CN201273820Y - 一种光电式微压传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光电式微压传感器，包括光电式传感器组件、压力传感组件，压力传感组件包括第一壳体和压力感知件。光电式传感器组件包括第二壳体、控制电路、光发射管和光接收管和光量控制件，光发射管和光接收管与控制电路电连接。第一壳体与第二壳体连接。压力感知件与光量控制件连接，由压力感知件的移动带动光量控制件的移动。本实用新型将现有压力传感器与光电式传感器相结合，利用波纹膜的移动带动光量控制件移动，从而产生光量的变化，实现微压的测量。可在低压力时根据微压差变化工作，防止电场、磁场、加速度、声音等干扰，具有极高的灵敏度和抗干扰性能，解决了传统的各种微压传感器在高灵敏度时抗干扰能力低的问题。

Description

一种光电式微压传感器

技术领域

本实用新型涉及一种压力传感器，特别涉及一种光电式微压传感器。

背景技术

目前，传感器已经普遍使用，它的应用使电器控制更加准确、更加自动和智能化。传感器的种类也是多种多样，根据不同的使用需要应用于不同的领域中。而压力传感器则是工业实践中最为常用的一种传感器。技术方案、种类也更加多样。目前的压力传感器中，主要有电容式压力传感器、压电式压力传感器、应变式压力传感器和压阻式压力传感器等。这些压力传感器在测量气体和液体压力中得到很好的应用。但在一些需要测量微压的情况下，这些传感器都存在一些不足。如灵敏度不够、抗干扰性能差、测量精度低等。电场、磁场、加速度、声音、温度等因素都会干扰到这些压力传感器的灵敏度。特别是在以一些需要微压传感器的电子设备上，如呼吸机、电子烟等，这些缺点尤为突出。

而在传感器的其他种类中，光电传感器由于其光电测量时不与被测对象直接接触，光束的质量又近似为零，在测量中不存在摩擦和对被测对象几乎不施加压力等因素。因此在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性、精度更高，测量也更准确。目前，如何将光电式传感器应用于压力传感器中，使光电传感器的一些特性满足压力传感器测量微压时的要求，成为一个有待解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述现有中的问题，本实用新型提供一种光电式微压传感器。将现有传统的压力传感器与光电式传感器相结合，利用压力传感器中波纹膜的移动带动光电式传感器中光量控制件移动，从而产生光量的变化，实现微压的测量。可在低压力时根据微压差变化工作，可防止电场、磁场、加速度、声音等干扰，具有极高的灵敏度，同时又拥有极高的抗干扰性能，解决了传统的各种微压传感器在高灵敏度时抗干扰能力低的问题。应用于呼吸机、电子烟等设备上效果明显。

本实用新型采用的主要技术方案为：一种光电式微压传感器，包括光电式传感器组件、压力传感组件，所述压力传感组件包括第一壳体、位于所述第一壳体内并可感知压力而移动的压力感知件；所述光电式传感器组件包括第二壳体、控制电路、位于所述第二壳体内并间隔分布的光发射管和光接收管、以及通过自身的移动来控制所述光接收管接收光发射管发出的光量多少的光量控制件，所述光发射管和光接收管与所述控制电路电连接，所述控制电路的输出端与电器电路连接；所述第一壳体与第二壳体连接；所述压力感知件与光量控制件连接，由所述压力感知件的移动带动光量控制件的移动。

本实用新型还采用如下附属技术方案：所述第一壳体的一端为敞口，另一端开有通口；

所述压力感知件为波纹膜，所述波纹膜固定于所述第一壳体与第二壳体的连接处，中部与所述光量控制件连接；

所述波纹膜为环形或波纹形波纹膜，其截面为两个半圆形拱起，所述两个半圆形拱起之间的衔接部连接所述光量控制件；

所述第二壳体包括相互连接的电路板、容置罩和连接壳体，所述控制电路为MCU模块电路，所述MCU模块电路位于所述电路板上，所述光发射管和光接收管位于所述容置罩内，所述连接壳体与所述第一壳体连接，所述波纹膜固定于所述第一壳体与连接壳体的连接处；

所述容置罩内设有两个腔室，所述光发射管和光接收管分别位于两个腔室内，所述两个腔室的通口由可移动的所述光量控制件盖合或开启；

所述两个腔室的内壁以及光量控制件的内壁镀有反光层或采用反光材料制成；

所述连接壳体的端面上设有2至4个凸起，所述容置罩的侧壁上设有与所述凸起相配合的2至4个倾斜的旋转斜面，所述凸起和旋转斜面相配合连接；

所述容置罩内设有两个腔室，所述光发射管和光接收管分别位于两个腔室内，所述两个腔室之间开有凹槽，所述凹槽与两个腔室之间开有通孔，所述两个腔室之间由可移动的所述光量控制件隔断或联通，所述光量控制件的侧壁采用遮光材料制成；

