CN115165197A - 一种结构紧凑型风压传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风压传感器技术领域，具体公开了一种结构紧凑型风压传感器，风压隔膜将安装腔体分成正压腔和负压腔；安装腔体内还设置有支撑组件、线圈组件、电路板和无磁金属弹簧；支撑组件与风压隔膜固定连接，线圈组件套设于支撑组件的外部，电路板与线圈组件连接；胶壳上设置有调节螺丝；无磁金属弹簧依次穿过电路板和线圈组件，无磁金属弹簧的一端与支撑组件连接，无磁金属弹簧的另一端与调节螺丝抵接；风压隔膜的活动区域的直径小于等于50mm或无磁金属弹簧的线径大于等于0.35mm，本发明将风压隔膜的活动区域的直径缩小设置，或是增大无磁金属弹簧的线径大小，能够确保其检测精度，同时也能够有效的缩小风压传感器的体积，使其结构更加紧凑。

Description

一种结构紧凑型风压传感器

技术领域

本发明涉及风压传感器技术领域，尤其涉及一种结构紧凑型风压传感器。

背景技术

风压传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其采用风压隔膜作为敏感元件，风压隔膜的上表面、下表面分别与气盖、胶壳连接，将气盖与胶壳之间构成正压腔和负压腔两个腔室，每个腔室各有一个检测口。当外界气体压力直接作用在风压传感器的风压隔膜上时，风压隔膜产生与气体压力成特定惯性的弹性形变，使风压传感器的电感或电阻参数发生变化，并通过电路板对该参数变化进行检测，在转换后输出对应于该压力的信号。

公告号为CN104242891B的中国专利公开了一种电子风压开关及燃气具，包括上盖、下盖、正压口、负压口、风压隔膜、支撑架、磁环、感应线圈和细径弹簧，支撑架上设置有磁环固定部，磁环与磁环固定部套接固定，下盖在磁环固定部的对应位置设置有磁体腔，磁体腔的四周绕有感应线圈，其细径弹簧的弹簧线直径小于0.35mm或风压隔膜活动区域的直径大于50mm。虽然能够有效检测到压力信号，但由于风压隔膜活动区域的直径大于50mm，使风压隔膜的温度难以保持恒定，温度在风压隔膜的不同位置而不同，降低其检测精度，同时导致该风压传感器的整体体积较大，增加了使用安装限制。

发明内容

针对上述存在的检测精度低及整体体积较大，导致使用安装限制大的问题，本发明提供了一种结构紧凑型风压传感器，将风压隔膜的活动区域的直径缩小设置，或是增大无磁金属弹簧的线径大小，能够确保其检测精度，同时也能够有效的缩小风压传感器的体积，使其结构更加紧凑。

为了解决上述技术问题，本发明提供的具体方案如下：

一种结构紧凑型风压传感器，包括气盖和与气盖配合连接的胶壳，所述气盖与胶壳之间形成一安装腔体，所述安装腔体内设置有风压隔膜，所述风压隔膜将安装腔体分成正压腔和负压腔；

所述安装腔体内还设置有支撑组件、线圈组件、电路板和无磁金属弹簧；

所述支撑组件与风压隔膜固定连接，所述线圈组件套设于支撑组件的外部，所述电路板与线圈组件连接；

所述胶壳上设置有调节螺丝；

所述无磁金属弹簧依次穿过电路板和线圈组件，无磁金属弹簧的一端与支撑组件连接，无磁金属弹簧的另一端与调节螺丝抵接；

所述风压隔膜的活动区域的直径小于等于50mm或无磁金属弹簧的线径大于等于0.35mm。

可选的，所述线圈组件包括线圈骨架，所述线圈骨架上绕设有感应线圈，线圈骨架上还插设有焊接针，设置线圈骨架用于感应线圈的绕制，能够实现自动化生产效果，有效提高生产效率，焊接针用于与电路板连接，可以实现自动组装与自动焊接的效果。

