CN211373491U - 位移传感器 - Google Patents

Abstract

本申请属于位移传感器技术领域，尤其涉及位移传感器。该位移传感器中，弹性体设于固定体与被测物件之间，弹性体上设有基材。固定体上的第一导电体与信号处理电路电性连接，基材上的第二导电体与位移测量电路电性连接。在使用前，将第一导电体与第二导电体相连接，就是将弹性体的第一端部连接至固定体，使位移测量电路与信号处理电路电性连接，再将被测物件抵设于弹性体的第二端部即可使用。被测物件相对固定端移动时，弹性体的倾斜部能够在被测物件移动时产生弯曲变形，使基材跟随变形，应变感应电阻跟随变形，位移测量电路输出电信号并传送至信号处理电路，检测出被测物件距离较小的位移量。该位移传感器结构简单紧凑，携带方便，装配使用方便。

Description

位移传感器

技术领域

本申请属于位移传感器技术领域，尤其涉及一种位移传感器。

背景技术

位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，位移传感器的作用是把各种被测位移量转换为电量。然而，传统技术中的位移传感器难以测量距离较小的位移，不适用于测量微小形变的场景。还有，为了使位移传感器的信号传送至信号处理电路，位移传感器与信号处理电路之间通常需要接线，这样将会使位移传感器的装配操作比较麻烦。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种位移传感器，以解决现有的位移传感器难以测量距离较小的位移、位移传感器的装配操作麻烦的技术问题。

本申请实施例提供一种位移传感器，包括：

固定体，所述固定体上设有第一导电体及与所述第一导电体电性连接的信号处理电路；

弹性体，包括依次连接的第一端部、倾斜部与第二端部，所述第一端部对应所述第一导电体设置，所述第二端部用于与被测物件抵接，所述倾斜部用于在被测物件相对所述固定体移动时产生弯曲变形；

基材，抵设于所述弹性体上且跟随所述弹性体变形，所述基材的靠近所述第一端部处设有用于与所述第一导电体连接的第二导电体；以及

位移测量电路，具有至少两个电阻器，至少一个所述电阻器为用于检测所述倾斜部的变形的应变感应电阻，所述应变感应电阻设于所述基材的对应所述倾斜部的位置，所述位移测量电路与所述第二导电体电性连接；所述第一导电体与所述第二导电体相连接时所述位移测量电路与所述信号处理电路电性连接。

可选地，所述第一导电体与所述第二导电体均为焊盘，所述第一导电体与所述第二导电体焊接；

或者，所述第一导电体与所述第二导电体均为板对板连接器，所述第一导电体与所述第二导电体扣接。

可选地，所述基材抵设于所述第一端部与所述倾斜部的同一侧。

可选地，所述基材设于所述弹性体的靠近所述固定体的表面上。

可选地，所述弹性体为金属件或塑料件弯折而成。

可选地，所述第一端部与倾斜部之间设置为圆弧过渡状。

可选地，所述第二端部设置为圆弧形，所述第二端部的外周面抵设于所述被测物件上。

可选地，所述基材通过胶体固定于所述弹性体上。

可选地，所述基材为PI膜、PET膜、PC膜或柔性线路板。

可选地，所述位移测量电路具有一个所述应变感应电阻与一个参考电阻，所述位移测量电路为由一个所述应变感应电阻与一个参考电阻串联形成的分压电路；

或者，所述位移测量电路具有一个所述应变感应电阻与一个参考电阻，所述位移测量电路为由一个所述应变感应电阻与一个参考电阻并联形成的分流电路；

或者，所述位移测量电路具有两个所述应变感应电阻，所述位移测量电路为由两个所述应变感应电阻串联形成的分压电路；

或者，所述位移测量电路具有两个所述应变感应电阻，所述位移测量电路为由两个所述应变感应电阻并联形成的分流电路；

或者，所述位移测量电路具有两个所述应变感应电阻与两个参考电阻，所述位移测量电路为由两个所述应变感应电阻与两个参考电阻电连接形成的半桥；

或者，所述位移测量电路具有四个所述应变感应电阻，所述位移测量电路为由四个所述应变感应电阻电连接形成的全桥；

或者，所述位移测量电路具有一个所述应变感应电阻与三个参考电阻，所述位移测量电路为由一个所述应变感应电阻与三个参考电阻电连接形成的电桥电路。

本申请实施例提供的位移传感器中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：该位移传感器中，弹性体设于固定体与被测物件之间，弹性体上设有基材。固定体上的第一导电体与信号处理电路电性连接，基材上的第二导电体与位移测量电路电性连接。在使用前，将第一导电体与第二导电体相连接，就是将弹性体的第一端部连接至固定体，使位移测量电路与信号处理电路电性连接，再将被测物件抵设于弹性体的第二端部即可使用。