所述光发射管为发光二极管、或激光二极管、红外线发光二极管、紫外线发光二极管；所述光接收管为光电二极管、或光电三极管、或光敏电阻；所述MCU模块电路可进行开关量输出或模拟量输出，并工作在脉冲扫描状态。

采用本实用新型带来的有益效果：(1)本实用新型的微压传感器将现有传统的压力传感器与光电式传感器相结合，利用压力传感器中波纹膜的移动带动光电式传感器中光量控制件移动，从而产生光量的变化，由MCU电路输出电信号，实现微压的测量控制。(2)可在低压力时根据微压差变化工作，光电式传感器可防止电场、磁场、加速度、声音等干扰，具有极高的灵敏度，同时又拥有极高的抗干扰性能，解决了传统的各种微压传感器在高灵敏度时抗干扰能力低的问题。应用于呼吸机、电子烟等产品中，效果更加突出。(3)本实用新型很好的将压力传感器与光电传感器相结合，结构巧妙，体积小。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中的光电式微压传感器的结构剖视图；

图2为本实用新型第一实施例中的光电式微压传感器各零件剖视图；

图3为本实用新型第一实施例中的光电式微压传感器的部件拆分图；

图4为本实用新型第一实施例中容置罩的立体结构图，示出容置罩中旋转斜面的结构；

图5为本实用新型第二实施例中的光电式微压传感器的结构剖视图；

图6为本实用新型第二实施例中的光电式微压传感器各零件剖视图；

图7为本实用新型第二实施例中的光电式微压传感器的部件拆分图；

图8为本实用新型第一实施例及第二实施例中的MCU与光电器件的信号控制关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详述：

本实用新型给出了一种光电式微压传感器，包括光电式传感器组件、压力传感组件，压力传感组件包括第一壳体1、位于第一壳体1内并可感知压力而移动的压力感知件2。光电式传感器组件包括第二壳体、控制电路、位于第二壳体内并间隔分布的光发射管4和光接收管5、以及通过自身的移动来控制光接收管5接收光发射管4发出的光量多少的光量控制件3，光发射管4和光接收管5与控制电路电连接，控制电路的输出端与电器电路连接。第一壳体1与第二壳体连接。压力感知件2与光量控制件3连接，由压力感知件2的移动带动光量控制件3的移动。

如图1至图4及图8所示，为本实用新型基于上述方案提供的第一具体实施例。

在该方案中，第一壳体1的一端为敞口，另一端开有通口11。压力感知件2为波纹膜，波纹膜固定于第一壳体1与第二壳体连接处，中部与光量控制件3连接。波纹膜2为环形或波纹形波纹膜，中部与光量控制件3相连接。

如图2、图3所示，第二壳体包括相互连接的电路板6、容置罩7和连接壳体8，控制电路为MCU模块电路，MCU模块电路位于电路板6上。其中，MCU模块电路的型号为mc908qt2a、em78p153、pic12f675等8脚封装芯片，用脉冲扫描供电方式大幅度降低功耗。

在容置罩7内设有两个腔室71，光发射管4和光接收管5分别位于两个腔室71内，两个腔室71的通口由可移动的光量控制件3盖合或开启。两个腔室71的内壁以及光量控制件3的内壁镀有反光层或采用反光材料制成。连接壳体8与第一壳体1连接，波纹膜2的两端固定于第一壳体1与连接壳体8的连接处。

如图2、图3、图4所示，连接壳体8的端面上设有2到4个凸起81，容置罩7的侧壁上开有与凸起81相配合的倾斜的旋转斜面73，凸起81和旋转斜面73相配合连接。

连接壳体8通过凸起81与容置罩7上的旋转斜面73相连接。当连接壳体8与容置罩7连接时可以沿着旋转斜面73旋转至不同的角度，改变了光的反射量，从而可精密调节灵敏度。凸起81与旋转斜面73连接可通过瞬粘剂粘结，以保证产品的一致性。

当本实施例提供的光电式微压传感器置于气体负压差环境时，波纹膜2向右移动并带动与其连接的光量控制件3移动，从而开启容置罩7内两个腔室71的通口，此时腔室71内的光发射管4发出的光线被光量控制件3反射至位于另一腔室71内的光接收管5，光接收管5的阻抗变化输入到MCU模块电路中作信号处理，同时MCU模块电路输出用于启动下一级执行电路的电信号给电器电路中。

如图5至图7及图8所示，为本实用新型提供的第二实施例。

在该方案中，压力传感组件部分的结构与第一实施例中的相同，这里不再赘述。不同之处主要在于容置罩7的内部结构及光量控制件3的配合关系上。

如图5、图6所示，第二壳体包括相互连接的电路板6、容置罩7和连接壳体8，控制电路为MCU模块电路，MCU模块电路位于电路板6上，光发射管4和光接收管5位于容置罩7内，连接壳体8与第一壳体1连接，波纹膜2固定于第一壳体1与连接壳体8的连接处。

