CN210119239U - 一种传感装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种传感装置和电子设备，该传感装置包括传感器、信号处理电路和电路板，传感器包括至少一个敏感电阻，至少一个敏感电阻设置在电路板外，电路板上设有至少一个电阻，至少一个电阻与至少一个敏感电阻连接形成惠斯通电桥，惠斯通电桥的输出端连接信号处理电路的输入端。根据本实用新型实施例，电路板上设置的电阻与传感器的敏感电阻连接形成惠斯通电桥，传感器内只需设置一敏感电阻即可，以降低传感器的生产成本并缩小传感器的面积。

Description

一种传感装置和电子设备

技术领域

本实用新型涉及测量领域，特别涉及一种传感装置和电子设备。

背景技术

众所周知，传感装置主要包括用于信号处理的传感信号检测电路以及用于信号感知的传感器，现有传感器一般由2个或4个电阻组成惠斯通电桥结构，当传感器采用惠斯通半桥结构时，包括2个电阻，这2个电阻的连接点为惠斯通半桥的输出端。当传感器采用惠斯通全桥结构时，包括4个电阻，这4个电阻连接成两个并联的惠斯通半桥，每个惠斯通半桥的输出端均为传感器输出端。

由此可见，现有的传感器结构中每个传感器至少包括2个敏感电阻，无论传感器设置在哪个表面，这些敏感电阻都是一体的，需要设置在同一表面，因此对传感器所在表面的面积有较高的要求，难以应用在较窄的表面上。所以，有必要提供一种新的传感器结构，以降低传感器的生产成本并缩小传感器的面积。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种传感装置和电子设备，旨在解决如何有效降低传感器的生产成本并缩小传感器的面积的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种传感装置，包括传感器、信号处理电路和电路板，所述传感器包括至少一个敏感电阻，所述至少一个敏感电阻设置在所述电路板外，所述电路板上设有至少一个电阻，所述至少一个电阻与所述至少一个敏感电阻连接形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥的输出端连接所述信号处理电路的输入端。

可选地，所述传感器包括第一敏感电阻，所述第一敏感电阻设置在所述电路板外，所述第一敏感电阻的一端连接预置的第一参考输入电压；所述电路板包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接预置的第二参考输入电压；所述第二电阻的另一端与所述第一敏感电阻的另一端连接并引出所述惠斯通电桥的输出端。

可选地，所述第二电阻为可调电阻。

可选地，所述传感器包括第三敏感电阻和第四敏感电阻，所述第三敏感电阻和所述第四敏感电阻设置在所述电路板外，所述第三敏感电阻的一端连接预置的第一参考输入电压，所述第四敏感电阻的一端连接预置的第二参考输入电压；所述电路板包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端连接预置的第二参考输入电压，所述第六电阻的一端连接预置的第一参考输入电压；所述第五电阻的另一端与所述第三敏感电阻的另一端连接并引出所述惠斯通电桥的第一输出端；所述第六电阻的另一端与所述第四敏感电阻的另一端连接并引出所述惠斯通电桥的第二输出端。

可选地，所述第五电阻和所述第六电阻中至少一个为可调电阻。

可选地，还包括阻值调整控制电路，所述阻值调整控制电路的输入端连接所述信号处理电路的输出端，所述阻值调整控制电路的输出端连接所述可调电阻的控制端。

可选地，所述信号处理电路由至少一颗芯片构成。

可选地，所述传感装置包括有多个所述传感器，所述电路板内设置有多个电阻，每一所述传感器内的至少一个敏感电阻与所述电路内的至少一个电阻连接形成一所述惠斯通电桥，每一所述惠斯通电桥的输出端连接所述信号处理电路。

此外，为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电子设备，包括如上述的传感装置。

可选地，所述电子设备为移动终端、穿戴式设备、家用电器、电子秤、电子烟、智能马桶或耳机。

本实用新型提供的传感装置和电子设备，其传感装置包括传感器、信号处理电路和电路板，传感器包括至少一个敏感电阻，至少一个敏感电阻设置在电路板外，电路板上设有至少一个电阻，至少一个电阻与至少一个敏感电阻连接形成惠斯通电桥，惠斯通电桥的输出端连接信号处理电路的输入端。这样一来，电路板上设置的电阻与传感器的敏感电阻连接形成惠斯通电桥，传感器内只需设置一敏感电阻即可，从而达到降低传感器的生产成本并缩小传感器的面积的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种传感装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的另一种传感装置的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的另一种传感装置的结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的另一种传感装置的结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的另一种传感装置的结构示意图。

