CN218156599U - 一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备，元件包括：印刷电路板；分布在印刷电路板的正面并通过第一电极、第二电极、第三电极与第四电极连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻；设置在印刷电路板背面的第五电极、第六电极、第七电极与第八电极；第五电极与第一电极连接，第六电极与第二电极连接，第七电极与第三电极连接，第八电极与第四电极连接；设置在印刷电路板正面、在变形时可与第二电极及第四电极连接的弹性电阻体；第五电极为电源端，第六电极为第一输出端，第七电极为地端，第八电极为第二输出端；设置在印刷电路板与弹性电阻体之间的连接件。通过本实用新型对电压差信号不做放大处理便可采集信号，降低了成本。

Description

一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及的是一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备。

背景技术

惠斯通电桥是由R1、R2、R3、R4四个电阻组成的电桥电路，这四个电阻分别叫做电桥的桥臂，惠斯通电桥利用电阻的变化来测量物理量的变化，单片机采集P和N两端的电压差然后处理，就可以计算出相应的物理量的变化。惠斯通电桥虽然它的结构简单，但它的准确度和灵敏度都比较高，在检测仪器中具有广泛的应用，例如压力检测元件等。

然而，现有的基于惠斯通电桥的压力检测元件形变量较小，使得信号量较小，需要放大的倍数较高，采集信号需要进行放大处理，导致增加了信号处理部分的成本。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备，以解决现有基于惠斯通电桥的压力检测元件形变量较小，使得信号量较小，需要放大的倍数较高，采集信号需要进行放大处理，导致增加了信号处理部分的成本的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种惠斯通电桥压力检测元件，其包括：

印刷电路板；

第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻间隔分布在所述印刷电路板的正面并通过所述第一电极、第二电极、第三电极与第四电极连接；

第五电极、第六电极、第七电极与第八电极，均设置在所述印刷电路板的背面；所述第五电极与所述第一电极连接，所述第六电极与所述第二电极连接，所述第七电极与所述第三电极连接，所述第八电极与所述第四电极连接；

弹性电阻体，设置在所述印刷电路板的正面，在变形时可分别与所述第二电极以及所述第四电极连接；其中，所述第五电极为电源端，所述第六电极为第一输出端，所述第七电极为地端，所述第八电极为第二输出端；

连接件，设置在所述印刷电路板与所述弹性电阻体之间。

本实用新型的进一步设置，所述弹性电阻体在变形时部分穿过所述连接件与所述第二电极以及所述第四电极连接。

本实用新型的进一步设置，所述连接件上设置有第一开口与第二开口；所述第一开口位于所述第二电极的上方，所述第二开口位于所述第四电极的上方，所述弹性电阻体通过所述第一开口与所述第二电极连接，所述弹性电阻体通过所述第二开口与所述第四电极连接。

本实用新型的进一步设置，所述连接件在所述印刷电路板正面上的投影全部覆盖于所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻与所述第四电阻上方。

本实用新型的进一步设置，所述连接件为粘着剂片，所述粘着剂片粘接于所述印刷电路板、所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻与所述弹性电阻体之间。

本实用新型的进一步设置，所述印刷电路板上设置有第一过孔、第二过孔、第三过孔与第四过孔；其中，

所述第一过孔连接于所述第一电极与所述第五电极之间；

所述第二过孔连接于所述第二电极与所述第六电极之间；

所述第三过孔连接于所述第三电极与所述第七电极之间；

所述第四过孔连接于所述第四电极与所述第八电极之间。

本实用新型的进一步设置，所述第一电极与所述第二电极对称设置在所述印刷电路板的正面；所述第三电极与所述第四电极对称设置在所述印刷电路板的正面；其中，所述第一电极与所述第四电极对称设置在所述印刷电路板的正面，所述第二电极与所述第三电极对称设置在所述印刷电路板的正面。

