專利名稱：一種電容式傳感器的感應裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電容式傳感器，具體涉及電容式傳感器的感應裝置。
背景技術：
電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置，它本身就是一種可變電容器。由于這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，動態(tài)響應好，靈敏度高，分辨率高，能實現(xiàn)非接觸測量等特點，因而被廣泛應用于位移、加速度、振動、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測領域。目前的電容式傳感器通常由外殼、以及安裝于外殼內(nèi)的感應極板、固定結(jié)構(gòu)和檢測芯片構(gòu)成。其中，感應極板通常是單獨制造的，其對生產(chǎn)設備的精度要求很高，否則很容易造成感應極板的大小不一，進而影響測量精度；另外，在將感應極板、固定結(jié)構(gòu)、檢測芯片等組件組裝起來時，其對安裝的精度同樣要求很高，這對生產(chǎn)設備提出了很高的要求，且組裝費時。因此，為了解決上述現(xiàn)有的電容式傳感器的制備復雜、精度低、小型化的難度大的缺點，本公司同日申請的另外一篇實用新型專利，提出了一種新型電容式傳感器，將感應極板、檢測芯片設置于印刷電路板上，來解決現(xiàn)有技術的問題。如圖1和圖2所示，該新型電容式傳感器包括外殼上蓋1、外殼底座2、卡置于外殼上蓋I和外殼底座2構(gòu)成的容置空間內(nèi)的印刷電路板3、以及位于印刷電路板3與外殼上蓋I構(gòu)成的空間內(nèi)的兩顆金屬球7。所述外殼上蓋I恰與外殼底座2配合。所述印刷電路板3的上表面通過銅箔印刷出三片感應極板4 :位于左側(cè)的第一感應極板41、位于中間的第二感應極板42和位于右側(cè)的第三感應極板43，所述印刷電路板3的下表面焊接有檢測芯片5以及三根金屬引腳6，所述檢測芯片5的其中三個管腳分別連接所述三片感應極板4，所述檢測芯片5的另外的三個管腳分別連接至所述三根金屬引腳6。所述金屬球7采用不帶磁性的金屬制成，可隨著印刷電路板3的傾斜角度的變化而自由滾動。上述專利中，當金屬球7從印刷電路板3上的感應極板4之間滾動時，因為感應極板4由銅箔制成，而銅箔具有一定的厚度，因而金屬球7從有銅箔處滾動到無銅箔處，然后再滾到有銅箔處的過程中，會對金屬球7滾動造成一定的阻礙。這樣，對于要求金屬球滾動具有高靈敏度的場合，上述電容式傳感器則不能很好的滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種電容式傳感器的感應裝置，對背景技術中描述的電容式傳感器進行改進，提高金屬球滾動的靈敏度。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的思路是，將位于印刷電路板與上蓋構(gòu)成的空腔內(nèi)設置三顆金屬球，這三顆金屬球分別對應印刷電路板上的三片感應極板，其中，位于兩側(cè)的金屬球分別卡置于上蓋內(nèi)的固定結(jié)構(gòu)里，不能自由移動，位于中間的金屬球則可在中間的感應極板上自由活動。這樣，由于中間感應極板是一個平整的光滑的銅箔面，因此大大提高了金屬球滾動的靈敏度。具體的，本發(fā)明的一種電容式傳感器的感應裝置，包括上蓋、與上蓋配合的印刷電路板、以及位于上蓋與印刷電路板構(gòu)成的空腔內(nèi)的三顆金屬球，所述印刷電路板的上表面通過銅箔印刷出三片感應極板位于左側(cè)的第一感應極板、位于中間的第二感應極板和位于右側(cè)的第三感應極板，所述印刷電路板的下表面焊接有至少三根金屬引腳，其中的三根金屬引腳分別連接至印刷電路板上的三片感應極板。