图6为本实用新型实施例提供的另一种传感装置的结构示意图。

图7为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本实用新型的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求收及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在一个实施例中，如图1所示，本实用新型提供一种传感装置100，该传感装置100包括传感器110、信号处理电路120和电路板130，传感器110包括至少一个敏感电阻111，至少一个敏感电阻111设置在电路板130外，电路板130上设有至少一个电阻131，至少一个电阻131与至少一个敏感电阻111连接形成惠斯通电桥，惠斯通电桥的输出端连接信号处理电路120的输入端。

对于本领域技术人员而言，上述提到的信号处理电路120可设置在电路板130上，或设置在电路板130外部。信号处理电路120可以集成为一颗芯片，也可以由至少一颗芯片及外围电路构成。电路板130上的电阻131可采用普通电阻（即非敏感电阻）或敏感电阻。

在本实施例中，该敏感电阻111可以是力敏电阻、光敏电阻、或者热敏电阻。上述惠斯通电桥可以是惠斯通半桥或惠斯通全桥。当该惠斯通电桥为半桥时，由电路板上的一个电阻131与传感器的一个敏感电阻111串联组成，其中电阻131与敏感电阻111的连接节点为惠斯通半桥的输出端。电阻131与敏感电阻111串联后的两端分别接正参考电压和负参考电压，为惠斯通半桥供电。当传感器受外部环境影响致使敏感电阻111发生变化时，惠斯通半桥的输出端所输出的电信号将发生变化。此时，信号处理电路120将该惠斯通半桥的输出端所输出的电信号作为单端输入信号进行采样及处理。

当该惠斯通电桥为全桥时，由两个上述的半桥并联组成，其中每个半桥的输出端均为传感器的输出端。当敏感电阻111发生变化时，每个惠斯通半桥的输出端所输出的电信号都将发生变化。此时，信号处理电路120将该两个惠斯通半桥的输出端所输出的两个电信号作为差分输入信号进行采样及处理。

该电路板130上设置的电阻131与该敏感电阻111连接形成惠斯通电桥，信号处理电路120采集惠斯通电桥的输出信号，并据此检测敏感电阻111的阻值变化，进而计算压力值的变化、光强度的变化或温度的变化。采用本实施例，传感器110内只需设置一敏感电阻111即可，从而达到降低传感器110的生产成本并缩小传感器的面积的目的。

在一个实施例中，如图2所示，本实用新型提供一种传感装置200，传感装置200包括传感器、信号处理电路和电路板，传感器包括第一敏感电阻R1，第一敏感电阻R1设置在电路板外，第一敏感电阻R1的一端连接预置的第一参考输入电压。电路板包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端连接预置的第二参考输入电压。第二电阻R2的另一端与第一敏感电阻R1的另一端连接并引出惠斯通电桥的输出端，惠斯通电桥的输出端连接信号处理电路的输入端。

在本实施例中，第一参考输入电压和第二参考输入电压分别为预设的正参考输入电压和负参考输入电压。第一参考输入电压和第二参考输入电压可由电路板上的电压源提供。本实施例的惠斯通电桥为惠斯通半桥，信号处理电路对该惠斯通半桥的输出端的电压进行采样及比较，根据输出端的电压信号计算压力的变化，或者温度的变化，或者亮度的变化等。

在一个实施例中，如图3所示，第二电阻R2可以是可调电阻，通过调整该第二电阻R2的阻值，可调节传感器的输出信号范围。此外，通过调整第二电阻R2的阻值，可以使该第一敏感电阻R1与该第二电阻R2构成的惠斯通半桥达到平衡，从而可以消除该传感器由于制造工艺误差造成电阻阻值的差异而造成传感器差分信号产生失调电压的问题。

在一个实施例中，如图4所示，本实用新型提供一种传感装置300，该传感装置400包括传感器和电路板，传感器包括第三敏感电阻R3和第四敏感电阻R4，第三敏感电阻R3和第四敏感电阻R4设置在电路板外，第三敏感电阻R3的一端连接预置的第一参考输入电压，第四敏感电阻R4的一端连接预置的第二参考输入电压。电路板包括信号处理电路、第五电阻R5和第六电阻R6，第五电阻R5的一端连接预置的第二参考输入电压，第六电阻R6的一端连接预置的第一参考输入电压；第五电阻R5的另一端与第三敏感电阻R3的另一端连接并引出惠斯通电桥的第一输出端；第六电阻R6的另一端与第四敏感电阻R4的另一端连接并引出惠斯通电桥的第二输出端。该信号处理电路包括两个信号输入端，该两个信号输入端分别连接该第一输出端和该第二输出端。