可选的，所述感应线圈的线径小于等于0.5mm，能够减小体积，节省成本，同时提高磁通量的稳定性。

可选的，所述电路板上设置有贴片电容，贴片电容紧贴电路板，有效减少体积，使得风压传感器的整体结构更加紧凑，满足多种安装场景的需求。

可选的，所述支撑组件包括支撑片、磁芯和胶芯；

所述支撑片与风压隔膜连接，支撑片上设置有安装部，磁芯设于安装部上，所述磁芯为中空状，所述胶芯插设于磁芯内部；

所述胶芯与无磁金属弹簧抵接；

胶芯与无磁金属弹簧抵接，风压隔膜与气盖之间形成密闭的腔体，使气压变量转变为风压隔膜的形变变量，用于传感器中的变量传递，线圈组件与电路板构成LC震荡电路，当压力通过风压隔膜传递到支撑片时，支撑片克服无磁金属弹簧的弹力，推动磁芯进行移动，从而改变线圈电感的L值，由线圈组件与电路板构成的LC震荡电路根据不同的L值产生不同的频率值，设置胶芯一方面能够对磁芯起到一定的支撑作用，使磁芯的位移变量更趋近于线性表现，提高风压传感器的灵敏度与准确度，另一方面还能够对无磁金属弹簧起到定位支撑作用，使无磁金属弹簧在工作过程中不易发生位移，提高使用稳定性。

可选的，所述风压隔膜上设置有连接凸起，所述支撑片上设置有用于与连接凸起相匹配的扣位孔，设置连接凸起与扣位孔连接，使风压隔膜与支撑片之间扣合连接，提高风压隔膜与支撑片的连接稳定性。

可选的，所述连接凸起的顶端为圆台状，连接凸起的末端设置有扣位槽；

所述扣位孔的边缘设置有用于与扣位槽相匹配的限位凸筋，将顶端设置为圆台状，便于将连接凸起与扣位孔对准安装，以及将连接凸起插入到扣位孔内，在扣合到位后，限位凸筋卡接在扣位槽内，进一步提高风压隔膜与支撑片的连接稳定性。

可选的，所述胶芯包括用于插设于磁芯内部的插接部和用于对无磁金属弹簧进行限位的限位部，插接部用于使胶芯与磁芯之间的稳定连接，限位部则能够对无磁金属弹簧起到限位作用，防止无磁金属弹簧在工作过程中发生位移，提高其使用稳定性。

可选的，所述插接部为圆柱状，插接部的外表面设置有连接筋；

所述限位部为圆盆状，限位部包括限位底面和沿限位底面边缘向上延伸的限位凸边，连接筋能够增加插接部与磁芯之间的连接稳定性，使胶芯与磁芯之间不易脱离，进而提高整体的使用稳定性；限位底面对于无磁金属弹簧的X轴方向进行限位，限位凸边则用于对无磁金属弹簧的Y轴方向进行限位，防止无磁金属弹簧在工作过程中发生位移，提高其使用稳定性。

可选的，所述调节螺丝内部设置有用于对无磁金属弹簧进行限位的限位槽，通过限位槽的槽壁对无磁金属弹簧起到限位作用，提高使用稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的一种结构紧凑型风压传感器，将风压隔膜的活动区域的直径缩小设置，或是增大无磁金属弹簧的线径大小，能够确保其检测精度，同时也能够有效的缩小风压传感器的体积，使其结构更加紧凑。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种结构紧凑型风压传感器的整体结构示意图。

图2为本发明实施例中提供的一种结构紧凑型风压传感器的爆炸图。

图3为本发明实施例中提供的一种结构紧凑型风压传感器的剖视图。

图4为本发明实施例中提供的风压隔膜的结构示意图。

图5为本发明实施例中提供的支撑片的结构示意图。

图6为本发明实施例中提供的胶芯的结构示意图。

图7为本发明实施例中提供的调节螺丝的结构示意图。

其中，1为气盖；2为胶壳；3为风压隔膜；31为连接凸起；32为扣位槽；4为支撑组件；41为支撑片；411为扣位孔；412为限位凸筋；42为磁芯；43为胶芯；431为插接部；432为限位部；5为线圈组件；51为线圈骨架；52为焊接针；6为电路板；61为贴片电容；7为无磁金属弹簧；8为调节螺丝。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

