CN1932460A - 静电电容型压力传感器和应用此传感器的血压计 - Google Patents

静电电容型压力传感器和应用此传感器的血压计 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种静电电容型压力传感器的制作方法，一是采用导体制作基座组件，将气嘴、基座和可动电极接线柱集成为一体，二是在印刷电路板的铜箔上制作所需形状的固定电极。本发明提供了一种零件数少、组装工序简单的静电电容型压力传感器的制作方法，提高传感器的制造精度及传感器的可靠性，降低传感器的制造成本。本发明还公开了采用上述方法制作的静电电容型压力传感器及采用该静电电容型压力传感器制作的电子血压计。

Description

静电电容型压力传感器和应用此传感器的血压计
【技术领域】
本发明涉及一种静电电容型压力传感器及应用此传感器的血压计。
【技术背景】
目前使用于电子血压计的压力传感器分为两类，一类是半导体硅压力传感器，另一类是静电电容型压力传感器。
典型的静电电容型压力传感器，如日本发明专利：静电电容型压力传感器的制造方法，特开平6-307959，如图1，图2所示。此发明提出的静电电容型压力传感器的构造如下：基座10，固定于基座的五金气嘴11，固定于基座的波纹板12，与固定电极板大致平行放置的且焊接(焊锡13)于波纹板的可动电极板14，焊接于基座且与可动电极板有电气连接的可动电极板接线柱18，为了与可动电极板保持一定距离而通过垫圈16，固定柱17，固定环17a，固定于基座的固定电极板15，与固定电极板有电气连接的固定电极接线柱19。
此发明的静电电容型压力传感器由除焊锡之外的16个零件组成，当然，还需相当复杂的组装工序。其缺点除制造成本高之外，由于其构成零件数有16件之多，任何一个零件的加工误差、组装误差都可能导致传感器固定电极与可动电极之平行度、距离的误差，影响传感器的线性，从而影响传感器的精度，零件数过多还将降低传感器的可靠性。而恰恰零件的加工误差、组装误差、组装时对加工误差的累积等等都是不可避免的。从而影响到电子血压计的成本、精度及可靠性。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种零件数少、组装工序简单的静电电容型压力传感器及其制作方法，以提高传感器的制造精度及传感器的可靠性，降低传感器的制造成本。
进一步地，本发明的另一目的在于提供一种应用此发明的静电电容型压力传感器的高精度、高可靠性、低成本的血压计。
实现上述目的的技术方案：
一种静电电容型压力传感器的制作方法，包括如下步骤：
步骤一：采用导体制作基座，且在基座上向外延伸出气嘴和可动电极接线柱；
步骤二：将压强变化时能够产生形变的弹性体固定在基座上，并使弹性体与基座之间形成一个密闭的气室，所述气室与气嘴相通；
步骤三：在所述弹性体上再固定可动电极，所述可动电极与可动电极接线柱电性连接；
步骤四：在印刷电路板的铜箔上制作所需形状的固定电极；
步骤五：在固定电极周围的印刷电路板上设置安装孔，可动电极接线柱201a插入印刷电路板上的可动电极接线柱安装孔内固定，可动电极正对印刷电路板上的固定电极且平行设置，使其当通过气嘴进入密闭的气室内的压强变化时迫使弹性体变形改变可动电极与固定电极之间的间距，从而改变传感器的静电电容。
采用单独的固定电极代替步骤四。
一种静电电容型压力传感器，包括气嘴201c、基座201b、受压强变化而产生变形的弹性体202、可动电极203、可动电极接线柱201a，所述弹性体202与基座201b固定并与基座201b形成一个密闭的气室20a，密闭的气室20a与气嘴201c相通，可动电极203与弹性体202固定连接，所述可动电极接线柱201a与可动电极203电性连接，其特征在于：所述基座201b是导体，所述气嘴201c是从所述基座201b的中部整体延伸而成，所述可动电极接线柱201a是从基座201b上整体延伸而成，气嘴201c、基座201b和可动电极接线柱201a为一整体。
还包括设置有可动电极接线柱安装孔21b的印刷电路板21和由印刷电路板21上的铜箔制成的固定电极21a，所述可动电极接线柱201a插入印刷电路板21上的可动电极接线柱安装孔21b内固定，并使可动电极203正对印刷电路板21上的固定电极21a平行设置，使其当通过气嘴201c进入密闭的气室20a内的压强变化时迫使弹性体变形改变可动电极203与固定电极21a之间的间距，从而改变传感器的静电电容值
所述弹性体是导体波纹板202，可动电极203、波纹板202、气嘴201c、基座201b和可动电极接线柱201a同时构成电路和气路的通路。
所述气嘴201c的进入密闭气室20a的进气口是一个渐进扩大平滑过渡的喇叭口。
一种电子血压计，包括气囊30、压力传感器和微处理器32，压力传感器包括包括气嘴201c、基座201b、受压强变化而产生变形的弹性体202、可动电极203、可动电极接线柱201a和印刷电路板21，所述弹性体与基座201b固定并与基座201b形成一个密闭的气室20a，气嘴201c的顶端与气囊30相通，气嘴201c的底端与密闭的气室20a相通，可动电极203与弹性体固定连接，可动电极接线柱201a与可动电极203电性连接，其特征在于：所述基座201b是导体，所述气嘴201c是从所述基座201b的中部整体延伸而成，所述可动电极接线柱201a是从基座201b上整体延伸而成，气嘴201c、基座201b和可动电极接线柱201a为一整体，所述印刷电路板21上设置有由印刷电路板21上的铜箔制成的固定电极21a和可动电极接线柱安装孔21b，可动电极接线柱201a插入印刷电路板21上的可动电极接线柱安装孔21b内固定，通过可动电极203与固定电极21a检测到的因气体压力变化所产生的静电电容信号输入微处理器32。