在本实施例中，该电路板上设置的第五电阻R5和第六电阻R6与该传感器的第三敏感电阻R3和第四敏感电阻R4连接形成惠斯通全桥，传感器内只需设置第三敏感电阻R3和第四敏感电阻R4共两个敏感电阻即可，从而达到降低传感器的生产成本并缩小传感器的面积的目的。该信号处理电路的两个信号输入端分别连接该第一输出端和该第二输出端。该信号处理电路对惠斯通电桥的第一输出端和第二输出端的电压进行采样及比较，两个电压的差值即为差分电压信号，芯片根据差分电压信号计算压力的变化，或者温度的变化，或者亮度的变化等等。

在一个实施例中，如图5所示，该第五电阻R5和第六电阻R6至少一个为可调电阻。例如，第五电阻R5和第六电阻R6中的一个为可调电阻；又如，第五电阻R5和第六电阻R6均为可调电阻。通过调整该第五电阻R5和第六电阻R6中的至少一者的阻值，可调节惠斯通电桥输出端的输出信号范围。由于信号处理电路的信号输入范围有限，当惠斯通电桥输出端的输出信号超出其信号输入范围时，将无法被检测到。本实施例采用可调电阻与敏感电阻适配。这样，在传感器与电路装置装配出厂前，可根据敏感电阻的阻值调整可调电阻的阻值，使两者适配后惠斯通电桥输出端的输出信号在信号处理电路的输入范围内。或者，在该传感装置每次上电时，信号处理电路110可根据检测到的信号，调整可调电阻的阻值，使其与传感器电阻的阻值相适配，确保惠斯通电桥输出端的输出信号在模拟前端电路的采样范围内。此外，通过调整第五电阻R5和第六电阻R6的阻值，还可以使第五电阻R5和第六电阻R6与该传感器的第三敏感电阻R3和第四敏感电阻R4连接形成惠斯通电桥达到平衡，从而可以消除该传感器由于制造工艺误差造成电阻阻值的差异而造成传感器差分信号产生失调电压的问题。

在一个实施例中，该传感装置还包括阻值调整控制电路，阻值调整控制电路可以在该电路板上，也可以在该电路板外。阻值调整控制电路的输入端连接信号处理电路的输出端，阻值调整控制电路的输出端连接可调电阻的控制端。这样一来，便可根据信号处理电路获得的信号大小来进行可调电阻大小的控制。如第二电阻R2为可调电阻时，阻值调整控制电路的输出端连接第二电阻R2的控制端，以根据信号处理电路获得的信号大小对第二电阻R2的阻值进行调整。如第五电阻R5和第六电阻R6均为可调电阻时，阻值调整控制电路的输出端分别连接第五电阻R5的控制端和第六电阻R6的控制端，以根据信号处理电路获得的信号大小分别对第五电阻R5的阻值和第六电阻R6的阻值进行调整。

其中，上述提到的可调电阻可由多个电阻和多个开关串/并联构成，相应的，该多个开关的控制端即为可调电阻的控制端，阻值调整控制电路通过对该多个开关的控制端施加电信号，以控制每个开关导通或关断，当该多个开关的导通个数改变时，可调电阻的阻值将发生变化，从而实现阻值的调整。

在一个实施例中，如图6所示，本实用新型提供一种传感装置400，该传感装置400包括传感器410、信号处理电路420和电路板430，传感器410包括至少一个敏感电阻411，电路板430上设有至少一个电阻431，至少一个电阻431与至少一个敏感电阻411连接形成惠斯通电桥，惠斯通电桥的输出端连接信号处理电路420的输入端。

在本实施例中，该信号处理电路420设置在该电路板430上，与前面所有实施例将该信号处理电路420设置在该电路板430外相比，其可更好地节省传感装置400的空间。该信号处理电路420可以集成为一颗芯片，也可以由至少一颗芯片及外围电路构成。

