TWI689711B - 感測模組 - Google Patents

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許豐家
蘇中源
陳鵬仁
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Abstract

一種感測模組，包括一中空本體、一第一光感測器以及一第二光感測器。中空本體包括彼此連通的一腔部與一插入部。插入部具有一第一通道與一第二通道。第一光感測器配置於中空本體的腔部內，且對應第一通道，以感測一環境溫度與一待測物溫度。第二光感測器配置於中空本體的腔部內，且對應第二通道，以感測環境溫度。

Description

感測模組
本發明是有關於一種感測模組，且特別是有關於一種以光感測器來感測溫度的感測模組。同時，亦可結合光感測器與壓力感測器的感測模組。
現今的射出成型產品大多朝精緻化、小型化發展。然而，在精緻化、小型化產品的射出成型中難以配置多個監控點，且監控點容易在產品上留下痕跡，會增加後續成品的加工手續。再者，現有應用在射出成型模具中的溫度感測器，易受到模具溫度等環境溫度影響，進而無法準確地得知模具內的射出材料的溫度。此外，若欲在射出成型的模具中同時量測射出材料的溫度與壓力，則須分別插入溫度感測器及壓力感測器，因此難以在同一個監控點上得知的射出材料的狀況。
本發明提供一種感測模組，其採用二個光感測器來量測待測物溫度，具有溫度補償機制，且可提升訊號穩定度及精確度。
本發明還提供一種感測模組，可同時量測溫度與壓力，可提高品管控制能力。
本發明另提供一種感測模組，其透過差動量測方式而得到不受模具輻射熱干擾的待測物溫度，且可同時透過壓力感測器來量測待測物壓力。藉此，可以合併模具內溫度感測模組與壓力感測模組的各別使用數量，並且可減少在產品上留下感測模組的痕跡。
本發明的感測模組，其包括一中空本體、一第一光感測器以及一第二光感測器。中空本體包括彼此連通的一腔部與一插入部。插入部具有一第一通道與一第二通道。第一光感測器配置於中空本體的腔部內，且對應第一通道，以感測一環境溫度與一待測物溫度。第二光感測器配置於中空本體的腔部內，且對應第二通道，以感測環境溫度。
本發明的感測模組，其包括一中空本體、至少一光感測器以及一壓力感測器。中空本體適於抵接一板件，且包括彼此連通的一腔部與一插入部。光感測器配置於中空本體的腔部內，且對應插入部，以感測至少一待測物的至少一待測物溫度。壓力感測器配置於中空本體的腔部內，且位於板件與光感測器之間，以感測待測物施加給中空本體的壓力。
本發明的感測模組，其適於感測注入於一模具內的一待測物溫度及一待測物壓力。感測模組包括一中空本體、一第一光感測器、一第二光感測器以及一壓力感測器。中空本體包括彼此 連通的一腔部與一插入部。腔部位於模具外且適於抵接一板件，而插入部插入於模具內且具有的一第一通道與一第二通道。第一光感測器配置於中空本體的腔部內，且對應該第一通道，以接收一模具輻射熱與一待測物輻射熱，而感測得到一第一溫度。第二光感測器配置於中空本體的腔部內，且對應第二通道，以接收模具輻射熱，而感測得到一第二溫度。待測物溫度等於第一溫度減去第二溫度。壓力感測器配置於中空本體的腔部內，且位於板件與第一光感測器及第二光感測器之間，以接收待測物施加給中空本體的壓力，而感測得到待測物壓力。
在本發明實施例的感測模組的設計中，第一光感測器對應第一通道，以感測環境溫度與待測物溫度。第二光感測器對應第二通道，以感測環境溫度。因此，利用差動量測方式(即第二光感測器感測到的溫度減去第一光感測器感測到的溫度)，即可得到不受環境溫度干擾的待測物溫度。簡言之，本發明實施例的感測模組透過溫度補償機制，可提升訊號穩定度及精確度。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
1:射出成型裝置
10:待測物
20:模具
22:第一模具
23:注入口
24:第二模具
25:模穴
30:板件
100a、100a’、100b:感測模組
110:中空本體
112:腔部
113:抵接面
114:插入部
116a:第一隔板
116b:第二隔板
170:遮光塗層
118:凸點
120:第一光感測器
