CN201859032U - 电容式压力传感器和带有电容式压力传感器的电压力锅 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于压力检测的电容式压力传感器，包括由至少一个下电极板、与之相对应的上电极板组成的电容以及与这个电容连接的电容检测电路，下电极板可沿垂直于极板的方向产生形变或位移，使得电容值发生变化，所述的电容检测电路通过对电容值的测量反映压力值。本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：测量精度更高，能实时反映压力的变化，结构简单、加工方便且通用性好。
Description
技术领域
本实用新型属于厨房用电器技术领域，具体来说，涉及一种电容式压力传感器和带有电容式压力传感器的电压力锅。
背景技术
随着家电产品的设计制造水平和用户需求的不断提高，在越来越多的场合需要对各种变化的物理量进行测量、控制及响应。对于压力的检测与控制就是其中的一种，例如在电压力锅的产品上的压力控制方案，就涉及到压力的检测与控制。目前家电产品的压力控制还是通过对温度的检测，通过温度和压力的对应关系来来判断压力，再进行压力控制，这样的做法是因为采用热敏电阻测量温度成本低，从技术应用和产品结构设计上都比较容易实现，但是同时也带来了压力的控制精度不够，也会降低响应速度，降低产品的整体性能。在环境为25度，1个标准大气压下测得温度与压力有一定的对应关系：当水温超过100度，温度每增加一度，压力增加5KPa，100度对应的压力为0KPa，101度对应的压力为5KPa，以此类推。另外在高原环境下利用温度间接测压会有一个很更大的误差，在高原由于气压低，液体沸点发生变化，这时候用温度就很难反映压力了，这个整个控制系统带来巨大难题。采用压力传感器直接感测压力，在测量精度、控制效果和响应速度上就能得到很大的提升，同时很好的解决高原环境下的气压测量遇到的难题。
压力传感器的设计方法主要包含压阻式、压电式、电容式、电位计式、应变片式，其中由于电容式压力传感器具有高灵敏度，以及不易受环境影响的优势，在市场上已逐渐受到关注。如申请号为200710153849.2的专利申请文件中公开了一种带有电容式压力传感器的电压力锅，主要包括锅体、密封盖、电加热元件及控制电路，其压力检测通过电容式压力传感器进行，解决了温度检测精度低的问题，但结构复杂，加工多有不便；另外，其电容极板连接有位移导杆，利用锅体的形变来推动位移导杆，从而使得电容随着锅体的压力形变而响应变化，这种做法最终还是间接的测量了锅内的压力，加工精度要求过高，不同材料的锅体在压力下的形变量和变化参数都是不一样的，需要针对不同材料或形状的锅体对传感器进行矫正参数，这样通用性也不强。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的问题，其目的在于提供一种用于压力检测的电容式压力传感器。为实现上述目的，本实用新型采用如下解决方案：
电容式压力传感器，包括由至少一个下电极板、与之相对应的上电极板组成的电容以及与这个电容连接的电容检测电路，下电极板可沿垂直于极板的方向产生形变或位移，使得电容值发生变化，所述的电容检测电路通过对电容值的测量反映压力值。
所述下电极板可以由金属膜片或者表面附着有导电物质的弹性体构成，所述的上电极板为印刷在PCB板的金属薄膜，或者为普通金属薄片，上下电极板之间有支撑凸缘支撑形成的电容腔室。
所述电容检测电路与所述电容组成振荡电路，所述振荡电路根据电容感应到压力的大小输出不同频率的电信号。作为另一优选方案，本电容式压力传感器还包括一个通气管，所述的通气管一端与下电极板相通，另一端与被测空间相通。
本实用新型的另一发明目的在于提供一种带有电容式压力传感器的电压力锅，它包括锅体、密封盖、电加热元件及控制电路，所述密封盖上设有电容式压力传感器，所述压力传感器包括由至少一个下电极板、与之相对应的上电极板组成的电容以及与这个电容连接的电容检测电路，下电极板可沿垂直于极板的方向产生形变或位移，使得电容值发生变化，所述的电容检测电路通过对电容值的测量反映压力值，所述压力锅还包括有一控制电路，所述振荡电路根据电容感应到压力的大小输出不同频率的电信号，所述控制电路根据检测到的电信号控制电加热元件进行加热或停止加热。
作为另一优选方案，所述电容式压力传感器还包括一个通气管，所述的通气管一端与下电极板相通，另一端与被测空间相通。
进一步，所述的电容检测电路包括控制芯片和电阻，电容检测电路与所述的电容振荡电路，电容检测电路的信号输出端与控制电路输入端相连。所述的振荡电路可以为RC振荡电路或者LC振荡电路。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：
（1）传感器直接伸入锅内，直接测量锅内气体压力，测量精度更高，能实时反映压力的变化。
（2）控制更加精准，整体提升产品的性能和控制效果。
（3）很好的解决高原环境气压检测遇到的难题。
（4）结构简单、加工方便且通用性好。
（5）通气管可以方便传感器的安装，另外还可以防止用户误碰撞损坏电容。
附图说明
图1为本实用新型的电容式压力传感器的结构示意图；
图2为本实用新型的控制电路框图；
图3为本实用新型其中一种电容检测电路图；
图4为本实用新型带有电容式压力传感器的电压力锅结构示意图；
图5为本实用新型实施例二电容式压力传感器的结构示意图；