所述三顆金屬球采用不帶磁性的金屬制成，且該三顆金屬球的位置分別對應第一感應極板、第二感應極板和第三感應極板，其中，位于兩側(cè)的金屬球分別固定卡置于上蓋內(nèi)的固定結(jié)構(gòu)里，位于中間的金屬球則可隨著印刷電路板的傾斜角度的變化而在所述空腔內(nèi)自由滾動。進一步的，所述第二感應極板的寬度大于第一感應極板的寬度以及第三感應極板的寬度，所述金屬球的直徑小于第二感應極板的寬度，且大于第一感應極板的寬度以及第三感應極板的寬度，以防止金屬球滾動到感應極板之間的縫隙里。優(yōu)選的，第一感應極板的寬度與第三感應極板的寬度相等。進一步的，所述上蓋中部設有凹陷，該凹陷與印刷電路板構(gòu)成容納三顆金屬球的空腔，其中，該凹陷容納兩側(cè)金屬球的兩側(cè)部分設有固定結(jié)構(gòu)，將兩側(cè)的金屬球分別固定于第一感應極板和第三感應極板上。優(yōu)選的，該固定結(jié)構(gòu)的橫切面是圓形。優(yōu)選的，該固定結(jié)構(gòu)的縱切面的高度等于金屬球的直徑，以使該固定結(jié)構(gòu)恰壓緊金屬球以固定之。進一步的，所述凹陷容納中間金屬球的中間部分的橫切面的最窄處大于金屬球的直徑，其最寬處小于兩個金屬球的直徑之和。優(yōu)選的，所述凹陷容納中間金屬球的中間部分的縱切面的高度略高于凹陷兩側(cè)的固定結(jié)構(gòu)的縱切面的高度，例如其高度是金屬球的直徑的1.1倍，以使中間的金屬球自由無阻礙的滾動。另外，為保證中間的金屬球被限制于第二感應極板上滾動，所述凹陷容納中間金屬球的中間部分的形狀和大小與第二感應極板的形狀和大小相適應。進一步的，所述上蓋設有若干活動卡勾，當上蓋與印刷電路板蓋合時，所述卡勾恰卡住印刷電路板以固定之，該結(jié)構(gòu)簡單方便。進一步的，所述三片感應極板關于第二感應極板的中心垂線成軸對稱，這樣，外部的檢測芯片可以方便的以差分方式檢測位于兩側(cè)的第一感應極板、第三感應極板與位于中間的第二感應極板間的電容差值。以印刷電路板的銅箔印刷腐蝕成的感應極板可以做到很高的尺寸及位置精度，因而可以獲得很好的對稱性，非常適合差分檢測方式。此外，本發(fā)明制備簡單、成本低廉，且定位精度高、易于小型化。


圖1是背景技術中的電容式傳感器的立體示意圖。圖2是背景技術中的電容式傳感器的立體分解示意圖(不含金屬球)。圖3是本發(fā)明的實施例的立體示意圖。圖4是本發(fā)明的實施例的印刷電路板的俯視圖。圖5是本發(fā)明的實施例的側(cè)視圖一(不含上蓋)。圖6是本發(fā)明的實施例的側(cè)視圖二 (不含上蓋)。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例，如圖3所示，一種電容式傳感器的感應裝置，包括上蓋10、與上蓋10配合的印刷電路板11、以及位于上蓋10與印刷電路板11構(gòu)成的空腔內(nèi)的三顆金屬球12。將印刷電路板11固定于上蓋上即組成一個完整的電容式傳感器的感
應裝置。印刷電路板11的上表面通過銅箔印刷出三片感應極板13 :位于左側(cè)的第一感應極板131、位于中間的第二感應極板132和位于右側(cè)的第三感應極板133，所述印刷電路板11的下表面焊接有三根金屬引腳14，該三根金屬引腳14分別連接至印刷電路板11上的三片感應極板13。金屬球12采用不帶磁性的金屬制成，且三顆金屬球12的位置分別對應第一感應極板131、第二感應極板132和第三感應極板133,其中,位于兩側(cè)的金屬球分別固定卡置于上蓋10內(nèi)的固定結(jié)構(gòu)里，位于中間的金屬球則可隨著印刷電路板11的傾斜角度的變化而在所述空腔內(nèi)自由滾動。如圖4-圖6所示，第二感應極板132的寬度大于第一感應極板131的寬度以及第三感應極板133的寬度。為防止金屬球12滾動到感應極板13之間的縫隙里，金屬球12的直徑略大于第一感應極板131的寬度以及第三感應極板133的寬度，且小于第二感應極板132的寬度。本實施例中的第一感應極板131的寬度與第三感應極板133的寬度相等。