130:第二光感測器
140:透鏡
150:壓力感測器
160:電路板
F1:壓力
F2:反作用力
L1:第一長度
L2:第二長度
H:待測物輻射熱
H1:第一部分
H2:第二部分
T1:第一通道
T2:第二通道
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種感測模組的示意圖。
圖1B繪示為本發明的另一實施例的一種感測模組的示意圖。
圖2A繪示為本發明的另一實施例的一種感測模組的示意圖。
圖2B繪示為圖2A的感測模組的壓力感測器感測待測物施加給中空本體的壓力的示意圖。
圖3A繪示為圖2A的感測模組設置於一射出成型裝置的示意圖。
圖3B繪示為圖3A的模具的第一模具與第二模具分離時的示意圖。
圖1A繪示為本發明的一實施例的一種感測模組的示意圖。請先參考圖1A，在本實施例中，感測模組100a包括一中空本體110以及至少一光感測器(圖1A示意地繪示一第一光感測器120以及一第二光感測器130，且第一光感測器120以及第二光感測器130係設置在一電路板160上)。中空本體110包括彼此連通的一腔部112與一插入部114。插入部114具有一第一通道T1與一第二通道T2。第一光感測器120配置於中空本體110的腔部112內，且對應第一通道T1，以感測一環境溫度與一待測物溫度。第二光感測器130配置於中空本體110的腔部112內，且對應第二通道T2，以感測環境溫度。
詳細來說，本實施例的中空本體110的腔部112適於抵接一板件30，且中空本體110的腔部112的一第一長度L1小於插入部114的一第二長度L2。也就是說，中空本體110的插入部114 的第二長度L2大於腔部112的第一長度L1。中空本體110的外型例如是插銷型或T型，但並不以此為限。中空本體110的插入部114填充有空氣或呈真空狀態，且中空本體110的插入部114適於插入至例如是一模具20內。此處，中空本體110的材質例如是金屬材料，但並不以此為限。
再者，本實施例的中空本體110更包括一第一隔板116a，設置於插入部114中，以將插入部114區分為第一通道T1與第二通道T2。如圖1A所示，第一隔板116a近似平行或平行於插入部114的延伸方向。在本實施例中，中空本體110可更包括一第二隔板116b，遮蔽第二通道T2的一側並與第二光感測器130相對。於一實施例中，較佳地，第一通道T1的內表面積與第二通道T2的內表面積相同。此處所指的“相同”是指大致相同或約略相同。
為了避免待測物10進入感測模組100a內，本實施例的感測模組100還包括一光學元件，例如是透鏡140，覆蓋中空本體110的插入部114，且遮蔽第一通道T1與第二通道T2相對遠離第一光感測器120與第二光感測器130的一側。如圖1A所示，透鏡140位於插入部114與待測物10之間，且透鏡140適於讓待測物10所輻射的一不可見光(如紅外光)穿透。換言之，待測物10的紅外光輻射可穿透透鏡140而傳遞至第一光感測器120。
請再參考圖1A，本實施例的第一光感測器120接收一環境輻射熱與一待測物輻射熱，而感測到環境溫度與待測物溫度。第二光感測器130接收環境輻射熱，而感測到環境溫度。此處， 環境輻射熱例如是模具20的模具輻射熱，而環境溫度例如是模具20的模具溫度，且待測物10可例如是熔融塑料或固化後的塑料。更進一步來說，待測物10適於發出待測物輻射熱H，且待測物輻射熱H的一第一部分H1直接照射至第一光感測器120，而待測物輻射熱H的一第二部分H2經由插入部114內壁與第一隔板116a反射至第一光感測器120。也就是說，待測物10的待測物輻射熱H至少有兩個傳遞路徑至第一光感測器120。由於中空本體110的第二隔板116b隔離第二通道T2與待測物輻射熱H，因此第二光感測器130不會感測到待測物輻射熱H。簡言之，第二隔板116b的設置是為了要阻止待測物輻射熱H進入第二通道T2內。
本發明實施例並不限制只能用設置隔板的方式來阻止待測物輻射熱H進入第二通道T2內。於另一實施例中，請參考圖1B，本實施例的感測模組100a’更包括一遮光塗層170，設置於光學元件(即透鏡140)上，以遮蔽第二通道T2的一側並與第二光感測器130相對。遮光塗層170的設置可以隔離第二通道T2與待測物輻射熱H。
