电流I1或预设电压V1可通过基板12上的导体146及165施加至热敏材料141及161，也可通过导体146及165侦测热敏材料141及161的电阻值以判断压力值。
图3显示控制电路18的实施例，其包括驱动器181、侦测器182及183以及处理电路184。驱动器181提供预设电流I1或预设电压V1至热敏材料141及161，热敏材料141根据预设电流I1或预设压V1产生电压V2或电流I2，热敏材料161根据预设电流I1或预设电压V1产生电压V3或电流I3，侦测器182侦测电压V2或电流I2产生侦测信号S1，侦测器183侦测电压V3或电流I3产生侦测信号S2，处理电路184根据侦测信号S1及S2判断压力值P。处理电路184判断压力值P的方式有很多，例如取得侦测信号S1及S2的差值，再通过预设的算法根据该差值计算出压力值P，或是通过查表方式根据该差值找出对应压力值P。
以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例为解说本发明的原理以及让熟习该项技术者以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由之后的权利要求及其均等来决定。

Claims (5)

1.一种热反应式压力侦测器，其特征在于，包括：
一基板；
一压力侦测模块，在该基板上，通过温度变化来侦测一压力值，该压力侦测 模块包含：
一第一热敏材料，具有一电阻温度系数且设置在该基板上，其中该第一热敏材料的电阻值被用来判断该压力值；
一第一导热涂层，覆盖该第一热敏材料，用以将热传递到该第一热敏材料；以及
一第一外壳，在该基板上，与该基板形成第一容置空间用以容纳该第一热敏材料及该第一导热涂层，该第一外壳具有一开孔供空气进入该第一容置空间；以及
一参考模块，在该基板上，用以消除环境温度对该压力侦测模块的影响，该参考模块包含：
一第二热敏材料，具有该电阻温度系数且设置在该基板上；
一第二导热涂层，覆盖该第二热敏材料，用以将热传递到该第二热敏材料；以及
一第二外壳，在该基板上，与该基板形成封闭的第二容置空间用以容纳该第二热敏材料及该第二导热涂层，其中该第二容置空间为真空状态。
2.如权利要求1所述的热反应式压力侦测器，其特征在于，更包括一控制电路耦接该第一热敏材料及该第二热敏材料以侦测该第一热敏材料及该第二热敏材料的电阻值，并据以判断该压力值。
3.如权利要求2所述的热反应式压力侦测器，其特征在于，该控制电路包括：
一驱动器，耦接该第一热敏材料及该第二热敏材料，用以提供一预设电流或一预设电压至该第一热敏材料以产生一第一电压或一第一电流，以及提供该预设电流或该预设电压至该第二热敏材料以产生一第二电压或一第二电流；
一第一侦测器，耦接该第一热敏材料，侦测该第一电压或该第一电流产生一第一侦测信号供判断该第一热敏材料的电阻值；
一第二侦测器，耦接该第二热敏材料，侦测该第二电压或该第二电流产生一第二侦测信号供判断该第二热敏材料的电阻值；以及
一处理电路，连接该第一侦测器及该第二侦测器，根据该第一侦测信号及该第二侦测信号判断该压力值。
4.如权利要求2所述的热反应式压力侦测器，其特征在于，该控制电路是设置在该基板上。
5.如权利要求1所述的热反应式压力侦测器，其特征在于，该第一热敏材料及该第二热敏材料包括氧化钒。
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