图中，1-下电极板；2-支撑凸缘；3-上电极板；4-绝缘基板；5-电容检测电路；6-由下电极板和上电极板构成的可变电容；7-电容式压力传感器；8-锅体；9-控制电路；10-加热元件；11-通气管；12-密封盖。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细描述：
实施例一
参照图1至图3，本实用新型的电容式压力传感器包括至少一个下电极板1和与之相对应的上电极板3组成的电容以及与这个电容连接的电容检测电路5，下电极板1可沿垂直于极板的方向产生形变或位移，使得电容值发生变化，电容检测电路5通过对电容值的测量反映压力值，电容式压力传感器还包括绝缘基板4，绝缘基板4上方固接电容检测电路5，绝缘基板4下方固接上电极板3，上、下电极板之间设有支撑凸缘2，上、下电极板被支撑凸缘2隔开的空间形成电容腔室。对于上、下电极板的材质及方式，下电极板1可以为金属薄膜或为表面附着有导电物质的弹性橡胶膜，上电极板3为印刷在PCB板的金属薄膜，或者为普通金属薄片。
参照图3，本实施例中，电容检测电路5和可变电容6组成振荡电路，电容检测电路通过对电容的测量反映压力值，本电容检测电路包括电阻R1、R2和控制芯片IC1，控制芯片IC1为电容检测电路提供起振信号和最终的信号输出，本实施例的控制芯片采用555芯片，上、下电极板组成图中电容C1，控制芯片IC1的信号输出端与控制电路9的输入端相连，电容C1的电容值变化使得电容检测电路的输出信号发生改变即可测得被测压力值，压力值和输出的频率信号之间的对应关系可以通过试验测量得出，控制芯片IC1将电容检测电路反映出压力值的频率信号输送至控制电路9。
本实施例中的振荡电路也可以为由被测电容与其他电感、控制芯片组成的LC振荡电路。
实施例二
参照图5，本实施例与实施例一的不同之处在于：在实施例一的电容式压力传感器结构基础上，电容式压力传感器上还设有一通气管11，通气管11一端与下电极板1相通，另一端与被测空间相通，通气管的作用有两个：一是方便传感器的安装，另外还可以防止用户误碰撞损坏电容；另外，电容检测电路可以采用AD检测办法、单片机IO口检测法等检测电容值。
实施例三
参照图4，本实用新型的带有压力传感器的电压力锅采用实施例二的电容式压力传感器，包括锅体8、密封盖12、电加热元件10及控制电路9，密封盖12上设有电容式压力传感器7，电容式压力传感器7具体结构如图1所示，包括由下电极板1、与之相对应的上电极板3组成的电容6以及电容检测电路5，还包括绝缘基板4，绝缘基板4上方固接电容检测电路5，绝缘基板4下方固接上电极板3，上、下电极板之间设有支撑凸缘2，上、下电极板被支撑凸缘2隔开的空间形成电容腔室。电容式压力传感器7的通气管11伸入由锅体8和密封盖12形成的电加热腔室内。该通气管11一端与下电极板1相通，另一端与被测空间即电压力锅内空间相通。通气管的作用有两个：一是方便传感器的安装，另外还可以防止用户误碰撞损坏电容。下电极板1随着电加热腔室内压力变化相对上电极板3发生变形或位移以反映压力变化。参照图2，电压力锅的电路结构包括控制电路9，控制电路9通过采集电容检测电路5检测到的信号控制电加热元件10，如根据由电容检测电路5检测的信号反映的压力值变化来增大或减小电加热功率或改变加热时间等。通过压力传感器的对压力的直接采样，比对锅体8进行温度采样，然后根据温度与压力的对应关系来检测压力的办法，更加准确、实时，更好的提升控制精度，提升产品的整体性能。
Claims (9)
1.电容式压力传感器，包括由至少一个下电极板、与之相对应的上电极板组成的电容以及与这个电容连接的电容检测电路，其特征在于：下电极板可沿垂直于极板的方向产生形变或位移，使得电容值发生变化，所述的电容检测电路通过对电容值的测量反映压力值。
2.如权利要求1所述的电容式压力传感器，其特征在于：下电极板可以由金属膜片或者表面附着有导电物质的弹性体构成，所述的上电极板为印刷在PCB板上的金属薄膜，或者为普通金属薄片，上下电极板之间有支撑凸缘支撑形成的电容腔室。
3.如权利要求1所述的电容式压力传感器，其特征在于：所述电容检测电路与所述电容组成振荡电路，所述振荡电路根据电容感应到压力的大小输出不同频率的电信号。
4.如权利要求2或权利要求3所述的电容式压力传感器，其特征在于：还包括一个通气管，所述的通气管一端与下电极板相通，另一端与被测空间相通。
5.带有电容式压力传感器的电压力锅，包括锅体、密封盖、电加热元件及控制电路，其特征在于：所述密封盖上设有电容式压力传感器，所述压力传感器包括由至少一个下电极板、与之相对应的上电极板组成的电容以及与这个电容连接的电容检测电路，下电极板可沿垂直于极板的方向产生形变或位移，使得电容值发生变化，所述的电容检测电路通过对电容值的测量反映压力值。
6.如权利要求5所述的带有电容式压力传感器的电压力锅，其特征在于：所述电容式压力传感器还包括一个通气管，所述的通气管一端与下电极板相通，另一端与锅内空间相通。
7.如权利要求5或6所述的带有电容式压力传感器的电压力锅，其特征在于：所述电容检测电路与所述电容组成振荡电路，所述压力锅还包括有一控制电路，所述振荡电路根据电容感应到压力的大小输出不同频率的电信号，所述控制电路根据检测到的电信号控制电加热元件进行加热或停止加热。
8.如权利要求7所述的带有电容式压力传感器的电压力锅，其特征在于：所述的振荡电路为RC振荡电路。
9.如权利要求7所述的带有电容式压力传感器的电压力锅，其特征在于：所述振荡电路为LC振荡电路。
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