CN218916617U - 一种压力传感器及压力传感器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压力传感器及压力传感器系统，涉及压力传感器技术领域。其中，一种压力传感器包括弹性梁和设置在弹性梁上的应变感应组件，弹性梁上设置有受力面和承压面；弹性梁受到通过受力面施加的沿第一方向的待测力，和通过承压面施加的沿第二方向的支撑力；第一方向和第二方向相反；待测力和支撑力在弹性梁上的施力点相错位。本实用新型只需将压力传感器的支撑垫块设置在待测物体的表面，即可对其进行压力的监测，安装简单，结构精巧，便于携带。

Description

一种压力传感器及压力传感器系统

技术领域

本实用新型涉及压力传感器技术领域，特别涉及一种方便组装的便携式压力传感器及压力传感器系统。

背景技术

压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

压力传感器包括但不限于压阻式压力传感器，电容式压力传感器，压电式压力传感器。压力感应的技术原理是外力施加到感应区域的结构件上，使结构件产生微小变形，进而放置在结构件表面的压力传感器检测到此微小变形。最后，压力传感器把检测到的机械变形转换为电学信号，实现压力感应。

现有技术中，压力传感器一般包括外壳和固定座，固定座设置在外壳内，压力敏感元件安装在固定座上。针对不同的应用场景需要定制化设置不同尺寸的外壳和固定座，同时对应设置不同数量和类型的压力敏感元件。因此，当应用场景发生转换，需要重新开模制作新的压力传感器，浪费时间，成本也大大提高。

实用新型内容

针对以上存在的技术问题，本实用新型提供了一种压力传感器及压力传感器系统，只需将压力传感器的支撑垫块固定连接在待测物体的表面，即可对其进行压力的监测，安装简单，适于大多数应用场景，节约了时间和成本。所述技术方案如下：

本实用新型具体提供了一种压力传感器，包括：弹性梁和设置在所述弹性梁上的应变感应组件，所述弹性梁上设置有受力面和承压面；所述弹性梁受到通过所述受力面施加的沿第一方向的待测力，和通过所述承压面施加的沿第二方向的支撑力；所述第一方向和所述第二方向相反；所述待测力和所述支撑力在所述弹性梁上的施力点相错位。

进一步，所述受力面上设置有支撑垫块，所述待测力沿所述第一方向作用于所述支撑垫块上，进而通过所述受力面传递给所述弹性梁。

进一步，所述支撑垫块设置为一对且对称设置在所述弹性梁的两端，所述承压面设置在所述弹性梁的中部。

进一步，所述应变感应组件设置为一对，且对称设置在所述弹性梁上靠近所述支撑垫块的两端。

进一步，所述应变感应组件包括压力敏感元件、检测电路和基材，所述压力敏感元件和所述检测电路信号连接并均设置于所述基材上。

进一步，所述基材为PI膜、PET膜、PC膜或柔性线路板中的任意一个。

进一步，所述应变感应组件和所述弹性梁通过胶体粘接。

进一步，所述胶体包括亚克力胶、VHB亚克力发泡胶、丙烯酸胶、环氧胶、502胶、UV胶中的至少一个。

进一步，其特征在于，所述弹性梁的材质为金属、塑料或橡胶中的任意一个。

进一步，本实用新型具体还提供了一种压力传感器系统，包括至少两个上述任一技术方案中的压力传感器，多个所述压力传感器分别设置在待测物体的不同位置。

本实用新型的有益效果：

首先，本实用新型提供了一种压力传感器，将支撑垫块固定连接待测物体，待测压力作用于待测物体时，待测物体发生形变，支撑垫块将形变量传递给弹性梁，弹性梁上的应变感应组件感受形变，输出与待测压力大小匹配的感应信号。本实用新型可装配在不同的待测物体上，只需将支撑垫块固定连接待测物体，无需重新开模制作不同尺寸和结构的压力传感器，安装容易，工序简单，适用场景广泛，节约时间和成本。

其次，本实用新型主体为弹性梁，其他部件均设置在弹性梁上，尺寸较小，结构整体性强，便于携带。且通过支撑垫块传递待测力，相对于直接将弹性梁设置在待测物体上的压力传感器，此结构提供了形变空间，减少了形变的损失，检测更精确。

最后，本实用新型还提供了一种压力传感器系统，通过在待测物体的多处分别设置一个压力传感器，即可实现对整个待测物体的压力检测，布置数量及位置可根据测量面板大小和形状调整，适合不同的待测物体以及不同的应用场景，应用广泛，适合推广使用，例如可用于电脑压力触控板，车载显示屏压力检测等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是一个实施例中压力传感器的侧视图；

图2是一个实施例中压力传感器的俯视图；

图3是一个实施例中压力传感器的仰视图；

图4是一个实施例中压力传感器系统的仰视图。

在所有的视图中，相同的标号表示等同或类似的零件或部件。

1、压力传感器；11、弹性梁；

111、受力面；112、承压面；113、第一梁；114、第二梁；

12、支撑垫块；13、应变感应组件；

2、待测物体；3、压力传感器系统。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。所述实施例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部件或具有相同或类似功能的部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，若出现术语″实施例一″、″本实施例″、″在一个实施例中″等描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。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例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。