另外，三片感應極板13關于第二感應極板132的中心垂線成軸對稱，這樣，外部的檢測芯片可以方便的以差分方式檢測位于兩側(cè)的第一感應極板131、第三感應極板133與位于中間的第二感應極板132之間的電容差值。另外，本實施例中的三顆金屬球的直徑相同，在實際應用中，其直徑也可以不同，只要滿足中間的金屬球滾動時，不會滾動到感應極板之間的縫隙里即可。如圖3所示，上蓋10中部設有凹陷101，該凹陷101與印刷電路板11構(gòu)成容納三顆金屬球12的空腔，其中，該凹陷101容納兩側(cè)金屬球的兩側(cè)部分設有固定結(jié)構(gòu)，將兩側(cè)的金屬球分別固定于第一感應極板131和第三感應極板133上。本實施例中，為適應金屬球12的形狀，該固定結(jié)構(gòu)的橫切面是由圓弧構(gòu)成的圓形，該圓形的直徑略微大于一個金屬球的直徑，恰卡住一個金屬球以固定之；該固定結(jié)構(gòu)的縱切面的高度等于(或者略微大于)金屬球的直徑，恰壓緊金屬球以固定之。凹陷101容納中間金屬球的中間部分的橫切面的最窄處大于一個金屬球的直徑，其最寬處小于兩個金屬球的直徑之和；其縱切面的高度略高于金屬球的直徑，或者說略高于固定結(jié)構(gòu)的縱切面的高度，例如其高度是金屬球的直徑的1.1倍，當然也可以是其他具體的高度值，只要使中間的金屬球在空腔內(nèi)自由無阻礙的滾動即可。為保證中間的金屬球被限制于第二感應極板132上滾動，凹陷101容納中間金屬球的中間部分的形狀和大小與第二感應極板132的形狀和大小適應。這樣，位于兩側(cè)的金屬球卡置于上蓋10的凹陷101的兩側(cè)的固定結(jié)構(gòu)內(nèi)，并壓緊使之分別與第一感應極板131和第三感應極板133固定接觸，中間的金屬球被限制在空腔內(nèi)，沿第二感應極板132表面滾動。另外，不論中間的金屬球處于空腔內(nèi)任何位置時，都處于第二感應極板132之上，故滾動時完全是在一個平整的平面上，所以滾動非常靈活。
為固定上蓋10和印刷電路板11，上蓋10還設有若干可活動的卡勾102，當上蓋10與印刷電路板11蓋合時，所述卡勾102恰卡住印刷電路板11以固定之。本實施例中，上蓋10在四個角處分別設有四個卡勾，對應的，印刷電路板11的四個角處分別缺失對應的一部分，以使卡勾102恰卡住印刷電路板11。下面具體描述本發(fā)明的實現(xiàn)原理。令位于左側(cè)的金屬球121與第一感應極板131之間的電容值為Cl，位于中間的金屬球122與第二感應極板132之間的電容值為C2，位于右側(cè)的金屬球123與第三感應極板133之間的電容值為C3，金屬球122靠近金屬球121時二者間的電容值為C12，金屬球122遠離金屬球121時二者間的電容值為C21，金屬球122靠近金屬球123時二者間的電容值為C23，金屬球122遠離金屬球123時的電容值為C32。其中 C12=C23>C21=C32，即 C12=C23，且 C12>C21，且 C21=C32。那么當金屬球122接近金屬球121時，連接第一感應極板131的金屬引腳141與連接第二感應極板132的金屬引腳142之間的電容值C34為Cl、C2和C12串聯(lián)，連接第三感應極板133的金屬引腳143與金屬引腳142之間的電容值C35為C3、C2和C23串聯(lián)，此時C34> C35，那么外部的檢測芯片則可以判別出金屬球122位于靠近金屬球121的位置；反之，外部的檢測芯片則可以判別出金屬球122位于靠近金屬球123的位置。盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種電容式傳感器的感應裝置，其特征在于包括上蓋、與上蓋配合的印刷電路板、以及位于上蓋與印刷電路板構(gòu)成的空腔內(nèi)的三顆金屬球；所述印刷電路板的上表面通過銅箔印刷出位于左側(cè)的第一感應極板、位于中間的第二感應極板和位于右側(cè)的第三感應極板，所述印刷電路板的下表面焊接有至少三根金屬引腳，其中的三根金屬引腳分別連接至印刷電路板上的第一感應極板、第二感應極板和第三感應極板；所述三顆金屬球采用不帶磁性的金屬制成，且該三顆金屬球的位置分別對應第一感應極板、第二感應極板和第三感應極板，其中，位于兩側(cè)的金屬球分別固定卡置于上蓋內(nèi)的固定結(jié)構(gòu)里，位于中間的金屬球隨著印刷電路板的傾斜角度的變化而在所述空腔內(nèi)自由滾動。