采用上述技术方案，本发明的有益技术效果在于：1.零件数可以减少到3件：基座组件、波纹板和可动电极，组装工序得到了极大的简化，极大地降低了成本。2.气嘴、基座和可动电极接线柱采用导体整体加工为一体(采用浇铸或冲压或机械切削等方法)，结构更紧密，精度更高，大大提高了传感器的可靠性。3、采用导体制作的基座组件和波纹板，使可动电极、波纹板、气嘴、基座和可动电极接线柱同时构成电路和气路的通路。4、由印刷电路板上的铜箔制成固定电极，设计方法巧妙、结构新颖。5、由于可变静电电容的固定电极直接设计在印刷电路板上，可动电极通过可动电极接线柱连接印刷电路板，因此，传感器与印刷电路板具有直接、稳固的电路和气路通路，无需额外导体连接，血压计的电路即可直接使用。6、气嘴进入密闭气室的进气口采用渐进扩大平滑过渡的喇叭口，能使气路更加流畅，检测精度更高。
本发明为电子血压计提供了一个结构简单、可靠性高、精度高的传感器。
下面结合附图对本发明的静电电容型压力传感器作进一步的详细描述。
【附图说明】
图1是日本发明专利特开平6-307959，一种静电电容型压力传感器的制造方法的附图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明一种气嘴、基座和可动电极接线柱加工为一体的基座组件立体图。
图4是本发明静电电容型压力传感器的传感器组件装配结构图。
图5是图4的立体分解图。
图6是本发明静电电容型压力传感器的装配结构图。
图7是本发明静电电容型压力传感器的装配过程分解图。
图8是使用本发明静电电容型压力传感器的电子血压计结构框图。
其中个零件的标号说明如下：传感器组件20，基座组件201，可动电极接线柱201a，基座201b，气嘴201c，波纹板202，可动电极203，印刷电路板21，固定电极21a，传感器组件安装孔21b。
【具体实施方法】
实施例一、一种静电电容型压力传感器，参照图3-7，包括传感器组件20和印刷电路板21，传感器组件20包括基座组件201、受压强变化而产生变形的弹性体202和可动电极203，弹性体202采用导体制作的波纹板。
参照图3-5，基座组件201是一个集气嘴201c、基座201b、可动电极接线柱201a为一体的五金零件，气嘴201c和可动电极接线柱201a从基座上向外延伸而成。波纹板202焊接固定于基座201b，可动电极203又焊接固定于波纹板202，由基座201b与波纹板202形成一个密闭气室20a，气嘴201c的进入密闭气室20a的进气口是一个渐进扩大平滑过渡的喇叭口。
进一步参照图6，印刷电路板21上设置固定电极21a和可动电极接线柱安装孔21b，将基座组件201上的与可动电极203电连接的可动电极接线柱201a插入印刷电路板21上的安装孔21b内焊接固定，并使可动电极203与印刷电路板21上的固定电极21a保持平行，传感器组件20上的可动电极203与印刷电路板上的固定电极21b即构成一可变静电电容，从而构成一静电电容型压力传感器。
上述静电电容型压力传感器的制作方法，包括如下步骤：
步骤一：通过浇铸或冲压或机械切削的方法将导体加工成集气嘴201c、基座201b、可动电极接线柱201a为一体的基座组件201，且；
步骤二：将波纹板202固定在基座201b上，并使波纹板202与基座之间形成一个密闭的气室，所述气室与气嘴相通；
步骤三：在所述波纹板202上再固定可动电极203，所述可动电极203与可动电极接线柱201a电性连接；
步骤四：在印刷电路板21的铜箔上制作所需形状的固定电极21a；
步骤五：在固定电极21a周围的印刷电路板21上设置安装孔21b，可动电极接线柱201a插入印刷电路板21上的可动电极接线柱安装孔21b内焊接固定，可动电极203正对印刷电路板21上的固定电极21a且平行设置，使其当通过气嘴进入密闭的气室内的压强变化时迫使波纹板202变形改变可动电极203与固定电极21a之间的间距，从而改变传感器的静电电容。
根据需要，也可采用单独的固定电极代替步骤四中由印刷电路板21的铜箔制作的固定电极21a。
实施例二、一种电子血压计，参照图3-8，包括气囊30、压力传感器31、加压泵34、闭气减压阀35、电池38、电压检测电路37、稳压电路36、微处理器32、显示器33和开关39。其中，气囊30、加压泵34、闭气减压阀35、电池38、电压检测电路37、稳压电路36、微处理器32、显示器33和开关39为现有电子血压计的公知成熟技术，压力传感器采用参照图3-7所示的静电电容型压力传感器结构，其中印刷电路板21是血压计主电路板。气嘴201c的顶端与气囊30相通，通过可动电极203与固定电极21a检测到的因气体压力变化所产生的静电电容信号经可动电极接线柱21a和与固定电极21a相连接的印刷电路板21输入微处理器32。