在本说明书的描述中，术语″连接″、″安装″、″固定″、″设置″、″具有″等均做广义理解，例如，″连接″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；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。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中的具体含义。

在本说明书的描述中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，一种压力传感器1包括弹性梁11和应变感应组件13，应变感应组件13设置在弹性梁11上，弹性梁11上设置有受力面111和承压面112。外界的待测力沿第一方向通过受力面111作用于弹性梁11，外界的支撑力沿第二方向通过承压面112作用于弹性梁11，待测力和支撑力在弹性梁11上的施力点相错位，第一方向和第二方向方向相反，从而待测力和支撑力共同作用使得弹性梁11发生形变，设置在弹性梁11上的应变感应组件13感应弹性梁11的形变、产生电信号、输出电信号，从而将所受到的外力转化成电信号的形式，实现传感。本实用新型可装配在不同的待测物体上，只需将支撑垫块固定连接待测物体，无需重新开模制作不同尺寸和结构的压力传感器，安装容易，工序简单，适用场景广泛，节约时间和成本。

在一个实施例中，压力传感器1呈膜状或板状，对应将弹性梁11设置成膜状或板状，压力传感器1与待测物体2层叠布置，该结构紧凑，整体性强，容易安装。弹性梁11为弹性材料，可以更好的感受形变传递形变，且能够承受反复按压。撤除压力后，弹性弹性梁11可以通过弹性形变较快回弹复位，使用方便、性能可靠。弹性材料可以为金属、塑料、橡胶等等。

在一个实施例中，如图1、2所示，受力面111上设置有支撑垫块12，待测力沿第一方向作用于支撑垫块12上，进一步通过受力面111传递给弹性梁11。支撑垫块12一端固定连接在弹性梁11的表面，另一端固定连接在待测物体2的表面。待测力作用于待测物体2上，待测物体2作用于支撑垫块12上，支撑垫块12在受力面111处作用于弹性梁11上，弹性梁11形变，应变感应组件13感应弹性梁11的形变、产生电信号、输出电信号。

现有技术中一般直接将弹性梁11设置在待测物体2上，由于没足够的变形空间，一方面压力传递的过程中会有较大损耗，从而导致压力传感器1的检测不够精确；另一方面连接关系对变形的对抗作用可以能对待测物体2造成一定的损坏。本实施例中设置了支撑垫块12，将支撑垫块12分别连接待测物体2和弹性梁11，并将待测物体2的形变传递到弹性梁11上，提供了一定的变形空间，一方面减少了压力传递过程的损耗，使得应变感应组件13可以获得更为准确的应力，压力传感器1更为精确，另一方面也降低了待测物体2发生损坏的概率。

在一个实施例中，如图1、2所示，支撑垫块12设置为一对且对称设置在弹性梁11的两端，承压面112设置在弹性梁11的中部。成对且对称设置的支撑垫块12可以将弹性梁11和待测物体2稳定的固定在一起，支撑垫块12数量适中，不会占用过多的空间，成本也适中，不会造成过多的浪费。在其他实施例中，支撑垫块12可以设置一个或者多个，一个支撑垫块12可能更大的节省成本，多个支撑垫块12可以保证连接更稳定，组装更简单。

在一个实施例中，设置在弹性梁11的中部的承压面112固定连接外部安装架，固定方式包含但不限于螺丝固定，胶粘接。此结构可以极大程度上减少作用于承压面112上的支撑力对两端支撑垫块12传递的位移的影响，使得压力传感器1的检测更精准。外部安装架可以是待测物体2的壳体或者是任何可以为弹性梁11提供反向支撑力的结构。在其他实施例中，外部安装架可以根据实际情况连接在弹性梁11的不同位置。在一个实施例中，承压面112上固定安装有固定块，当传感器进行安装时，将该固定块直接安装至外部的安装架上即可。

在一个实施例中，应变感应组件13包括压力敏感元件、检测电路和基材。压力敏感元件和检测电路通过胶体封装在基材上；压力敏感元件和检测电路信号连接，压力敏感元件感应弹性梁11的形变、并产生电信号，检测电路接收压力敏感元件的电信号，进行分析处理后传递给电子设备的主控制器，从而获得触按的精确压力。压力敏感元件为应变感应电阻，在待测力作用于待测物体2时，待测物体2将会产生形变，该形变通过支撑垫块12传递给弹性梁11，固定连接在弹性梁11上的应变感应电阻处的应变发生变化，应变感应电阻的阻值发生变化，并产生与按压力度大小匹配的电信号，检测电路输出该电信号。在其他实施例中，压力敏感元件可以为电容敏感元件、压电材料等等。