如图5、图6所示，容置罩7内设有两个腔室72，光发射管4和光接收管5分别位于两个腔室72内，两个腔室72之间由可移动的光量控制件3隔断或联通。在两个腔室72的内壁上均开有一个通孔75，并在两个腔室72之间设有一个可供光量控制件3移动的凹槽74，光量控制件3即是通过在凹槽74内移动来隔断或联通两个通孔75来实现两个腔室72的隔断或联通。

在本实施例中，光量控制件3采用遮光材料制成。其起到的目的是在光量控制件3隔断两个通孔75时，将光发射管4发出的光遮挡。

当本实施例提供的光电式微压传感器置于气体负压差环境时，波纹膜2向右移动并带动与其连接的光量控制件3在凹槽74内移动，此时两个腔室72上的通孔75不被光量控制件9所遮挡，光发射管4所发出的光线被接光收管5所接收，光接收管5的阻抗变化输入到MCU模块电路作信号处理，同时MCU模块电路输出用于启动下一级执行电路的电信号给电器电路中。

本实施例可以采用前述第一实施例中的容置罩7和连接壳体8的结构和连接关系，通过调节容置罩7和连接壳体8连接位置来调节光量控制件3的遮挡量。或用激光束定量切断光量控制件3的方式实现灵敏度的调节。

在上面所给出的两个实施例中，光发射管4为发光二极管、或激光二极管、红外线发光二极管、紫外线发光二极管；光接收管5为光电二极管、或光电三极管、或光敏电阻。MCU模块电路可进行开关量输出或模拟量输出，并工作在脉冲扫描状态。该脉冲扫描状态下，MCU模块电路以极低功耗工作。

本实用新型提供的光电式微压传感器可用于呼吸机和电子香烟等产品中。该光电式微压传感器能根据人的正常呼吸或吸烟动作中的气体压强变化，提供可靠的模拟信号输入给MCU模块电路。

Claims (10)

1、一种光电式微压传感器，包括光电式传感器组件、压力传感组件，其特征在于：

所述压力传感组件包括第一壳体(1)、位于所述第一壳体(1)内并可感知压力而移动的压力感知件(2)；

所述光电式传感器组件包括第二壳体、控制电路、位于所述第二壳体内并间隔分布的光发射管(4)和光接收管(5)、以及通过自身的移动来控制所述光接收管(5)接收光发射管(4)发出的光量多少的光量控制件(3)，所述光发射管(4)和光接收管(5)与所述控制电路电连接，所述控制电路的输出端与电器电路连接；

所述第一壳体(1)与第二壳体连接；

所述压力感知件(2)与光量控制件(3)连接，由所述压力感知件(2)的移动带动光量控制件(3)的移动。

2、根据权利要求1所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述第一壳体(1)的一端为敞口，另一端开有通口(11)。

3、根据权利要求2所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述压力感知件(2)为波纹膜，所述波纹膜固定于所述第一壳体(1)与第二壳体的连接处，中部与所述光量控制件(3)连接。

4、根据权利要求3所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述波纹膜(2)为环形或波纹形波纹膜，其截面为两个半圆形拱起，所述两个半圆形拱起之间的衔接部连接所述光量控制件(3)。

5、根据权利要求3或4所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述第二壳体包括相互连接的电路板(6)、容置罩(7)和连接壳体(8)，所述控制电路为MCU模块电路，所述MCU模块电路位于所述电路板(6)上，所述光发射管(4)和光接收管(5)位于所述容置罩(7)内，所述连接壳体(8)与所述第一壳体(1)连接，所述波纹膜(2)固定于所述第一壳体(1)与连接壳体(8)的连接处。

6、根据权利要求5所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述容置罩(7)内设有两个腔室(71)，所述光发射管(4)和光接收管(5)分别位于两个腔室(71)内，所述两个腔室(71)的通口由可移动的所述光量控制件(3)盖合或开启。

7、根据权利要求6所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述两个腔室(71)的内壁以及光量控制件(3)的内壁镀有反光层或采用反光材料制成。

8、根据权利要求7所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述连接壳体(8)的端面上设有2至4个凸起(81)，所述容置罩(7)的侧壁上设有与所述凸起(81)相配合的2至4个倾斜的旋转斜面(73)，所述凸起(81)和旋转斜面(73)相配合连接。

9、根据权利要求5所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述容置罩(7)内设有两个腔室(72)，所述光发射管(4)和光接收管(5)分别位于两个腔室(72)内，所述两个腔室(72)之间开有凹槽(74)，所述凹槽(74)与两个腔室(72)之间开有通孔(75)，所述两个腔室(72)之间由可移动的所述光量控制件(3)隔断或联通，所述光量控制件(3)采用遮光材料制成。

10、根据权利要求1所述的一种光电式微压传感器，其特征在于：所述光发射管(4)为发光二极管、或激光二极管、红外线发光二极管、紫外线发光二极管；所述光接收管(5)为光电二极管、或光电三极管、或光敏电阻；所述MCU模块电路可进行开关量输出或模拟量输出，并工作在脉冲扫描状态。

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