由於本實施例的第一光感測器120對應第一通道T1，以感測環境溫度與待測物溫度，而第二光感測器130對應第二通道T2，以感測環境溫度。因此，若將第二光感測器130感測到的溫度減去第一光感測器120感測到的溫度，即可得到待測物溫度。也就是說，本實施例的感測模組100a利用差動量測方式(即第二光感測器130感測到的溫度減去第一光感測器120感測到的溫 度)，即可得到不受環境溫度干擾的待測物溫度。簡言之，本實施例的感測模組100a可透過溫度補償機制來提升訊號穩定度及精確度。此外，由於本實施例的第一通道T1的表面積與第二通道T2的表面積相同，因此第一光感測器120與第二光感測器130可量測到最多的輻射熱，使其所感測到環境溫度與待測物溫度可為準確。
在此說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2A繪示為本發明的另一實施例的一種感測模組的示意圖。圖2B繪示為圖2A的感測模組的壓力感測器感測待測物施加給中空本體的壓力的示意圖。請同時參考圖2A與圖1A，本實施例的感測模組100b與圖1A的感測模組100a相似，兩者的差異在於：本實施例的感測模組100b更包括一壓力感測器150，配置於中空本體110的腔部112內，且抵接在腔部112內的一抵接面113，以感測待測物10施加給中空本體110的壓力。如圖2A所示，第一光感測器120與第二光感測器130位於透鏡140與壓力感測器150之間。
更進一來說，本實施例的中空本體110還包括一凸點118，其中凸點118抵接板件30且位於腔部112的抵接面113上。如圖2A所示，本實施例的抵接面113位於凸點118與壓力感測器 150之間。請參考圖2B，當待測物10施加一壓力F1給中空本體時，壓力感測器150感測到凸點118的一反作用力F2而產生形變。此處，此壓力F1例如是待測物10的流體壓力(如液壓)，而壓力感測器150例如是一應變規或一壓電元件。
簡言之，本實施例的感測模組100b具體化為一複合式感測模組。感測模組100b透過第一光感測器120與第二光感測器130來感測待測物溫度及環境溫度，並以其透過差動量測方式而得到不受模具輻射熱干擾的待測物溫度。同時且同一處地，感測模組100b透過壓力感測器150來量測待測物壓力。因此，本實施例的感測模組100b可在同一處同時感測待測物10的待測物溫度與待測物壓力，可提待測物10的品管控制能力。
圖3A繪示為圖2A的感測模組設置於一射出成型裝置的示意圖。圖3B繪示為圖3A的模具的第一模具與第二模具分離時的示意圖。請同時參考圖2A與圖3A，在本實施例中，多個圖2A的感測模組100b設置於一射出成型裝置1的模具20內，以感測模具20內的待測物10(即塑料)的待測物溫度及待測物壓力。
詳細來說，模具20包括一第一模具22與一第二模具24，其中第一模具22與第二模具24組裝後定義出一模穴25，而待測物10(即塑料)可從一注入口23進入於模穴25中。當待測物10進入模穴25之後，感測模組100b的第一光感測器120配置於中空本體110的腔部112內，且對應該第一通道T1，可以接收模具輻射熱與待測物輻射熱，而感測得到一第一溫度。第二光感測器 130配置於中空本體110的腔部112內，且對應第二通道T2，可以接收模具輻射熱，而感測得到一第二溫度。此時，待測物溫度等於第一溫度減去第二溫度。壓力感測器150配置於中空本體110的腔部112內，且位於板件30與第一光感測器120及第二光感測器130之間，可以接收待測物施加給中空本體110的壓力，而感測得到待測物壓力。請參考圖3B，當待測物10固化且成型之後，即可拆卸第一模具22與第二模具24，而將待測物10從模具20中取出。
由於本實施例的感測模組100b是透過差動量測方式而得到不受模具輻射熱干擾的待測物溫度，且在同一處可同時透過壓力感測器150來量測待測物壓力。因此，可以減少射出成型裝置1中感測模組100b的使用數量，並且可減少在待測物10上留下感測模組100b的痕跡。簡言之，本實施例透過單一個複合式的感測模組100b在同一處同時感測待測物10的待測物溫度與待測物壓力，可有效地減少感測模組100b的使用數量，且可降低待測物10損壞的機率。