本实用新型的进一步设置，所述弹性电阻体为热塑性聚氨酯弹性体、氟橡胶或硅橡胶中的一种材料制成的电阻体。

本实用新型的进一步设置，所述弹性电阻体为长方体结构。

基于同样的实用新型构思，本实用新型还提供了一种电子设备，其包括如上述所述的惠斯通电桥压力检测元件。

本实用新型所提供的一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备，惠斯通电桥压力检测元件包括：印刷电路板；第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻间隔分布在所述印刷电路板的正面并通过所述第一电极、第二电极、第三电极与第四电极连接；第五电极、第六电极、第七电极与第八电极，均设置在所述印刷电路板的背面；所述第五电极与所述第一电极连接，所述第六电极与所述第二电极连接，所述第七电极与所述第三电极连接，所述第八电极与所述第四电极连接；弹性电阻体，设置在所述印刷电路板的正面，在变形时可分别与所述第二电极以及所述第四电极连接；其中，所述第五电极为电源端，所述第六电极为第一输出端，所述第七电极为地端，所述第八电极为第二输出端；连接件，设置在所述印刷电路板与所述弹性电阻体之间。本实用新型通过在印刷电路板上设置弹性电阻体，在受到同样的作用力下，弹性电阻体的阻值变化率比印刷电路板大，第一输出端与第二输出端的电压差信号较大，不需要放大就可以采集到信号，因而不需要信号处理部分的成本，降低了成本。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型中惠斯通电桥压力检测元件的整体结构示意图。

图2是本实用新型中印刷电路板正面的结构示意图。

图3是本实用新型中印刷电路板背面的结构示意图。

图4是惠斯通电桥电路的原理图。

图5是本实用新型中连接件的结构示意图。

图6是本实用新型中连接件与印刷电路板的结构示意图。

图7是本实用新型中弹性电阻体的结构示意图。

附图中各标记：1、印刷电路板；2、连接件；21、第一开口；22、第二开口；3、弹性电阻体；4、第一电极；5、第二电极；6、第三电极；7、第四电极；8、第一电阻；9、第二电阻；10、第三电阻；11、第四电阻；12、第五电极；13、第六电极；14、第七电极；15、第八电极；16、第一过孔；17、第二过孔；18、第三过孔；19、第四过孔。

具体实施方式

本实用新型提供一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。

应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请同时参阅图1至图7，本实用新型提供了一种电子设备的较佳实施例。

本实用新型提供的一种电子设备，其包括壳体、信号处理芯片以及设置所述壳体上的惠斯通电桥压力检测元件，所述惠斯通电桥压力检测元件利用电阻的变化来测量压力的变化，并输出一个电压差信号给到所述信号处理芯片，所述信号处理芯片根据所述电压差信号进行相应的控制。例如，若所述电子设备为蓝牙耳机，在触碰蓝牙耳机的表面时，所述惠斯通电桥压力检测元件可检测相应的作用力执行相关的功能，例如，可以进行歌曲切换、暂停等功能。

如图1至图3所示，在一些实施例中，所述惠斯通电桥压力检测元件包括：印刷电路板1；第一电极4、第二电极5、第三电极6、第四电极7、第一电阻8、第二电阻9、第三电阻10与第四电阻11，所述第一电阻8、第二电阻9、第三电阻10与第四电阻11间隔分布在所述印刷电路板1的正面并通过所述第一电极4、第二电极5、第三电极6与第四电极7连接；第五电极12、第六电极13、第七电极14与第八电极15，均设置在所述印刷电路板1的背面；所述第五电极12与所述第一电极4连接，所述第六电极13与所述第二电极5连接，所述第七电极14与所述第三电极6连接，所述第八电极15与所述第四电极7连接；弹性电阻体3，设置在所述印刷电路板1的正面，在变形时可分别与所述第二电极5以及所述第四电极7连接；其中，所述第五电极12为电源端，所述第六电极13为第一输出端，所述第七电极14为地端，所述第八电极15为第二输出端；连接件2，设置在所述印刷电路板1与所述弹性电阻体3之间。

具体地，所述第一电极4、所述第二电极5、所述第三电极6与所述第四电极7间隔分布在所述印刷电路板1的正面，所述第一电阻8、所述第二电阻9、所述第三电阻10与所述第四电阻11间隔分布在所述印刷电路板1的正面，其中所述第一电极4与所述第二电极5对称设置在所述印刷电路板1的正面；所述第三电极6与所述第四电极7对称设置在所述印刷电路板1的正面；其中，所述第一电极4与所述第四电极7对称设置在所述印刷电路板1的正面，所述第二电极5与所述第三电极6对称设置在所述印刷电路板1的正面。

所述第一电阻8连接于所述第一电极4与所述第二电极5之间，所述第二电阻9连接于所述第二电极5与所述第三电极6之间，所述第三电阻10连接于所述第三电极6与所述第四电极7之间，所述第四电阻11连接于所述第一电极4与所述第四电极7之间。可见，所述述第一电极4、所述第二电极5、所述第三电极6、所述第四电极7、所述第一电阻8、所述第二电阻9、所述第三电阻10与所述第四电阻11构成一惠斯通电桥电路，惠斯通电桥电路的原理图如图4所示，惠斯通电桥由R1、R2、R3、R4四个电阻组成的电桥电路，Vcc为电源端，GND为地端，P为第一输出端，N为第二输出端。