在被测物件相对固定端移动时，弹性体的第二端部保持抵设于被测物件，弹性体的倾斜部能够在被测物件移动时产生弯曲变形，进而使设于弹性体上的基材跟随变形，位移测量电路中的应变感应电阻跟随变形，位移测量电路输出电信号并传送至信号处理电路，进而检测出被测物件距离较小的位移量。该位移传感器结构简单紧凑，携带方便，装配使用方便，能够用于测量微小形变的场景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的位移传感器的结构示意图；

图2为图1的位移传感器的分解示意图；

图3为图1的位移传感器在被测物件向固定体移动时的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的位移传感器的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的位移传感器中应用的位移测量电路；

图6为本申请另一实施例提供的位移传感器中应用的位移测量电路；

图7为本申请另一实施例提供的位移传感器中应用的位移测量电路；

图8为本申请另一实施例提供的位移传感器中应用的位移测量电路。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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申请实施例中的具体含义。

请参阅图1至图3，本申请实施例提供一种位移传感器，用于检测被测物件1距离较小的位移量，被测物件1可以是面板、按键或其它结构件。位移传感器包括固定体10、弹性体20、基材30与位移测量电路40。固定体10作为固定部件，被测物件1可相对于固定体10移动，固定体10上设有第一导电体11及与第一导电体11电性连接的信号处理电路(图未示)。弹性体20包括依次连接的第一端部21、倾斜部22与第二端部23，第一端部21对应第一导电体11设置，第二端部23用于与被测物件1抵接。倾斜部22用于在被测物件1相对固定体10移动时产生弯曲变形，倾斜部22相对于被测物件1的移动方向倾斜设置。基材30抵设于弹性体20上且能够跟随弹性体20变形，基材30的靠近第一端部21处设有用于与第一导电体11连接的第二导电体31。位移测量电路40具有至少两个电阻器，至少一个电阻器为用于检测倾斜部22的变形的应变感应电阻R1，应变感应电阻R1设于基材30的对应倾斜部22的位置，位移测量电路40与第二导电体31电性连接；第一导电体11与第二导电体31相连接时位移测量电路40与信号处理电路电性连接。

本申请提供的位移传感器，与现有技术相比，弹性体20设于固定体10与被测物件1之间，弹性体20上设有基材30。固定体10上的第一导电体11与信号处理电路电性连接，基材30上的第二导电体31与位移测量电路40电性连接。在使用前，将第一导电体11与第二导电体31相连接，就是将弹性体20的第一端部21连接至固定体10，使位移测量电路40与信号处理电路电性连接，再将被测物件1抵设于弹性体20的第二端部23即可使用。

在被测物件1相对固定端移动时，弹性体20的第二端部23保持抵设于被测物件1，弹性体20的倾斜部22能够在被测物件1移动时产生弯曲变形，进而使设于弹性体20上的基材30跟随变形，位移测量电路40中的应变感应电阻R1跟随变形，位移测量电路40输出电信号并传送至信号处理电路，进而检测出被测物件1距离较小的位移量。该位移传感器结构简单紧凑，携带方便，装配使用方便，能够用于测量微小形变的场景。

需要说明的是，位移测量电路40与信号处理电路电性连接，对位移测量电路40的电信号进行分析处理，并将力模拟信号转换为力数字信号，这部分属于现有技术。

请参阅图1、图2，在本申请另一实施例中，第一导电体11与第二导电体31均为可焊接的焊盘，第一导电体11与第二导电体31焊接。采用这个方案，既可以起到将弹性体20的第一端部21机械固定至固定体10的作用，又可以起到连接位移测量电路40与信号处理电路的作用，该位移传感器组装便携，测量方便。

请参阅图4，在本申请另一实施例中，第一导电体11与第二导电体31均为板对板连接器，两个板对板连接器相适配，第一导电体11与第二导电体31扣接。采用这个方案，既可以起到将弹性体20的第一端部21机械固定至固定体10的作用，又可以起到连接位移测量电路40与信号处理电路的作用，该位移传感器组装便携，测量方便。