例如，一种结构紧凑型风压传感器，包括气盖和与气盖配合连接的胶壳，气盖与胶壳之间形成一安装腔体，安装腔体内设置有风压隔膜，风压隔膜将安装腔体分成正压腔和负压腔；安装腔体内还设置有支撑组件、线圈组件、电路板和无磁金属弹簧；支撑组件与风压隔膜固定连接，线圈组件套设于支撑组件的外部，电路板与线圈组件连接；无磁金属弹簧依次穿过电路板和线圈组件，无磁金属弹簧的一端与支撑组件连接，无磁金属弹簧的另一端与胶壳内部连接；风压隔膜的活动区域的直径小于等于50mm或无磁金属弹簧的线径大于等于0.35mm。

本实施例提供的一种结构紧凑型风压传感器，将风压隔膜的活动区域的直径缩小设置，或是增大无磁金属弹簧的线径大小，能够确保其检测精度，同时也能够有效的缩小风压传感器的体积，使其结构更加紧凑。

如图1-图3所示，一种结构紧凑型风压传感器，包括气盖1和与气盖1配合连接的胶壳2，气盖1与胶壳2之间形成一安装腔体，在安装腔体内设置有风压隔膜3，风压隔膜3将安装腔体分成正压腔和负压腔，正压腔上设置有用于与外界连通的正压口，负压腔上设置有用于与外界连接的负压口。

安装腔体内还设置有支撑组件4、线圈组件5、电路板6和无磁金属弹簧7，支撑组件与风压隔膜固定连接，线圈组件套设于支撑组件的外部，电路板与线圈组件连接。

在现有的风压传感器设计中，大多将电路板设置于胶壳外，并增加电路板保护盖对电路板起到保护作用，一方面增加了零件数量，另一方面也增加了组装工序，本示例中将电路板设置于胶壳的内部，能够省去电路板保护盖，减少零件数量、组装工序及简化注塑模具结构，有效降低制造成本。

胶壳内部设置有调节螺丝8，无磁金属弹簧7依次穿过电路板6和线圈组件5，无磁金属弹簧7的一端与支撑组件4连接，无磁金属弹簧7的另一端与调节螺丝8内部连接。

现有技术中采用的调节弹簧的材质会对线圈造成干扰，影响检测精度，本示例中使用无磁金属弹簧，避免对线圈造成干扰，提高风压传感器的检测精度。

风压隔膜3的活动区域的直径小于等于50mm或无磁金属弹簧7的线径大于等于0.35mm。

在正压腔和负压腔的压力差作用下，风压隔膜3向下压，会对无磁金属弹簧7产生一定的挤压作用，当正压腔与负压腔的压力差变小且小于无磁金属弹簧7的弹力时，风压隔膜3在无磁金属弹簧7的作用下回到初始位置。

现有技术中，风压隔膜活动区域的直径大于50mm，虽然能够有效检测到压力信号，但由于风压隔膜活动区域的直径大于50mm，使风压隔膜的温度难以保持恒定，温度在风压隔膜的不同位置而不同，降低其检测精度，同时导致该风压传感器的整体体积较大，增加了使用安装限制。

本示例中，将风压隔膜3的活动区域的直径设置为小于等于50mm，缩小温度在风压隔膜的不同位置的差异性，提高其检测精度，以及缩小风压传感器的整体体积，满足不同安装场景的需求。

对应的，在将风压隔膜3的活动区域的直径进行缩小设置时，可增大无磁金属弹簧7的线径，在该示例中，风压隔膜3的活动区域的直径为48mm，无磁金属弹簧7的线径为0.35mm，为确保风压隔膜3在形变过程中能够对无磁金属弹簧7进行压缩，可将无磁金属弹簧7的K值控制在2.00g/mm，当然，在通过增加有效圈数的情况下，也可以减少K值。

本示例中，通过增加无磁金属弹簧7的线径，可降低无磁金属弹簧7的制造难度，提高无磁金属弹簧7的稳定性，同时可减少无磁金属弹簧7的弹性系数值，以对应的达到缩小风压隔膜3的活动区域的直径。

在一些实施例中，线圈组件5包括线圈骨架51，线圈骨架51上绕设有感应线圈，线圈骨架51上还插设有焊接针52，设置线圈骨架51用于感应线圈的绕制，能够实现自动化生产效果，有效提高生产效率，焊接针用于与电路板连接，可以实现自动组装与自动焊接的效果。

