CN206420594U - 压力传感器及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种压力传感器及电子装置。压力传感器包括内球体、外球体和压电材料层。所述外球体是中空的外球体，所述内球体同心设置在所述外球体内，所述外球体的内表面是导电的。所述压电材料层填充在所述内球体的外表面与所述外球体的内表面之间且均与所述内球体的外表面与所述外球体的内表面贴合。上述压力传感器，通过在内球体的外表面与外球体的内表面之间设置压电材料层，将感应到的压力转换成电信号传输至外部电路，外部电路再将电信号转换成压力值，从而实现检测任意方向的压力。
Description
技术领域
本实用新型涉及压力传感技术领域，特别涉及一种压力传感器及电子装置。
背景技术
在相关技术中，压力传感器只能检测到来自一个或有限个方向的压力，不能检测任意方向的压力。
实用新型内容
本实用新型实施方式旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型实施方式提供一种压力传感器及电子装置。
本实用新型实施方式的压力传感器包括内球体、外球体和压电材料层。所述外球体是中空的外球体，所述内球体同心设置在所述外球体内，所述外球体是导电的。所述压电材料层填充在所述内球体的外表面与所述外球体的内表面之间且均与所述内球体的外表面与所述外球体的内表面贴合。
本实用新型实施方式的压力传感器，通过在内球体的外表面与外球体的内表面之间设置压电材料层，将感应到的压力转换成电信号传输至外部电路，外部电路再将电信号转换成压力值，从而实现检测任意方向的压力。
在某些实施方式中，所述内球体和所述外球体均是导电的球体。
在某些实施方式中，所述内球体是中空的。
在某些实施方式中，所述内球体的外表面是导电的，所述压力传感器还包括：
第一导线，电性连接所述内球体的外表面；及
第二导线，电性连接所述外球体的内表面。
在某些实施方式中，所述内球体的外表面为金属涂层表面，所述外球体的内表面为金属涂层表面。
在某些实施方式中，所述金属涂层包括铜镀层、铝镀层、氧化铟锡镀层中的任意一种金属涂层或多种的组合的金属涂层。
在某些实施方式中，所述压电材料层包括聚偏氟乙烯(PVDF)、锆钛酸铅压电陶瓷-聚偏氟乙烯(PZT-PVDF)复合压电膜、聚偏氟乙烯(PVDF)与尼龙11共混膜中的任意一种压电材料层或多种的组合的压电材料层。
在某些实施方式中，所述压力传感器还包括导电板，所述外球体是导电的，所述导电板与所述外球体电性连接。
本实用新型实施方式的电子装置，包括上述任一实施方式所述的压力传感器。
本实用新型实施方式的电子装置，通过在内球体的外表面与外球体的内表面之间设置压电材料层，将感应到的压力转换成电信号传输至外部电路，外部电路再将电信号转换成压力值，从而实现检测任意方向的压力。
在某些实施方式中，所述电子装置包括处理电路，所述压力传感器与所述处理电路电性连接，所述处理电路用于将所述压力传感器输出的压力电信号转换成压力值。
本实用新型实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本实用新型一个实施方式的压力传感器的截面示意图。
图2是本实用新型另一个实施方式的压力传感器的截面示意图。
图3是本实用新型实施方式的电子装置的功能模块示意图。
主要元件符号说明：
电子装置100，压力传感器10，内球体12，金属涂层表面122，外球体14，压电材料层16，第一导线182，第二导线184，导电板19，处理电路20。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；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实用新型中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1，本实用新型实施方式的压力传感器10包括内球体12、外球体14和压电材料层16。外球体14是中空的外球体14，内球体12同心设置在外球体14内，外球体14的内表面是导电的。压电材料层16填充在内球体12的外表面与外球体14的内表面之间且均与内球体12的外表面与外球体14的内表面贴合。
本实用新型实施方式的压力传感器10，通过在内球体12的外表面与外球体14的内表面之间设置压电材料层16，将感应到的压力转换成电信号传输至外部电路，外部电路再将电信号转换成压力值，从而实现检测任意方向的压力。
具体地，压电材料层16在感应到压力时，压电材料层16的表面会产生电荷，电荷的数量与压力的大小呈一定函数关系，如此，可实现将压力转换成电信号输出至外部电路。
压电材料层16均与内球体12的外表面与外球体14的内表面贴合是指，压电材料层16均与内球体12的外表面与外球体14的内表面直接接触，这样当压电材料层16表面产生的电荷时，电荷可传递至外球体14的内表面，或可传递至外球体14的内表面和内球体12的外表面(当内球体12的外表面是导电时)；或者指，压电材料层16均与内球体12的外表面与外球体14的内表面通过绝缘介质连接，压电材料层16受压后，表面产生电荷，压电材料层16的一个表面与外球体14的内表面相当于一个电容的两个极板，压电材料层16的一个表面的电荷使压电材料层16与外球体14的内表面之间的电压发生变化，压电材料层16的另一个表面与内球体12的外表面(当内球体12的外表面是导电时)相当于另一个电容的两个极板，压电材料层16的另一个表面的电荷使内球体12的外表面与压电材料层16之间的电压发生变化。在一个例子中，绝缘介质是光学胶(OCA)。
在某些实施方式中，内球体12和外球体14均是导电的球体。
如此，可直接使用导电的内球体12和外球体14，并将压电材料层16填充在内球体12的外表面和外球体14的内表面之间，可减少制备步骤。
具体地，在一个实施方式中，压电材料层16在感应到压力时，压电材料层16的表面会产生电荷，进而使得压电材料层16两端的电压发生变化，内球体12和外球体14可与外部电路电性连接形成回路，外部电路根据压电材料层16两端的电压的变化获取压力信息。