所述第五电极12与所述第一电极4连接，所述第六电极13与所述第二电极5连接，所述第七电极14与所述第三电极6连接，所述第八电极15与所述第四电极7连接。其中，所述第五电极12为电源端，所述第六电极13为第一输出端，所述第七电极14为地端，所述第八电极15为第二输出端。如图4所示，所述第五电极12相当于桥式电路中的VCC端，所述第六电极13相当于P端，所述第七电极14相当于地端GND，所述第八电极15相当于N端。

所述第五电极12与电子设备的电源端连接，所述第七电极14与电子设备的地端连接，所述第六电极13作为第一输出端(P端)与信号处理芯片连接，所述第八电极15作为第二输出端(N端)与信号处理芯片连接，所述信号处理芯片根据所述第六电极13与所述第八电极15之间的电压差信号计算相应的物理量(例如压力)的变化。

请结合图7，所述弹性电阻体3为长方体结构，所述弹性电阻体3通过所述连接件2设置在所述印刷电路板1的正面，所述弹性电阻体3在受力时可产生形变，在变形时阻值可以发生变化，在力撤销后又可以恢复至原状态，且在变形时可分别与所述第二电极5以及所述第四电极7连接，相当于与惠斯通电桥电路的P端与N端连接。当所述弹性电阻体3受力变形时，惠斯通电桥电路可以检测所述弹性电阻体3的电阻变化来测量压力的变化，即可以通过所述信号处理芯片采集第一输出端P端与第二输出端N端的电压差信号即可计算出压力的变化。因所述弹性电阻体3的阻值变化率较高，在受到同样的作用力下，弹性电阻体3的阻值变化率比印刷电路板1大很多，第一输出端与第二输出端的电压差信号较大(即P端与N端两端之间的电压差将发生大幅度变化)，不需要放大信号处理芯片就能够采集到信号，因而不需要信号处理部分的成本，并降低了技术难度、提高了良品率。另外所述弹性电阻体3的灵敏度较高，可以省略应力集中构件，结构更加简单、紧凑。

在一些实施例中，所述弹性电阻体3为但不限于热塑性聚氨酯弹性体(Thermoplastic Urethane，TPU)、氟橡胶或硅橡胶中的一种材料制成，采用上述材料制成的电阻体在受力变形时阻值可以发生变化，当力撤销后又可恢复至原状态。

请参阅图1与图2以及图5与图6，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述弹性电阻体3在变形时部分穿过所述连接件2与所述第二电极5以及所述第四电极7连接。

具体地，所述连接件2上设置有第一开口21与第二开口22，所述第一开口21位于所述第二电极5的上方，所述第二开口22位于所述第四电极7的上方，所述弹性电阻体3通过所述第一开口21与所述第二电极5连接，所述弹性电阻体3通过所述第二开口22与所述第四电极7连接。当所述弹性电阻体3受力变形时，所述弹性电阻体3透过所述连接件2的第一开口21与第二开口22分别与所述第二电极5与以及所述第四电极7连接。

请参阅图3与图6，在一个实施例的进一步地实施方式中，所述连接件2在所述印刷电路板1正面上的投影全部覆盖于所述第一电阻8、所述第二电阻9、所述第三电阻10与所述第四电阻11上方。

具体地，所述第一开口21位于所述第二电极5上方且所述第二开口22的尺寸与所述第一电阻8以及所述第二电阻9不重叠，所述第二开口22位于所述第四电极7上方且所述第二开口22的尺寸与所述第三电阻10以及所述第四电阻11不重叠，以使所述弹性电阻体3在受力变形时只能与所述第二电极5以及所述第四电极7连接。

在一些实施例中，所述连接件2为粘着剂片，所述粘着剂片粘接于所述印刷电路板1、所述第一电阻8、所述第二电阻9、所述第三电阻10、所述第四电阻11与所述弹性电阻体3之间。

具体地，所述粘着剂片通过丝网印刷或者双面胶裁切的方式制作，所述粘着剂片两面均由粘性，所述粘着剂片的一面与所述印刷电路板1、所述第一电阻8、所述第二电阻9、所述第三电阻10、所述第四电阻11粘接，另一面则与所述弹性电阻体3粘接，以完成所述弹性电阻体3的安装。