綜上所述，在本發明一實施例的感測模組的設計中，第一光感測器對應第一通道，以感測一環境溫度與一待測物溫度。第二光感測器對應第二通道，以感測環境溫度。利用差動量測方式(即第二光感測器感測到的溫度減去第一光感測器感測到的溫度)，即可得到不受環境溫度干擾的待測物溫度。簡言之，本發明實施例的感測模組透過溫度補償機制，可提升訊號穩定度及精確 度。
此外，在本發明另一實施例的感測模組的設計中，感測模組除了可透過第一光感測器與第二光感測器來感測待測物溫度及環境溫度，並以其透過差動量測方式而得到不受模具輻射熱干擾的待測物溫度之外，亦可在同一處同時透過壓力感測器來感測待測物壓力。也就是說，在本發明另一實施例的感測模組實質上為單一個複合式的感測模組，可提高品管控制能力且有效地減少感測模組的使用數量，亦可降低待測物損壞的機率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:待測物
20:模具
30:板件
100a:感測模組
110:中空本體
112:腔部
114:插入部
116a:第一隔板
116b:第二隔板
120:第一光感測器
130:第二光感測器
140:透鏡
160:電路板
L1:第一長度
L2:第二長度
H:待測物輻射熱
H1:第一部分
H2:第二部分
T1:第一通道
T2:第二通道

Claims (27)

  1. 一種感測模組，包括：一中空本體，包括彼此連通的一腔部、一插入部以及一第一隔板，其中該第一隔板設置於該插入部中，以將該插入部區分為一第一通道與一第二通道；一第一光感測器，配置於該中空本體的該腔部內，且對應該第一通道，以感測一環境溫度與一待測物溫度；以及一第二光感測器，配置於該中空本體的該腔部內，且對應該第二通道，以感測該環境溫度，其中，該第一感測器所感測的該環境溫度與該待測物溫度減去該第二光感測器所感測的該環境溫度，以獲得該待測物溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的感測模組，其中該第一隔板部平行於該插入部的延伸方向。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的感測模組，其中一待測物適於發出一待測物輻射熱，該待測物輻射熱的一第一部分直接照射至該第一光感測器，而該待測物輻射熱的一第二部分經由該插入部與該第一隔板部反射至該第一光感測器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的感測模組，其中該中空本體更包括一第二隔板，遮蔽該第二通道的一側並與該第二光感測器相對。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的感測模組，其中該第一光感測器與該第二光感測器分別接收外界環境的一環境輻射熱，而感測該環境溫度。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的感測模組，更包括：一透鏡，覆蓋該中空本體的該插入部，且遮蔽該第一通道與該第二通道相對遠離該第一光感測器與該第二光感測器的一側，其中該透鏡位於該插入部與一待測物之間，且該透鏡適於讓該待測物所輻射的一紅外光穿透。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的感測模組，更包括：一壓力感測器，配置於該中空本體的該腔部內，且抵接在該腔部的一抵接面，以感測該待測物施加給該中空本體的壓力。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的感測模組，其中該第一光感測器與該第二光感測器位於該透鏡與該壓力感測器之間。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的感測模組，其中該中空本體更包括一凸點，適於抵接一板件，且位於該腔部的該抵接面上，該抵接面位於該凸點與該壓力感測器之間，當該待測物施加一壓力給該中空本體時，該壓力感測器感測到該凸點的一反作用力而產生形變。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的感測模組，其中該壓力感測器包括一應變規或一壓電元件。
