KR200291930Y1 - Capacitive sensor - Google Patents
Capacitive sensor Download PDFInfo
- Publication number
- KR200291930Y1 KR200291930Y1 KR2020020021332U KR20020021332U KR200291930Y1 KR 200291930 Y1 KR200291930 Y1 KR 200291930Y1 KR 2020020021332 U KR2020020021332 U KR 2020020021332U KR 20020021332 U KR20020021332 U KR 20020021332U KR 200291930 Y1 KR200291930 Y1 KR 200291930Y1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fixed electrode
- electrode
- insulating layer
- fixed
- capacitive sensor
- Prior art date
Links
Abstract
본 고안은 정전용량형 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연층의 상단에 공통전극을 형성하고 하단에는 제1고정전극 및 제2고정전극을 형성하며 상기 제1, 제2고정전극의 하부에 측정 대상물과의 접촉 또는 압력에 의해 변위가 발생하는 가동전극을 형성함으로써 그 등가회로가 브릿지구조를 이루며, 상기 제1고정전극 및 제2고정전극과 가동전극간에 일정한 비례관계를 가지고 가변되는 정전용량이 형성되도록 구성된 정전용량형 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive sensor, and more particularly, to form a common electrode at an upper end of an insulating layer, and to form a first fixed electrode and a second fixed electrode at a lower end thereof, and a lower portion of the first and second fixed electrodes. The equivalent circuit forms a bridge structure by forming a movable electrode in which displacement occurs due to contact or pressure with a measurement object, and the capacitance varies with a constant proportional relationship between the first fixed electrode and the second fixed electrode and the movable electrode. This relates to a capacitive sensor configured to be formed.
Description
본 고안은 정전용량형 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연층의 상단에 공통전극을 형성하고 하단에는 제1고정전극 및 제2고정전극을 형성하며 상기 제1, 제2고정전극의 하부에 측정 대상물과의 접촉 또는 압력에 의해 변위가 발생하는 가동전극을 형성함으로써 그 등가회로가 브릿지구조를 이루며, 상기 제1고정전극 및 제2고정전극과 가동전극간에 일정한 비례관계를 가지고 가변되는 정전용량이 형성되도록 구성된 정전용량형 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive sensor, and more particularly, to form a common electrode at an upper end of an insulating layer, and to form a first fixed electrode and a second fixed electrode at a lower end thereof, and a lower portion of the first and second fixed electrodes. The equivalent circuit forms a bridge structure by forming a movable electrode in which displacement occurs due to contact or pressure with a measurement object, and the capacitance varies with a constant proportional relationship between the first fixed electrode and the second fixed electrode and the movable electrode. This relates to a capacitive sensor configured to be formed.
일반적으로 정전용량형 센서는 대향하는 전극이 이루는 간극에 형성된 정전용량의 변화를 감지하고, 상기 정전용량의 변화로 측정되는 전기적 특성을 이용하여 압력 등의 물리량을 측정하는 센서로서, 압력센서 또는 가속도센서로 사용되는 것이 보편적이다.In general, a capacitive sensor detects a change in capacitance formed in a gap formed by an opposite electrode, and measures a physical quantity such as pressure by using an electrical characteristic measured by the change in capacitance, and is a pressure sensor or an acceleration. It is common to be used as a sensor.
이러한 종래의 정전용량형 센서는 통상적으로 절연층의 표면에 접합되는 고정전극과 상기 고정전극에 대향하여 위치하는 가동전극으로 구성되며, 측정 대상물과의 접촉 또는 압력에 의한 가동전극의 변위에 따라 상기 고정전극과 가동전극 사이에 형성되는 정전용량의 변화량을 측정한다.Such a conventional capacitive sensor is typically composed of a fixed electrode bonded to the surface of the insulating layer and a movable electrode positioned opposite to the fixed electrode, depending on the displacement of the movable electrode due to pressure or contact with a measurement object. The amount of change in capacitance formed between the fixed electrode and the movable electrode is measured.
그러나, 상기 종래의 정전용량형 센서는 가동전극의 변위에 따른 고정전극과 가동전극 사이에 형성되는 정전용량에 있어서, 습도 등의 환경변화에 의하여 유전율이 변화되면 그 측정값이 달라지게 되므로, 정확한 측정을 위해서는 보상값을 반영해야 하는 문제점이 있다.However, the conventional capacitive sensor is a capacitance formed between the fixed electrode and the movable electrode according to the displacement of the movable electrode, the measured value is changed when the dielectric constant is changed by environmental changes such as humidity, There is a problem that the compensation value must be reflected for the measurement.