现有技术中的风压传感器通过在胶壳上设置磁体腔，并在磁体腔的四周套设感应线圈，即在组装过程中，磁体腔与胶壳为一体结构，在将感应线圈绕制好之后，再将感应线圈套设在磁体腔的四周，而在套设过程中，由于感应线圈的硬度不够，因此，只能够通过人工操作完成，而人工操作过程中，容易导致感应线圈变形。

在该示例中，设置有线圈骨架51，可通过自动化设备将感应线圈直接绕制在线圈骨架的四周，在绕制完成后，再将线圈骨架51安装到气盖1与胶壳2之间，在对线圈骨架51进行安装时，由于感应线圈已经绕制在线圈骨架51上，由线圈骨架51对其进行支撑，因此，无需担心安装过程中感应线圈发生形变，有效提高产品质量。

焊接针52插设于线圈骨架51上，当线圈骨架51与电路板6连接时，焊接针52插入电路板6上对应设置的安装孔，可实现自动组装和自动焊接的效果。

在一些实施例中，感应线圈的线径小于等于0.5mm，能够减小体积，节省成本，同时提高磁通量的稳定性。

采用线径为0.48mm的感应线圈，在绕制时，直接将通过自动化设备将其绕制在线圈骨架上，由线圈骨架对其进行支撑，能够有效避免其发生变形等，同时由于设置有线圈骨架，因此，与现有技术相比，可采用线径较小的感应线圈，有效的节省成本，减小体积，进一步提高磁通量的稳定性。

在电路板6上设置有贴片电容61，贴片电容61紧贴电路板6，有效减少体积，使得风压传感器的整体结构更加紧凑，满足多种安装场景的需求。

现有技术中，大多将电路板设置于胶壳外部，因此，配合在电路板上设置有电容器，电容器体积较大，进一步的增加了风压传感器的体积，本示例中，电路板设置于安装腔体内，由于安装腔体内空间有限，同时，也为了进一步的缩小风压传感器的体积，此处选贴片电容，贴片电容紧贴电路板，缩小所需占用空间。

在一些实施例中，支撑组件4包括支撑片41、磁芯42和胶芯43；支撑片41与风压隔膜3连接，支撑片41上设置有安装部，磁芯42设于安装部上，磁芯42为中空状，胶芯43插设于磁芯42内部；胶芯43与无磁金属弹簧7抵接。

胶芯43与无磁金属弹簧7抵接，风压隔膜3与气盖1之间形成密闭的腔体，使气压变量转变为风压隔膜3的形变变量，用于传感器中的变量传递，线圈组件5与电路板构成LC震荡电路，当压力通过风压隔膜3传递到支撑片时，支撑片克服无磁金属弹簧7的弹力，推动磁芯42进行移动，从而改变线圈电感的L值，由线圈组件5与电路板6构成的LC震荡电路根据不同的L值产生不同的频率值，设置胶芯43一方面能够对磁芯42起到一定的支撑作用，使磁芯42的位移变量更趋近于线性表现，提高风压传感器的灵敏度与准确度，另一方面还能够对无磁金属弹簧7起到定位支撑作用，使无磁金属弹簧7在工作过程中不易发生位移，提高使用稳定性。

在一些实施例中，如图4和图5所示，风压隔膜3上设置有连接凸起31，支撑片41上设置有用于与连接凸起31相匹配的扣位孔411，设置连接凸起31与扣位孔411连接，使风压隔膜3与支撑片41之间扣合连接，提高风压隔膜3与支撑片41的连接稳定性。

具体的，连接凸起31的顶端为圆台状，连接凸起31的末端设置有扣位槽32；扣位孔411的边缘设置有用于与扣位槽32相匹配的限位凸筋412。

将顶端设置为圆台状，便于将连接凸起31与扣位孔411对准安装，以及将连接凸起31插入到扣位孔411内，在扣合到位后，限位凸筋412卡接在扣位槽32内，进一步提高风压隔膜3与支撑片41的连接稳定性。

在一些实施例中，如图6所示，胶芯43包括用于插设于磁芯42内部的插接部431和用于对无磁金属弹簧7进行限位的限位部432，插接部431用于使胶芯43与磁芯42之间的稳定连接，限位部432则能够对无磁金属弹簧7起到限位作用，防止无磁金属弹簧7在工作过程中发生位移，提高其使用稳定性。