请参阅图1、图4，在本申请另一实施例中，基材30抵设于第一端部21与倾斜部22的同一侧。这样便于将基材30一次覆盖连接至弹性体20上，方便制作。

请参阅图1、图4，在本申请另一实施例中，基材30设于弹性体20的靠近固定体10的表面上。这样能够对基材30及基材30上的电阻器进行保护，避免基材30与电阻器暴露在被测物件1的一侧，降低被测物件1在朝向固定体10移动时压坏基材30或电阻器的可能性。

请参阅图1、图4，在本申请另一实施例中，弹性体20可以采用一块具有弹性的板材弯折而成，比如采用金属件或塑料件弯折形成，该结构简单紧凑，容易制作。

进一步的，第一端部21与倾斜部22之间设置为圆弧过渡状。这样能够降低第一端部21与倾斜部22之间的应力集中情况，提高弹性体20在多次弯曲以后保持弹性恢复能力，提高可靠性。

进一步的，第二端部23设置为圆弧形，第二端部23的外周面抵设于被测物件1上。圆弧形的第二端部23与被测物件1之间的接触面积更小，在按压被测物件1时第二端部23能可靠地抵设于被测物件1，将被测物件1的作用力经过第二端部23有效传递至倾斜部22上，以使倾斜部22产生弯曲变形。

请参阅图1、图4，在本申请另一实施例中，基材30通过胶体固定于弹性体20上，使基材30较好地附着在弹性体20上，并跟随弹性体20弯曲变形。胶体可为亚克力胶、VHB、环氧胶、丙烯酸胶、502胶、UV胶等，按需选用。

请参阅图1、图4，在本申请另一实施例中，基材30为PI膜、PET膜、PC膜或柔性线路板或其它基材。这些基材30具有一定的柔性，设置在弹性体20上能跟随弹性体20变形，而且在这些基材30上容易设置电阻器形成预定的位移测量电路40。

倾斜部22相当于一个悬臂梁，固定在固定体10上。在被测物件1移动时，弹性体20的第二端部23跟随移动，倾斜部22产生弯曲变形，倾斜部22靠近第一端部21区域的弯曲变形量大于倾斜部22靠近第二端部23区域的弯曲变形量。将应变感应电阻R1设置在第一端部21产生的变形量更大，电阻变化量更大。

请参阅图5，在本申请另一实施例中，位移测量电路40具有一个应变感应电阻R1与一个参考电阻R0，位移测量电路40为由一个应变感应电阻R1与一个参考电阻R0串联形成的分压电路。比如将应变感应电阻R1设于倾斜部22的靠近第一端部21的位置，参考电阻R0对应倾斜部22设置。采用恒压源，在电路两端加以输入电压U₀，测量应变感应电阻R₁两端的电压，有输入输出电压公式：

从而获知U的变化量，即可求得弹性体20的变形量，进一步得到被测物件1的位移量。

可以理解地，在另一实施例中，位移测量电路具有两个应变感应电阻，位移测量电路为由两个应变感应电阻串联形成的分压电路；同样可得到被测物件1的位移量。

请参阅图6，在本申请另一实施例中，位移测量电路40具有一个应变感应电阻R1与一个参考电阻R0，位移测量电路40为由一个应变感应电阻R1与一个参考电阻R0并联形成的分流电路。比如将应变感应电阻R1设于倾斜部22的靠近第一端部21的位置，参考电阻R0对应倾斜部22设置。采用恒流源，在电路两端加以输入电流I₀，测量参考电阻R₀支路的电流I₂，有输入输出电流公式：

从而获知I₂的变化量，即可求得弹性体20的变形量，进一步得到被测物件1的位移量。

可以理解地，在另一实施例中，位移测量电路具有两个应变感应电阻，位移测量电路为由两个应变感应电阻并联形成的分流电路；同样可得到被测物件1的位移量。

请参阅图7，在本申请另一实施例中，位移测量电路40具有两个应变感应电阻(R1、R2)与两个参考电阻R，位移测量电路40为由两个应变感应电阻(R1、R2)与两个参考电阻R电连接形成的半桥；比如将应变感应电阻R1设于倾斜部22的靠近第二端部23的位置，应变感应电阻R2设于倾斜部22的靠近第一端部21的位置，两个参考电阻R设于倾斜部22。采用半桥，在电路两端加以输入电压U₀，应变感应电阻R₁与R₂之间形成参考点，两个参考电阻R之间形成参考点，测量两个参考点之间的输出电压U，已知：