본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 절연층의 상단에 공통전극을 형성하고 하단에는 제1고정전극 및 제2고정전극을 형성하며 상기 제1, 제2고정전극의 하부에 측정 대상물과의 접촉 또는 압력에 의해 변위가 발생하는 가동전극을 형성함으로써 그 등가회로가 브릿지구조를 이루며, 상기 제1고정전극 및 제2고정전극과 가동전극간에 일정한 비례관계를 가지고 가변되는 정전용량이 형성되도록 구성된 정전용량형 센서를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, to form a common electrode on the top of the insulating layer, and to form a first fixed electrode and a second fixed electrode at the bottom and the lower portion of the first, second fixed electrode The equivalent circuit forms a bridge structure by forming a movable electrode in which displacement occurs due to contact or pressure with a measurement object, and the capacitance varies with a constant proportional relationship between the first fixed electrode and the second fixed electrode and the movable electrode. It is to provide a capacitive sensor configured to be formed.
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 정전용량형 센서의 절개사시도이다.1 is a cutaway perspective view of a capacitive sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 정전용량형 센서의 등가회로도이다.2 is an equivalent circuit diagram of a capacitive sensor according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 - 베이스 20 - 절연층10-Base 20-Insulation Layer
30 - 공통전극 40 - 제1고정전극30-common electrode 40-first fixed electrode
50 - 제2고정전극 60 - 가동전극50-second fixed electrode 60-movable electrode
61, 62, 63 - 인출봉61, 62, 63-withdrawal rod
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 고안에 따른 정전용량형 센서는 하부가 개구된 원통형상을 이루는 절연체로 형성된 베이스와, 상기 베이스의 내측 중심부에 위치하고 원통형상을 이루고 접합되는 절연층과, 상기 절연층의 상단면에 원판형상을 이루고 접합되는 공통전극과, 상기 절연층의 하단면에 상기 절연층과 동일한 외주면을 갖고 중심부가 관통된 고리형상을 이루고 접합되는 제1고정전극과, 상기 절연층의 하단면에 상기 제1고정전극의 내주면과 소정폭 이격되어 원판형상을 이루고 접합되는 제2고정전극과, 상기 제1고정전극 및 제2고정전극의 하부로 소정간격 이격되어 설치되고 외주부가 상기 베이스의 외측면으로 연장되는 가동전극과, 상기 공통전극 및 제1고정전극 및 제2고정전극과 각각 연결되고 상기 베이스의 외부로 돌출되어 형성되는 다수의 인출봉으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The capacitive sensor according to the present invention for solving the above technical problem is a base formed of an insulator forming a cylindrical shape of the lower portion, an insulating layer positioned in the inner center of the base and bonded to form a cylindrical shape, the insulation A common electrode joined to form an upper surface of the layer in the shape of a disk, and a first fixed electrode joined to form an annular shape in which a central portion penetrates through the same outer peripheral surface as the insulating layer on the lower surface of the insulating layer; A second fixed electrode which is spaced apart from the inner circumferential surface of the first fixed electrode by a predetermined width on a lower surface thereof and is joined to form a disc shape, and is spaced apart from the first fixed electrode and the second fixed electrode by a predetermined distance, and an outer circumferential part of the base A movable electrode extending to an outer surface of the base, and connected to the common electrode, the first fixed electrode, and the second fixed electrode, respectively, and protrude out of the base; It is characterized by consisting of a plurality of withdrawal rods are formed.
본 고안의 다른 특징은 상기 공통전극과 절연층과 제1고정전극 및 제2고정전극이 동심원통을 이루는 것이다.Another feature of the present invention is that the common electrode, the insulating layer, the first fixed electrode and the second fixed electrode form a concentric cylinder.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 실시예에 따른 정전용량형 센서의 절개사시도를 나타낸 것이며, 도 2는 본 실시예에 따른 정전용량형 센서의 등가회로도이다.1 is a cutaway perspective view of a capacitive sensor according to the present embodiment, Figure 2 is an equivalent circuit diagram of the capacitive sensor according to the present embodiment.