Claims (10)

1.一种静电电容型压力传感器的制作方法，包括如下步骤：
步骤一：采用导体制作基座，且在基座上向外延伸出气嘴和可动电极接线柱，从而形成一体化的基座组件；
步骤二：将压强变化时能够产生形变的弹性体固定在基座上，并使弹性体与基间形成一个密闭的气室，所述气室与气嘴相通；
步骤三：在所述弹性体上再固定可动电极，所述可动电极与可动电极接线柱电性连接；
步骤四：在印刷电路板的铜箔上制作所需形状的固定电极；
步骤五：在固定电极周围的印刷电路板上设置安装孔，可动电极接线柱插入印刷电路板上的可动电极接线柱安装孔内固定，可动电极正对印刷电路板上的固定电极且平行设置，使其当通过气嘴进入密闭的气室内的压强变化时迫使弹性体变形改变可动电极与固定电极之间的间距，从而改变传感器的静电电容。
2.如权利要求1所述的静电电容型压力传感器的制作方法，其特征在于：采用单独的固定电极代替步骤四。
3.如权利要求1所述的静电电容型压力传感器的制作方法，其特征在于：所述气嘴的进入密闭气室的进气口是一个渐进扩大平滑过渡的喇叭口。
4.如权利要求1-3任意一项所述的静电电容型压力传感器的制作方法，其特征在于：弹性体是采用导体制作的波纹板，使可动电极、波纹板、气嘴、基座和可动电极接线柱同时构成电路和气路的通路。
5.一种静电电容型压力传感器，包括气嘴(201c)、基座(201b)、受压强变化而产生变形的弹性体(202)、可动电极(203)、可动电极接线柱(201a)，所述弹性体与基座(201b)固定并与基座(201b)形成一个密闭的气室(20a)，密闭的气室(20a)与气嘴(201c)相通，可动电极(203)与弹性体(202)固定连接，所述可动电极接线柱(201a)与可动电极(203)电性连接，其特征在于：所述基座(201b)是导体，所述气嘴(201c)是从所述基座(201b)的中部整体延伸而成，所述可动电极接线柱(201a)是从基座(201b)上整体延伸而成，气嘴(201c)、基座(201b)和可动电极接线柱(201a)为一整体。
6.如权利要求5所述的静电电容型压力传感器，其特征在于：还包括设置有可动电极接线柱安装孔(21b)的印刷电路板(21)和在印刷电路板(21)的铜箔上制成的固定电极(21a)，所述可动电极接线柱(201a)插入印刷电路板(21)上的可动电极接线柱安装孔(21b)内固定，并使可动电极(203)正对印刷电路板(21)上的固定电极(21a)平行设置，使其当通过气嘴(201c)进入密闭的气室(20a)内的压强变化时迫使弹性体变形改变可动电极(203)与固定电极(21a)之间的间距，从而改变传感器的静电电容值。
7.如权利要求5或6所述的静电电容型压力传感器，其特征在于：所述弹性体是导体波纹板(202)，可动电极(203)、波纹板(202)、气嘴(201c)、基座(201b)和可动电极接线柱(201a)同时构成电路和气路的通路。
8.如权利要求5或6所述的静电电容型压力传感器，其特征在于：所述气嘴(201c)的进入密闭气室(20a)的进气口是一个渐进扩大平滑过渡的喇叭口。
9.一种电子血压计，包括气囊(30)、压力传感器和微处理器(32)，压力传感器包括包括气嘴(201c)、基座(201b)、受压强变化而产生变形的弹性体(202)、可动电极(203)、可动电极接线柱(201a)和印刷电路板(21)，所述弹性体(202)与基座(201b)固定并与基座(201b)形成一个密闭的气室(20a)，气嘴(201c)的顶端与气囊(30)相通，气嘴(201c)的底端与密闭的气室(20a)相通，可动电极(203)与弹性体(202)固定连接，可动电极接线柱(201a)与可动电极(203)电性连接，其特征在于：所述基座(201b)是导体，所述气嘴(201c)是从所述基座(201b)的中部整体延伸而成，所述可动电极接线柱(201a)是从基座(201b)上整体延伸而成，气嘴(201c)、基座(201b)和可动电极接线柱(201a)为一整体，所述印刷电路板(21)上设置有由印刷电路板(21)的铜箔制成的固定电极(21a)和可动电极接线柱安装孔(21b)，可动电极接线柱(201a)插入印刷电路板(21)上的可动电极接线柱安装孔(21b)内固定，通过可动电极(203)与固定电极(21a)检测到的静电电容信号输入微处理器(32)。
10.如权利要求9所述的电子血压计，其特征在于：弹性体是采用导体制作的波纹板，所述气嘴(201c)的进入密闭气室(20a)的进气口是一个渐进扩大平滑过渡的喇叭口。
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Country of ref document: HK