有输入输出电压公式：

U＝E₁-E₂

从而获知U，即可求得弹性体20的变形量，进一步得到被测物件1的位移量。

请参阅图8，在本申请另一实施例中，位移测量电路40具有四个应变感应电阻R1、R2、R3、R4，位移测量电路40为由四个应变感应电阻电连接形成的全桥。作为一对相对桥臂的两个应变感应电阻R1、R4设于倾斜部22的靠近第二端部23的位置，作为另一对相对桥臂的两个应变感应电阻R2、R3设于倾斜部22的靠近第一端部21的位置。采用全桥，在电路两端加以输入电压U₀，应变感应电阻R₁与R₂之间形成参考点，应变感应电阻R₃与R₄之间形成参考点，测量两个参考点之间的输出电压U，已知：

有输入输出电压公式：

U＝E₁-E₂

从而获知U，即可求得弹性体20的变形量，进一步得到被测物件1的位移量。

可以理解地，在另一实施例中，位移测量电路具有一个应变感应电阻与三个参考电阻，位移测量电路为由一个应变感应电阻与三个参考电阻电连接形成的电桥电路；同样可得到被测物件1的位移量。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种位移传感器，其特征在于，包括：

固定体，所述固定体上设有第一导电体及与所述第一导电体电性连接的信号处理电路；

弹性体，包括依次连接的第一端部、倾斜部与第二端部，所述第一端部对应所述第一导电体设置，所述第二端部用于与被测物件抵接，所述倾斜部用于在被测物件相对所述固定体移动时产生弯曲变形；

基材，抵设于所述弹性体上且跟随所述弹性体变形，所述基材的靠近所述第一端部处设有用于与所述第一导电体连接的第二导电体；以及

位移测量电路，具有至少两个电阻器，至少一个所述电阻器为用于检测所述倾斜部的变形的应变感应电阻，所述应变感应电阻设于所述基材的对应所述倾斜部的位置，所述位移测量电路与所述第二导电体电性连接；所述第一导电体与所述第二导电体相连接时所述位移测量电路与所述信号处理电路电性连接。

2.如权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述第一导电体与所述第二导电体均为焊盘，所述第一导电体与所述第二导电体焊接；

或者，所述第一导电体与所述第二导电体均为板对板连接器，所述第一导电体与所述第二导电体扣接。

3.如权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述基材抵设于所述第一端部与所述倾斜部的同一侧。

4.如权利要求3所述的位移传感器，其特征在于，所述基材设于所述弹性体的靠近所述固定体的表面上。

5.如权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述弹性体为金属件或塑料件弯折而成。

6.如权利要求1至5任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述第一端部与倾斜部之间设置为圆弧过渡状。

7.如权利要求1至5任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述第二端部设置为圆弧形，所述第二端部的外周面抵设于所述被测物件上。

8.如权利要求1至5任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述基材通过胶体固定于所述弹性体上。

9.如权利要求1至5任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述基材为PI膜、PET膜、PC膜或柔性线路板。

10.如权利要求1至5任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述位移测量电路具有一个所述应变感应电阻与一个参考电阻，所述位移测量电路为由一个所述应变感应电阻与一个参考电阻串联形成的分压电路；

或者，所述位移测量电路具有一个所述应变感应电阻与一个参考电阻，所述位移测量电路为由一个所述应变感应电阻与一个参考电阻并联形成的分流电路；

或者，所述位移测量电路具有两个所述应变感应电阻，所述位移测量电路为由两个所述应变感应电阻串联形成的分压电路；

或者，所述位移测量电路具有两个所述应变感应电阻，所述位移测量电路为由两个所述应变感应电阻并联形成的分流电路；

或者，所述位移测量电路具有两个所述应变感应电阻与两个参考电阻，所述位移测量电路为由两个所述应变感应电阻与两个参考电阻电连接形成的半桥；

或者，所述位移测量电路具有四个所述应变感应电阻，所述位移测量电路为由四个所述应变感应电阻电连接形成的全桥；

或者，所述位移测量电路具有一个所述应变感应电阻与三个参考电阻，所述位移测量电路为由一个所述应变感应电阻与三个参考电阻电连接形成的电桥电路。

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