상기 정전용량형 센서는 베이스(10)와 절연층(20)과 공통전극(30)과 제1고정전극(40)과 제2고정전극(50)과 가동전극(60)과 다수의 인출봉(61),(62),(63)으로 구성된다.The capacitive sensor includes a base 10, an insulating layer 20, a common electrode 30, a first fixed electrode 40, a second fixed electrode 50, a movable electrode 60, and a plurality of extraction rods ( 61), (62), and (63).
상기 베이스(10)는 하부가 개구된 원통형상을 이루는 절연체로서 형성되고,상기 인출봉(61),(62),(63)이 관통하는 관통공이 상단에 형성되어 있다.The base 10 is formed as an insulator having a cylindrical shape with a lower opening, and a through hole through which the drawing bars 61, 62, and 63 penetrate is formed at an upper end thereof.
상기 절연층(20)은 베이스(10)의 내측 중심부에 형성되는 원통형상의 절연체로서, 각각 상단과 하단에 상기 공통전극(30)과 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)이 동심원통을 이루도록 접합된다.The insulating layer 20 is a cylindrical insulator formed at the inner center of the base 10, and the common electrode 30, the first fixed electrode 40, and the second fixed electrode 50 are respectively formed on top and bottom thereof. Joined to form a concentric cylinder.
상기 공통전극(30)은 상기 베이스(10)의 내측보다 작은 직경을 갖는 원판형상을 이루고 상기 베이스(10)의 내주면과 소정간격 이격되어 상기 절연층(20)의 상단에 접합되며, 외부로 연장되는 인출봉(61)을 통하여 소정전압을 인가받는다.The common electrode 30 forms a disc shape having a diameter smaller than the inner side of the base 10, and is spaced apart from the inner circumferential surface of the base 10 by a predetermined distance to be bonded to an upper end of the insulating layer 20 and extends to the outside. A predetermined voltage is applied through the withdrawal bar 61.
상기 제1고정전극(40)은 상기 절연층(20)과 동일한 외주면을 가지며 중심부가 관통된 고리형의 판형상을 이루고 상기 절연층(20)의 하단에 접합되며, 외부로 연장되는 인출봉(62)을 통하여 소정전압을 인가받는다.The first fixed electrode 40 has the same outer circumferential surface as the insulating layer 20 and forms an annular plate shape through which a center is penetrated, and is joined to the lower end of the insulating layer 20 and extends to the outside. Through 62) a predetermined voltage is applied.
상기 제2고정전극(50)은 상기 절연층(20)과 동심을 갖는 원판형상을 이루고 상기 제1고정전극(40)의 내주면과 소정간격 이격되어 상기 절연층(20)의 하단에 접합되며, 외부로 연장된 인출봉(63)을 통하여 소정전압을 인가받는다.The second fixed electrode 50 forms a disc shape having concentricity with the insulating layer 20, and is spaced apart from the inner circumferential surface of the first fixed electrode 40 by a predetermined distance to be bonded to the lower end of the insulating layer 20. A predetermined voltage is applied to the drawing rod 63 extending outward.
상기 가동전극(60)은 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)의 하부로 소정간격 이격되어 상기 베이스(10)의 외측면으로 외주면이 드러나도록 설치되는 원판형상의 박막(薄膜) 금속판인 다이어프램으로서, 측정 대상물과의 접촉 또는 압력에 의해 휘어져 변위를 형성함으로써 가동전극이 된다.The movable electrode 60 is a disk-like thin film installed to expose the outer circumferential surface to the outer surface of the base 10 by being spaced a predetermined distance below the first fixed electrode 40 and the second fixed electrode 50. A diaphragm, which is a metal plate, which is bent by contact or pressure with a measurement object to form a displacement, thereby forming a movable electrode.
여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 공통전극(30) 및 절연층(20)에는 상기 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)에서 연장된 인출봉(62),(63)이 관통하는 관통공이 형성되며, 상기 베이스(10)의 상단에도 인출봉(62),(63)과 상기공통전극(30)에서 연장된 인출봉(61)이 관통하는 관통공이 형성된다.As shown in FIG. 1, the common electrodes 30 and the insulating layer 20 have lead rods 62 and 63 extending from the first fixed electrode 40 and the second fixed electrode 50. The through hole is formed therethrough, and a through hole through which the extraction rods 62 and 63 and the extraction rod 61 extending from the common electrode 30 pass is also formed at the upper end of the base 10.