  11. 如申請專利範圍第6項所述的感測模組，更包括： 一遮光塗層，設置於該透鏡上，以遮蔽該第二通道的一側並與該第二光感測器相對。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的感測模組，其中該中空本體的該腔部的一第一長度小於該插入部的一第二長度。
  13. 如申請專利範圍第1項所述的感測模組，其中該中空本體的該插入部填充有空氣或呈真空狀態。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的感測模組，其中該第一通道的內表面積與該第二通道的內表面積相同。
  15. 一種感測模組，包括：一中空本體，適於抵接一板件，且包括彼此連通的一腔部與一插入部；至少一光感測器，配置於該中空本體的該腔部內，且對應該插入部，以感測至少一待測物的至少一待測物溫度；以及一壓力感測器，配置於該中空本體的該腔部內，且位於該板件與該光感測器之間，以感測該待測物施加給該中空本體的壓力。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的感測模組，其中該插入部包括一第一通道與一第二通道，該至少一光感測器包括一第一光感測器以及一第二光感測器，該第一光感測器接收一環境輻射熱與一待測物輻射熱，而感測到一環境溫度與該至少一待測物溫度，該第二光感測器接收該環境輻射熱，而感測到該環境溫度。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的感測模組，其中該第一通道的內表面積與該第二通道的內表面積相同。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的感測模組，其中該中空本體更包括一第一隔板，設置於該插入部中，以將該插入部區分為彼此平行的該第一通道與該第二通道。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的感測模組，其中該待測物輻射熱的一第一部分直接照射至該第一光感測器，而該待測物輻射熱的一第二部分經由該插入部與該第一隔板反射至該第一光感測器。
  20. 如申請專利範圍第18項所述的感測模組，其中該中空本體更包括一第二隔板，隔離該第二通道與該待測物輻射熱。
  21. 如申請專利範圍第16項所述的感測模組，更包括：一光學元件，覆蓋該中空本體的該插入部，且遮蔽該插入部相對遠離該光感測器的一側，其中該光學元件位於該插入部與該待測物之間，且該光學元件適於讓該待測物的一不可見光穿透。
  22. 如申請專利範圍第21項所述的感測模組，更包括：一遮光塗層，設置於該光學元件上，隔離該第二通道與該待測物輻射熱。
  23. 如申請專利範圍第15項所述的感測模組，其中當該待測物施加一壓力給該中空本體時，該壓力感測器感測到該板件的一反作用力而產生形變。
  24. 如申請專利範圍第23項所述的感測模組，其中該壓力感測器包括一應變規或一壓電元件。
  25. 如申請專利範圍第15項所述的感測模組，其中該中空本體的該腔部的一第一長度小於該插入部的一第二長度。
  26. 如申請專利範圍第15項所述的感測模組，其中該中空本體的該插入部填充有空氣或呈真空狀態。
  27. 一種感測模組，適於感測注入於一模具內的一待測物溫度及一待測物壓力，該感測模組包括：一中空本體，包括彼此連通的一腔部與一插入部，其中該腔部位於該模具外且適於抵接一板件，而該插入部插入於該模具內且具有的一第一通道與一第二通道；一第一光感測器，配置於該中空本體的該腔部內，且對應該第一通道，以接收一模具輻射熱與一待測物輻射熱，而感測得到一第一溫度；一第二光感測器，配置於該中空本體的該腔部內，且對應該第二通道，以接收該模具輻射熱，而感測得到一第二溫度，其中該待測物溫度等於該第一溫度減去該第二溫度；以及一壓力感測器，配置於該中空本體的該腔部內，且位於該板件與該第一光感測器及該第二光感測器之間，以接收該待測物施加給該中空本體的壓力，而感測得到該待測物壓力。
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