请参阅图2与图3，在一个实施例的进一步地设置中，所述印刷电路板1上设置有第一过孔16、第二过孔17、第三过孔18与第四过孔19。其中，所述第一过孔16连接于所述第一电极4与所述第五电极12之间；所述第二过孔17连接于所述第二电极5与所述第六电极13之间；所述第三过孔18连接于所述第三电极6与所述第七电极14之间；所述第四过孔19连接于所述第四电极7与所述第八电极15之间。

具体地，所述第一过孔16、第二过孔17、第三过孔18与第四过孔19的表面均镀有金属导电层，以使所述第一电极4与所述第五电极12电连接，所述第二电极5与所述第六电极13电连接，所述第三电极6与所述第七电极14电连接，所述第四电极7与所述第八电极15电连接。

综上所述，本实用新型所提供的一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备，惠斯通电桥压力检测元件包括：印刷电路板；第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻间隔分布在所述印刷电路板的正面并通过所述第一电极、第二电极、第三电极与第四电极连接；第五电极、第六电极、第七电极与第八电极，均设置在所述印刷电路板的背面；所述第五电极与所述第一电极连接，所述第六电极与所述第二电极连接，所述第七电极与所述第三电极连接，所述第八电极与所述第四电极连接；弹性电阻体，设置在所述印刷电路板的正面，在变形时可分别与所述第二电极以及所述第四电极连接；其中，所述第五电极为电源端，所述第六电极为第一输出端，所述第七电极为地端，所述第八电极为第二输出端；连接件，设置在所述印刷电路板与所述弹性电阻体之间。本实用新型通过在印刷电路板上设置弹性电阻体，在受到同样的作用力下，弹性电阻体的阻值变化率比印刷电路板大，第一输出端与第二输出端的电压差信号较大，不需要放大就可以采集到信号，因而不需要信号处理部分的成本，并降低了技术难度。另外所述弹性电阻体的灵敏度较高，可以省略应力集中构件，结构更加简单、紧凑。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，包括：

印刷电路板；

第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻，所述第一电阻、第二电阻、第三电阻与第四电阻间隔分布在所述印刷电路板的正面并通过所述第一电极、第二电极、第三电极与第四电极连接；

第五电极、第六电极、第七电极与第八电极，均设置在所述印刷电路板的背面；所述第五电极与所述第一电极连接，所述第六电极与所述第二电极连接，所述第七电极与所述第三电极连接，所述第八电极与所述第四电极连接；

弹性电阻体，设置在所述印刷电路板的正面，在变形时可分别与所述第二电极以及所述第四电极连接；其中，所述第五电极为电源端，所述第六电极为第一输出端，所述第七电极为地端，所述第八电极为第二输出端；

连接件，设置在所述印刷电路板与所述弹性电阻体之间。

2.根据权利要求1所述的惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，所述弹性电阻体在变形时部分穿过所述连接件与所述第二电极以及所述第四电极连接。

3.根据权利要求2所述的惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，所述连接件上设置有第一开口与第二开口；所述第一开口位于所述第二电极的上方，所述第二开口位于所述第四电极的上方，所述弹性电阻体通过所述第一开口与所述第二电极连接，所述弹性电阻体通过所述第二开口与所述第四电极连接。

4.根据权利要求3所述的惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，所述连接件在所述印刷电路板正面上的投影全部覆盖于所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻与所述第四电阻上方。

5.根据权利要求1或4所述的惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，所述连接件为粘着剂片，所述粘着剂片粘接于所述印刷电路板、所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻与所述弹性电阻体之间。

6.根据权利要求1所述的惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，所述印刷电路板上设置有第一过孔、第二过孔、第三过孔与第四过孔；其中，

所述第一过孔连接于所述第一电极与所述第五电极之间；

所述第二过孔连接于所述第二电极与所述第六电极之间；

所述第三过孔连接于所述第三电极与所述第七电极之间；

所述第四过孔连接于所述第四电极与所述第八电极之间。

7.根据权利要求1所述的惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极对称设置在所述印刷电路板的正面；所述第三电极与所述第四电极对称设置在所述印刷电路板的正面；其中，所述第一电极与所述第四电极对称设置在所述印刷电路板的正面，所述第二电极与所述第三电极对称设置在所述印刷电路板的正面。

8.根据权利要求1所述的惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，所述弹性电阻体为热塑性聚氨酯弹性体、氟橡胶或硅橡胶中的一种材料制成的电阻体。

9.根据权利要求1或8所述的惠斯通电桥压力检测元件，其特征在于，所述弹性电阻体为长方体结构。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的惠斯通电桥压力检测元件。

Images