또한, 상기 각 인출봉(61),(62),(63)은 이러한 관통공을 통하여 외부로 연장되고, 외부전원에 의해 소정전압을 상기 공통전극(30)과 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)에 인가할 수 있는 전기전도체로써 형성된다. 이때, 상기 공통전극(30)에 형성된 관통공은 상기 인출봉(62),(63)보다 큰 직경을 갖도록 구성하여 상기 공통전극(30)이 상기 제1고정전극(40) 또는 제2고정전극(50)과 이루는 전기회로가 단락되지 않도록 한다.In addition, each of the lead rods 61, 62, and 63 extends to the outside through these through holes, and a predetermined voltage is applied to the common electrode 30, the first fixed electrode 40, and an external power source. It is formed as an electrical conductor that can be applied to the second fixed electrode 50. In this case, the through hole formed in the common electrode 30 has a diameter larger than that of the lead rods 62 and 63 so that the common electrode 30 is the first fixed electrode 40 or the second fixed electrode. Do not short-circuit the electrical circuit between (50).
다음에는 이와 같이 구성된 본 고안에 따른 정전용량형 센서의 작용을 설명한다.Next will be described the operation of the capacitive sensor according to the present invention configured as described above.
공통전극(30)과 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)으로 각각의 인출봉(61),(62),(63)을 통하여 소정의 전압을 인가하면 상기 공통전극(30)과 상기 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)의 사이에는 일정량의 정전용량이 형성되며, 상기 공통전극(30)과 상기 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)의 거리는 절연층(30)에 의해 일정하게 유지되므로 상기 정전용량은 고정값(C0)을 갖는다.When a predetermined voltage is applied to the common electrode 30, the first fixed electrode 40, and the second fixed electrode 50 through the respective extraction rods 61, 62, and 63, the common electrode 30 is applied. ) And a predetermined amount of capacitance is formed between the first fixed electrode 40 and the second fixed electrode 50, and the common electrode 30, the first fixed electrode 40, and the second fixed electrode ( The distance of 50 is kept constant by the insulating layer 30 so that the capacitance has a fixed value C 0 .
또한, 가동전극(60)과 상기 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)의 사이에도 정전용량이 형성되고, 제1고정전극(40)과 가동전극(60)간의 정전용량을 C1, 제2고정전극(50)과 가동전극(60)간의 정전용량을 C2라고 하면, 도 2에서와 같은 등가회로로 구성할 수 있다. 여기서, C1, C2는 측정 대상물과의 접촉 또는 압력에 의한 가동전극(60)의 변위에 따라 가변되는 가변용량이며 그 변화량(△C1, △C2)을 측정함으로써 힘, 압력 등의 물리량을 계측할 수 있다.In addition, a capacitance is formed between the movable electrode 60 and the first fixed electrode 40 and the second fixed electrode 50, and the capacitance between the first fixed electrode 40 and the movable electrode 60 is reduced. When the capacitance between C 1 and the second fixed electrode 50 and the movable electrode 60 is C 2 , an equivalent circuit as shown in FIG. 2 can be formed. Here, C 1 , C 2 is a variable capacitance that varies depending on the displacement of the movable electrode 60 due to contact or pressure with the measurement object, and the force, pressure, etc. by measuring the change amount (ΔC 1 , ΔC 2 ) The physical quantity can be measured.
가동전극(60)이 압력 등에 의해 변위를 형성할 때, 중심부분에서의 변위가 가장자리보다 크게 되므로 △C2가 △C1보다 크다.When the movable electrode 60 forms a displacement by pressure or the like, the displacement in the central portion becomes larger than the edge, so that ΔC 2 is larger than ΔC 1 .
이와 같이, 각 전극의 사이에 형성되는 정전용량은 두 개의 고정용량과 두 개의 가변용량을 갖는 브릿지회로를 구성하며, 이에 따라 상기 가동전극(60)과 상기 제1고정전극(40) 및 제2고정전극(50)의 사이에 형성되는 정전용량은 일정한 비례관계를 유지하며 가변되는 상대보상구조를 가진다.As such, the capacitance formed between each electrode constitutes a bridge circuit having two fixed capacitances and two variable capacitances. Accordingly, the movable electrode 60, the first fixed electrode 40, and the second capacitance are formed. The capacitance formed between the fixed electrodes 50 maintains a constant proportional relationship and has a variable relative compensation structure.