在某些实施方式中，内球体12是中空的。
如此，中空的内球体12也可减轻压力传感器10的重量，扩大压力传感器10的应用范围。
在某些实施方式中，内球体12的外表面是导电的，压力传感器10还包括：
第一导线182，电性连接内球体12的外表面；及
第二导线184，电性连接外球体14的内表面。
如此，通过第一导线182和第二导线184将使内球体12，外球体14与外部电路形成回路，压电材料层16产生的电信号传输至外部电路。
具体地，在一个实施方式中，第一导线182与外部电路的负极连接，第二导线184与外部电路的正极连接。
在某些实施方式中，内球体12的外表面为金属涂层表面122，外球体14的内表面为金属涂层表面122。
如此，金属涂层表面122是导电的，便于传输电信号。
在某些实施方式中，金属涂层包括铜镀层、铝镀层、氧化铟锡镀层中的任意一种金属涂层或多种的组合的金属涂层。
如此，铜镀层、铝镀层、氧化铟锡镀层的金属涂层导电性能好，可提高压力传感器10的灵敏度和准确度。
具体地，压电材料层16受到压力的作用后，压电材料层16的表面会产生电荷，电荷迁移到位于压电材料层16两侧的内球体12和外球体14后，与外部电路连通，实现将压力转换成电信号，由于铜镀层、铝镀层、氧化铟锡镀层的导电性能好，外部电路可更加灵敏地感应到电信号，故而提高压力传感器10的灵敏度和准确度。
在某些实施方式中，压电材料层16包括聚偏氟乙烯(PVDF)、锆钛酸铅压电陶瓷-聚偏氟乙烯(PZT-PVDF)复合压电膜、聚偏氟乙烯(PVDF)与尼龙11共混膜中的任意一种压电材料层或多种的组合的压电材料层。
如此，聚偏氟乙烯(PVDF)、锆钛酸铅压电陶瓷-聚偏氟乙烯(PZT-PVDF)复合压电膜、聚偏氟乙烯(PVDF)与尼龙11共混膜均由压电材料制成，受到压力时会在两端产生电压，且电压与压力呈一定函数关系，通过检测电压的变化便即可获得压力的信息。
请参阅图2，在某些实施方式中，压力传感器10还包括导电板19，外球体14是导电的，导电板19与外球体14电性连接。
如此，由于导电板19与外球体14电性连接，压电材料层16在压力的作用下产生的电荷通过外球体14，迁移至导电板19，可通过检测导电板19流过的电荷的变化，获取压力信息。
具体地，在本实用新型实施方式中，外球体14设置在导电板19上并与导电极19接触。
在一个实施方式中，将导电板19连入外部电路，外部电路提供接地端，使得外球体14形成的电荷经导电板19流向外部电路，便可实现将压力转换成电信号输出至外部电路。
请参阅图3，本实用新型实施方式的电子装置100，包括上述任一实施方式所述的压力传感器10。
本实用新型实施方式的电子装置100，通过在内球体12的外表面与外球体14的内表面之间设置压电材料层16，将感应到的压力转换成电信号传输至外部电路，外部电路再将电信号转换成压力值，从而实现检测任意方向的压力。
在某些实施方式中，电子装置100包括处理电路20，压力传感器10与处理电路20电性连接，处理电路20用于将压力传感器10输出的压力电信号转换成压力值。
如此，通过处理电路20得到压力电信号的压力值。
具体地，在一个例子中，通过将压力传感器10的导线与处理电路20连接，实现将压力传感器10与处理电路20电性连接。在另一个例子中，通过将压力传感器10的导电板19接入外部电路，实现将压力传感器10与处理电路20电性连接。
当然，在其他实施方式中，不限于上述连接方式，可根据实际应用，设计合适连接方式将压力传感器10与处理电路20电性连接。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种压力传感器，其特征在于，包括：
内球体；
中空的外球体，所述内球体同心设置在所述外球体内，所述外球体的内表面是导电的；
压电材料层，填充在所述内球体的外表面与所述外球体的内表面之间且均与所述内球体的外表面与所述外球体的内表面贴合。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述内球体和所述外球体均是导电的球体。
3.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述内球体是中空的。
4.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述内球体的外表面是导电的，所述压力传感器还包括：
第一导线，电性连接所述内球体的外表面；及
第二导线，电性连接所述外球体的内表面。
5.如权利要求4所述的压力传感器，其特征在于，所述内球体的外表面为金属涂层表面，所述外球体的内表面为金属涂层表面。
6.如权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述金属涂层包括铜镀层、铝镀层、氧化铟锡镀层中的任意一种金属涂层或多种的组合的金属涂层。
7.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述压电材料层包括聚偏氟乙烯(PVDF)、锆钛酸铅压电陶瓷-聚偏氟乙烯(PZT-PVDF)复合压电膜、聚偏氟乙烯(PVDF)与尼龙11共混膜中的任意一种压电材料层或多种的组合的压电材料层。
8.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述压力传感器还包括导电板，所述外球体是导电的，所述导电板与所述外球体电性连接。
9.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的压力传感器。
10.如权利要求9所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括处理电路，所述压力传感器与所述处理电路电性连接，所述处理电路用于将所述压力传感器输出的压力电信号转换成压力值。
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