在一个实施例中，该传感装置包括有多个该传感器，该电路板内设置有多个电阻，每一传感器内的至少一个敏感电阻与电路内的至少一个电阻连接形成一惠斯通电桥，每一惠斯通电桥的输出端连接信号处理电路。

在一个实施例中，本实用新型提供一种电子设备，如图7所示，该电子设备包括如上述任一实施例所述的传感装置。

在一个实施例中，上述电子设备为移动终端、穿戴式设备、家用电器、电子秤、电子烟、智能马桶或耳机。其中，移动终端包括但不限于：手机、笔记本电脑、平板电脑、电纸书阅读器、掌上电脑、POS机等。穿戴式设备包括但不限于电子手环、电子手表、智能服装等。汽车电子设备包括但不限于车载导航设备、车载音响娱乐设备、车载仪表显示设备等。家用电器包括但不限于电冰箱、电饭煲、洗衣机、空调、智能马桶等。电子秤包括但不限于厨房秤、体重秤、体脂称等。该传感装置可应用于电子设备的压感按键或压力触摸屏，或应用于电子设备的其他感应模块，如光感应模块或热感应模块。

在一些实施例中，该传感装置包括有多个该传感器，每个传感器由至少一个敏感电阻组成。其中，传感器设置在电子设备的壳体上，或者设置在电子设备的屏幕下方，而信号处理电路则设置在电子设备内部。可选地，当上述电路板为非柔性印刷电路板时，信号处理电路可以设置在电路板上，即电路板也设置在电子设备内部。当上述电路板为柔性电路板或软排线时，

以手机为例，假设要在手机的侧边框制备压感按键，可以将敏感电阻（此时为力敏电阻）贴合在手机的侧边框上，并在手机内部（例如主板上）设置上述信号处理电路。而上述电路板可以一并设置在手机主板上，或者作为柔性电路板贴合在敏感电阻下方。此时，手机侧边框上的每个传感器内最少只需设置1个传感器电阻，因此手机侧边框可以做得很窄。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种传感装置，其特征在于，包括传感器、信号处理电路和电路板，所述传感器包括至少一个敏感电阻，所述至少一个敏感电阻设置在所述电路板外，所述电路板上设有至少一个电阻，所述至少一个电阻与所述至少一个敏感电阻连接形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥的输出端连接所述信号处理电路的输入端。

2.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于，所述传感器包括第一敏感电阻，所述第一敏感电阻设置在所述电路板外，所述第一敏感电阻的一端连接预置的第一参考输入电压；

所述电路板包括第二电阻，所述第二电阻的一端连接预置的第二参考输入电压；

所述第二电阻的另一端与所述第一敏感电阻的另一端连接并引出所述惠斯通电桥的输出端。

3.根据权利要求2所述的传感装置，其特征在于，所述第二电阻为可调电阻。

4.根据权利要求1所述的传感装置，其特征在于，所述传感器包括第三敏感电阻和第四敏感电阻，所述第三敏感电阻和所述第四敏感电阻设置在所述电路板外，所述第三敏感电阻的一端连接预置的第一参考输入电压，所述第四敏感电阻的一端连接预置的第二参考输入电压；

所述电路板包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端连接预置的第二参考输入电压，所述第六电阻的一端连接预置的第一参考输入电压；

所述第五电阻的另一端与所述第三敏感电阻的另一端连接并引出所述惠斯通电桥的第一输出端；

所述第六电阻的另一端与所述第四敏感电阻的另一端连接并引出所述惠斯通电桥的第二输出端。

5.根据权利要求4所述的传感装置，其特征在于，所述第五电阻和所述第六电阻中至少一个为可调电阻。

6.根据权利要求3或5所述的传感装置，其特征在于，还包括阻值调整控制电路，所述阻值调整控制电路的输入端连接所述信号处理电路的输出端，所述阻值调整控制电路的输出端连接所述可调电阻的控制端。

7.根据权利要求1-5任一项所述的传感装置，其特征在于，所述信号处理电路由至少一颗芯片构成。

8.根据权利要求1-5任一项所述的传感装置，其特征在于，所述传感装置包括有多个所述传感器，所述电路板内设置有多个电阻，每一所述传感器内的至少一个敏感电阻与所述电路内的至少一个电阻连接形成一所述惠斯通电桥，每一所述惠斯通电桥的输出端连接所述信号处理电路。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的传感装置。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为移动终端、穿戴式设备、家用电器、电子秤、电子烟、智能马桶或耳机。

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