이상 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 고안의 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims of the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 고안은 절연층의 상단에 공통전극을 형성하고 하단에 제1고정전극 및 제2고정전극을 형성함으로써, 평형정도가 우수하고 보다 용이하게 제작할 수 있다.As described above, according to the present invention, the common electrode is formed at the upper end of the insulating layer and the first fixed electrode and the second fixed electrode are formed at the lower end, so that the degree of equilibrium can be excellent and more easily manufactured.
또한, 공통전극과 제1고정전극·제2고정전극 및 가동전극의 사이에 형성되는 4개의 정전용량이 브릿지구조를 이루게 되고, 제1고정전극 및 제2고정전극과 가동전극의 사이에 형성되는 두 가변용량이 일정한 비례관계를 갖고 가변되는 상대보상구조를 이룸으로써 습도 등의 환경변화에 의하여 유전율이 변화하더라도 그 값을 보상할 필요가 없다.In addition, four capacitances formed between the common electrode, the first fixed electrode, the second fixed electrode, and the movable electrode form a bridge structure, and are formed between the first fixed electrode, the second fixed electrode, and the movable electrode. Since the two variable capacities have a constant proportional relationship and a variable relative compensation structure, even if the dielectric constant changes due to environmental changes such as humidity, there is no need to compensate the value.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2020020021332U KR200291930Y1 (en) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | Capacitive sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2020020021332U KR200291930Y1 (en) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | Capacitive sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR200291930Y1 true KR200291930Y1 (en) | 2002-10-11 |
Family
ID=73126241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR2020020021332U KR200291930Y1 (en) | 2002-07-16 | 2002-07-16 | Capacitive sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR200291930Y1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101257608B1 (en) | 2009-03-30 | 2013-04-29 | 아즈빌주식회사 | Capacitance type pressure sensor |
-
2002
- 2002-07-16 KR KR2020020021332U patent/KR200291930Y1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101257608B1 (en) | 2009-03-30 | 2013-04-29 | 아즈빌주식회사 | Capacitance type pressure sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4893214A (en) | Capacitance type sensitive element and a manufacturing method thereof | |
| KR100404904B1 (en) | A capacitive differential pressure sensor and method for manufacturing thereof | |
| US4432238A (en) | Capacitive pressure transducer | |
| US6966225B1 (en) | Capacitive accelerometer with liquid dielectric | |
| KR0137939B1 (en) | Capacitive pressure sensor and method for minimizing the parasitic capacitance in a capacitive pressure sensor | |
| CA2010803C (en) | Capacitive semiconductive sensor with hinged silicon diaphragm for linear movement | |
| US2999386A (en) | High precision diaphragm type instruments | |
| KR0137965B1 (en) | Capacitive sensor with minimized dielectric drift | |
| US4531415A (en) | Differential pressure transducer | |
| JP2002504676A (en) | Differential pressure sensor | |
| KR100894660B1 (en) | Capacitive sensor | |
| EP0409827B1 (en) | Pressure sensor | |
| US5146389A (en) | Differential capacitor structure and method | |
| CN114323408A (en) | Multi-range multi-sensitivity pressure MEMS chip | |
| ITMI940774A1 (en) | CAPACITY TYPE ROTATION ANGLE SENSOR | |
| JP2586406B2 (en) | Capacitive acceleration sensor | |
| KR200291930Y1 (en) | Capacitive sensor | |
| US10760929B2 (en) | Environmental sensor and manufacturing method thereof | |
| US6359458B1 (en) | Apparatus for detecting a diaphragm failure | |
| JPH05346356A (en) | Device for detecting physical quantity utilizing change in capacitance | |
| WO2022196131A1 (en) | Pressure sensor device | |
| CN113447166B (en) | MEMS pressure sensor based on frequency detection principle and preparation method | |
| JP2019020398A (en) | Pressure sensor element with glass barrier material configured for increased capacitive response | |
| KR101531104B1 (en) | Microphone | |
| JPH0541362Y2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REGI | Registration of establishment | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110921 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Expiration of term |