其中，基材为柔性线路板，柔性电路板是一种具有高度可靠性，绝佳曲挠性的印刷电路，通过在可弯曲的轻薄塑料片上，嵌入电路设计，使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件，从而形成可弯曲的挠性电路。此种电路可随意弯曲、折迭重量轻，体积小，散热性好，安装方便，冲破了传统的互连技术。检测电路设置在基材内部，此结构可实现预定电路功能。在其他实施例中，基材可以为PI膜(聚酰亚胺薄膜)、PET膜(耐高温聚酯薄膜)或PC膜(聚碳酸酯薄膜)。上述基材均能用于支撑压力敏感元件和检测电路。可以理解地，基材还可以为其他薄膜。

在一个实施例中，弹性梁11和应变感应组件13之间通过胶体粘接，胶粘接所用的胶体可以是亚克力胶、VHB亚克力发泡胶、丙烯酸胶、环氧胶、502胶、UV胶或其他类似物。这些胶材的材料选择及厚度根据待粘接材料的材质决定。胶粘接容易装配，连接牢固，还能传递形变。

在一个实施例中，如图1、2所示，应变感应组件13设置为一对，一对应变感应组件13对称固定在弹性梁11表面上相对的两端，且在一对支撑垫块12之间并分别靠近一对支撑垫块12。由于待测物体2的位移是通过一对支撑垫块12传递给弹性梁11的，所以将一对应变感应组件13设置在靠近一对支撑垫块12的位置，可以更灵敏的检测到形变量。相对于其他实施例中设置一个应变感应组件13，本实施例中对称设置了一对应变感应组件13，可以通过分别监测一对应变感应组件13处的应变情况，判断待测力的施力方式，如单点按压、滑动按压等等。

在其他实施例中，应变感应组件13和支撑垫块12可以根据实际的需求设置在弹性梁11上相对的两面，也可以根据检测的需求设置在不同的相对距离。在其他实施例中，压力敏感元件的位置和数量可以根据不同应用场景设置。下文中以设置在弹性梁11的中部的承压面112做划分，如图3所示，将弹性梁11分为第一梁113和第二梁114，并对具体的使用情况予以说明：

应用于点压按键中时，按压待测物体2的任意位置，支撑垫块12传递形变，第一梁113和第二梁114同时发生弯曲，压力敏感元件处的应变发生变化，进而压力敏感元件的阻值发生变化，产生电信号，检测电路输出该电信号，通过对两个位置的信号统计分析，可判断点压位置、持续时间、频率等情况，实现在点压按键中的应用。

应用于滑动按键中时，从待测物体2的一端至另一端连续滑动按压，支撑垫块12传递形变，第一梁113和第二梁114的会发生有规律的弯曲，通过压力敏感元件检测第一梁113和第二梁114的弯曲变化规律，可判断滑动按压的位置、方向等情况，实现在滑动按键中的应用。

同时，本实用新型还公开了一种压力传感器系统3，包括至少两个上述任一实施例中的一种压力传感器1，多个压力传感器1分别设置在待测物体2的不同位置，例如在正方形待测物体2的四个角分别设置一个压力传感器1，如图4所示，可以检测整个待测物体2的压力情况。

使用时，将压力传感器系统3设置在待测物体2上，通过对多个压力传感器1的检测，可实现对整个待测物体2的压力测量，针对不同的应用场景下、不同尺寸的待测物体2，可以布置不同数量、位置的压力传感器1，从而满足多种使用需求。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本实用新型技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本实用新型技术效果之外；②采用公知技术对本实用新型技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本实用新型技术效果相同；③以本实用新型技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本实用新型技术方案之外；④利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。

Claims (10)

1.一种压力传感器，其特征在于，包括：

弹性梁和设置在所述弹性梁上的应变感应组件，所述弹性梁上设置有受力面和承压面；

所述弹性梁受到通过所述受力面施加的沿第一方向的待测力，和通过所述承压面施加的沿第二方向的支撑力；

所述第一方向和所述第二方向相反；

所述待测力和所述支撑力在所述弹性梁上的施力点相错位。

2.如权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述受力面上设置有支撑垫块，所述待测力沿所述第一方向作用于所述支撑垫块上，进而通过所述受力面传递给所述弹性梁。

3.如权利要求2所述的压力传感器，其特征在于，所述支撑垫块设置为一对且对称设置在所述弹性梁的两端，所述承压面设置在所述弹性梁的中部。

4.如权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，所述应变感应组件设置为一对，且对称设置在所述弹性梁上靠近所述支撑垫块的两端。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的压力传感器，其特征在于，

所述应变感应组件包括压力敏感元件、检测电路和基材，所述压力敏感元件和所述检测电路信号连接并均设置于所述基材上。

6.如权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述基材为PI膜、PET膜、PC膜或柔性线路板中的任意一个。

7.如权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述应变感应组件和所述弹性梁通过胶体粘接。

8.如权利要求7所述的压力传感器，其特征在于，所述胶体包括亚克力胶、VHB亚克力发泡胶、丙烯酸胶、环氧胶、502胶、UV胶中的至少一个。

9.如权利要求1-4、6-8中任意一项所述的压力传感器，其特征在于，所述弹性梁的材质为金属、塑料或橡胶中的任意一个。

10.一种压力传感器系统，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-9任一项所述的压力传感器，多个所述压力传感器分别设置在待测物体的不同位置。

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