其中，插接部431为圆柱状，插接部431的外表面设置有连接筋；限位部432为圆盆状，限位部432包括限位底面和沿限位底面边缘向上延伸的限位凸边，连接筋能够增加插接部431与磁芯42之间的连接稳定性，使胶芯43与磁芯42之间不易脱离，进而提高整体的使用稳定性；限位底面对于无磁金属弹簧7的X轴方向进行限位，限位凸边则用于对无磁金属弹簧7的Y轴方向进行限位，防止无磁金属弹簧7在工作过程中发生位移，提高其使用稳定性。

在一些实施例中，如图7所述，调节螺丝8内部设置有用于对无磁金属弹簧7进行限位的限位槽81，通过限位槽81的槽壁对无磁金属弹簧7起到限位作用，提高使用稳定性。

由于无磁金属弹簧的线径在0.35mm以上，相应的，其外径也相对较大，在现有技术中，通常设置凸起部对调节弹簧进行限位，即将调节弹簧的一端插设于凸起部上，而本示例中，是通过限位槽的槽壁对无磁金属弹簧进行限位，即无磁金属弹簧的外表面与槽壁接触或是与槽壁之间具有较小间隙，在风压传感器跌落或震动时，无磁金属弹簧不易脱落。

可以理解的，该一种结构紧凑型风压传感器，将风压隔膜的活动区域的直径缩小设置，或是增大无磁金属弹簧的线径大小，能够确保其检测精度，同时也能够有效的缩小风压传感器的体积，使其结构更加紧凑。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种结构紧凑型风压传感器，其特征在于，包括气盖(1)和与气盖(1)配合连接的胶壳(2)，所述气盖(1)与胶壳(2)之间形成一安装腔体，所述安装腔体内设置有风压隔膜(3)，所述风压隔膜(3)将安装腔体分成正压腔和负压腔；

所述安装腔体内还设置有支撑组件(4)、线圈组件(5)、电路板(6)和无磁金属弹簧(7)；

所述支撑组件(4)与风压隔膜(3)固定连接，所述线圈组件(5)套设于支撑组件(4)的外部，所述电路板(6)与线圈组件(5)连接；

所述胶壳(2)上设置有调节螺丝(8)；

所述无磁金属弹簧(7)依次穿过电路板(6)和线圈组件(5)，无磁金属弹簧(7)的一端与支撑组件(4)连接，无磁金属弹簧(7)的另一端与调节螺丝抵接；

所述风压隔膜(3)的活动区域的直径小于等于50mm或无磁金属弹簧(7)的线径大于等于0.35mm。

2.根据权利要求1所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述线圈组件(5)包括线圈骨架(51)，所述线圈骨架(51)上绕设有感应线圈，线圈骨架(51)上还插设有焊接针(52)。

3.根据权利要求2所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述感应线圈的线径小于等于0.5mm。

4.根据权利要求1所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述电路板(6)上设置有贴片电容(61)。

5.根据权利要求1所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述支撑组件(4)包括支撑片(41)、磁芯(42)和胶芯(43)；

所述支撑片(41)与风压隔膜(3)连接，支撑片(41)上设置有安装部，磁芯(42)设于安装部上，所述磁芯(42)为中空状，所述胶芯(43)插设于磁芯(42)内部；

所述胶芯(43)与无磁金属弹簧(7)抵接。

6.根据权利要求5所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述风压隔膜(3)上设置有连接凸起(31)，所述支撑片(41)上设置有用于与连接凸起(31)相匹配的扣位孔(411)。

7.根据权利要求6所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述连接凸起(31)的顶端为圆台状，连接凸起(31)的末端设置有扣位槽(32)；

所述扣位孔(411)的边缘设置有用于与扣位槽(32)相匹配的限位凸筋(412)。

8.根据权利要求5所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述胶芯(43)包括用于插设于磁芯(42)内部的插接部(431)和用于对无磁金属弹簧(7)进行限位的限位部(432)。

9.根据权利要求8所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述插接部(431)为圆柱状，插接部(431)的外表面设置有连接筋；

所述限位部(432)为圆盆状，限位部(432)包括限位底面和沿限位底面边缘向上延伸的限位凸边。

10.根据权利要求1所述的结构紧凑型风压传感器，其特征在于，所述调节螺丝(8)内部设置有用于对无磁金属弹簧(7)进行限位的限位槽(81)。

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