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Shenzhen Kingyield Technology Co., Ltd.

Assignor: Zhang Nianping

Contract fulfillment period: 2009.12.16 to 2016.12.15 contract change

Contract record no.: 2010440000001

Denomination of invention: Electrostatic capacity type pressure sensor and sphygmomanometer with the same sensor

Granted publication date: 20090923

License type: Exclusive license

Record date: 20091225

LIC Patent licence contract for exploitation submitted for record

Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.12.16 TO 2016.12.15; CHANGE OF CONTRACT

Name of requester: SHENZHEN CITY KINGYIELD TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20091225

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHENZHEN KINGYIELD TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: ZHANG NIANPING

Effective date: 20101022

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 518101 17A09, BUILDING 6, YUJINGTAI, BAOCHENG ZONE 4, BAOAN DISTRICT, SHENZHEN CITY, GUANGDONG PROVINCE TO: 518103 BUILDING C1-C2, ZONE C, FUHAI INDUSTRIAL DISTRICT, FUYONG STREET, BAOAN DISTRICT, SHENZHEN CITY, GUANGDONG PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20101022

Address after: 518103 Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Fuyong Street Fuhai Industrial Zone C building C1-C2

Patentee after: Shenzhen Kingyield Technology Co., Ltd.

Address before: 518101 Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Boseong 4 scenic Taiwan 6 17A09

Patentee before: Zhang Nianping

C56 Change in the name or address of the patentee
CP03 Change of name, title or address

Address after: 518103 Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Fuyong Street Fuhai Fuhai Avenue Industrial Park area C building C2

Patentee after: Shenzhen gold hundred million Supreme Being's armarium limited companies

Address before: 518103 Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Fuyong Street Fuhai Industrial Zone C building C1-C2

Patentee before: Shenzhen Kingyield Technology Co., Ltd.

CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: Baoan District Fuyong street Shenzhen city Guangdong province 518103 ten Wai Road, industrial park building A5

Patentee after: Shenzhen gold hundred million Supreme Being's armarium limited companies

Address before: 518103 Guangdong city of Shenzhen province Baoan District Fuyong Street Fuhai Fuhai Avenue Industrial Park area C building C2

Patentee before: Shenzhen gold hundred million Supreme Being's armarium limited companies

CP02 Change in the address of a patent holder