2.根據(jù)權利要求1所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述第二感應極板的寬度大于第一感應極板的寬度以及第三感應極板的寬度，所述金屬球的直徑小于第二感應極板的寬度，且大于第一感應極板的寬度以及第三感應極板的寬度。
3.根據(jù)權利要求1所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述上蓋中部設有 凹陷，該凹陷與印刷電路板構(gòu)成容納三顆金屬球的空腔，其中，該凹陷容納兩側(cè)金屬球的兩側(cè)部分設有固定結(jié)構(gòu)，將兩側(cè)的金屬球分別固定于第一感應極板和第三感應極板上。
4.根據(jù)權利要求3所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述固定結(jié)構(gòu)的橫切面是圓形。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述固定結(jié)構(gòu)的縱切面的高度等于金屬球的直徑，使該固定結(jié)構(gòu)恰壓緊金屬球以固定之。
6.根據(jù)權利要求3所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述凹陷容納中間金屬球的中間部分的橫切面的最窄處大于金屬球的直徑，其最寬處小于兩個金屬球的直徑之和。
7.根據(jù)權利要求6所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述凹陷容納中間金屬球的中間部分的縱切面的高度略高于凹陷兩側(cè)的固定結(jié)構(gòu)的縱切面的高度。
8.根據(jù)權利要求6所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述凹陷容納中間金屬球的中間部分的形狀和大小與第二感應極板的形狀和大小相適應。
9.根據(jù)權利要求1所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述上蓋設有若干活動卡勾，當上蓋與印刷電路板蓋合時，所述卡勾恰卡住印刷電路板以固定之。
10.根據(jù)權利要求1所述的電容式傳感器的感應裝置，其特征在于所述第一感應極板、第二感應極板和第三感應極板關于第二感應極板的中心垂線成軸對稱。
全文摘要
本發(fā)明涉及電容式傳感器。本發(fā)明一種電容式傳感器的感應裝置，包括上蓋、與上蓋配合的印刷電路板、以及位于上蓋與印刷電路板構(gòu)成的空腔內(nèi)的三顆金屬球。印刷電路板的上表面通過銅箔印刷出第一感應極板、第二感應極板和第三感應極板，印刷電路板的下表面焊接有至少三根金屬引腳，其中的三根金屬引腳分別連接至印刷電路板上的第一感應極板、第二感應極板和第三感應極板。三顆金屬球采用不帶磁性的金屬制成，且該三顆金屬球的位置分別對應第一感應極板、第二感應極板和第三感應極板，其中，位于兩側(cè)的金屬球分別固定卡置于上蓋內(nèi)的固定結(jié)構(gòu)里，位于中間的金屬球隨著印刷電路板的傾斜角度的變化而在所述空腔內(nèi)自由滾動。
文檔編號G01D5/24GK103017799SQ20121042257
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權日2012年10月30日
發(fā)明者楊叔仲, 魏肅, 柴智, 劉雙春 申請人:廈門市芯陽科技有限公司