一种电容式传感器制造技术

技术编号:40269956 阅读:38 留言:0更新日期:2024-02-02 22:56
本申请涉及传感器技术领域,具体涉及一种电容式传感器。该传感器包括安装壳体,以及设置于安装壳体内的电容敏感器和电容检测输出主板;本申请的电容敏感器,定极板和动极板两者的电极层相对设置,利用两极板的电极层之间具有空腔间隙,形成平板电容结构;平行设置的定极板和动极板,布局简单,且在受外部振动激励,动极板的电极层和定极板的电极层之间的距离将发生变化,引起平板电容结构的电容发生变化,变化的电容信号通过电容电压转换模块转换成电压信号输出,后级的处理器模块基于放大处理后的电压信号确定出所述待测目标量的当前数值;不同的电容变化能产生不同电压信号,不同的电压信号通过后级处理模块处理得到不同的测量数值。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传感器,特别是涉及一种电容式传感器


技术介绍

1、电容式传感器常用来检测敏感工程物理量,例如目前的mems(micro-electro-mechanical system,微型电子机械系统)加速度传感器,可以用来测量重力加速度、匀变速运动的加、减速度等,利用传感器的电容变化以反映出所需目标值的测量。现有的mems电容式传感器涉及的电路处理复杂,涉及高频载波信号发生电路、开关相敏检波电路,低通解调电路等处理才能实现变化电容及工程物理量的测量;生产制造成本高的同时,对于生产制造所要求的工艺技术门槛也高,提高了市场化竞争的难度。近年来,pcb印制板技术与加工精度随着制造技术与新材料的进步而相应发展,pcb印制板的制造工艺成熟且简单,其批量化生产制造成本低廉。


技术实现思路

1、本申请提供一种电容式传感器,包括安装壳体,以及设置于安装壳体内的电容敏感器和电容检测输出主板;

2、所述电容敏感器包括:具有一个电极层的定极板,以及具有两个电极层的动极板;

3、所述定极板和所述动极板两者的电极层相对设置,且所述定极板和所述动极板两者的电极层之间具有空腔间隙,形成具有平板电容结构的电容敏感器;

4、所述电容敏感器和电容检测输出主板之间设置电极引线连接。

5、所述平板电容结构的电容敏感器用于通过自身的电容变化反映出所检测的待测目标量的数值;

6、所述电容检测输出主板上设置有直流激励产生模块、电容电压转换模块和信号放大模块;

7、所述直流激励产生模块用于输出设定的直流电压;

8、所述平板电容结构的电容敏感器在振动条件下可输出与物理振动量级对应的变化的电容信号;所述电容检测输出主板用于处理所述电容敏感器输出的与物理振动量级对应的变化的电容信号,将所述变化的电容信号转换为电压信号输出;具体的:

9、所述电容敏感器和直流激励产生模块分别连接于电容电压转换模块的输入端,电容电压转换模块的输出端与信号放大模块连接;

10、所述电容电压转换模块用于利用所述直流激励产生模块的输出作为直流参考,并进行电容电压转换,以输出用于反映所述电容敏感器当前电容值的电压信号;所述信号放大模块用于进行电压信号的放大,以使后级的处理器模块基于信号放大模块放大输出的电压信号确定出所述待测目标量的当前数值。

11、进一步地,所述电容敏感器包括一件动极板和两件定极板,

12、所述动极板的上表面和下表面分别设有第一电极层和第二电极层;所述定极板的一表面设有第三电极层,

13、所述动极板位于中部,所述两件定极板分别设置于所述动极板的上部和下部,所述两件定极板和所述动极板间形成三明治结构,

14、所述两件定极板的第一件定极板的第三电极层与动极板上表面的第一电极层相对设置,所述第三电极层与第一电极层之间形成具有空腔间隙的第一平板电容,

15、所述两件定极板的第二件定极板的第三电极层与所述动极板下表面的第二电极层的相对设置,所述第三电极层与所述第二电极层之间形成具有空腔间隙的第二平板电容;

16、或者是,

17、所述电容敏感器包括一件动极板和一件定极板,

18、所述动极板的一表面上布置有隔离设置的左叉指电极层和右叉指电极层,

19、所述定极板的一表面上设有第三电极层,

20、所述定极板和动极板之间构成叠层结构,所述定极板的第三电极层和所述动极板的电极层相对设置,所述左叉指电极层和所述第三电极层之间形成具有空腔间隙的第一平板电容,所述右叉指电极层和所述第三电极层之间形成具有空腔间隙的第二平板电容。

21、进一步地,所述定极板和所述动极板设置均有焊线过孔,

22、当所述电容敏感器包括一件动极板和两件定极板时,通过导体将两件所述定极板的两个第三电极层相连;所述动极板的第一、第二电极层通过导体与所述定极板对应的焊线过孔相连,从上层定极板焊盘将所述电容敏感器的信号引出;

23、或者是,当所述电容敏感器包括一件动极板和一件定极板时,通过导体将所述第三电极层与所述动极板对应的焊线过孔相连,从所述动极板焊盘将所述电容敏感器的信号引出。

24、进一步地,所述定极板和动极板之间设置补强层垫块相连,所述补强层垫块用以使得所述定极板的电极层和所述动极板的电极层之间形成空腔间隙。

25、进一步地,所述电容敏感器具有反映电容变化用的电容敏感部;电容敏感器包括:动电极端子c1、动电极端子c2和定电极端子gg;

26、所述电容敏感部包括:

27、由所述动电极端子c1、所述第一平板电容和所述定电极端子cg依次连接形成的第一电容敏感部;

28、以及,由所述动电极端子c2、所述第二平板电容和所述定电极端子gg依次连接形成的第二电容敏感部。

29、进一步地,所述第一敏感部中:所述第一平板电容包括随外部参数作用而变化的第一动态电容,以及不随外部参数作用而变化的第一静态电容,所述第一动态电容和所述第一静态电容并联连接;所述第一敏感部的电容变化由所述第一动态电容变化反映,所述第一动态电容变化的信号通过所述动电极端子c1和所述定电极端子gg引出。

30、进一步地,所述第二敏感部中:所述第二平板电容包括随外部参数作用而变化的第二动态电容,以及不随外部参数作用而变化的第二静态电容,所述第二动态电容和所述第二静态电容并联连接;所述第二敏感部的电容变化由所述第二动态电容变化反映,所述第二动态电容变化的信号通过所述动电极端子c2和所述定电极端子gg引出。

31、进一步地,所述电容敏感部的电容变化量等于所述第一电容敏感部和所述第二电容敏感部两者的变化量之和;

32、所述第一动态电容的电容值根据所述第一平板电容中所述动极板和所述定极板两者的电极层之间的间距变化而变化,所述第一敏感部的电容变化量等于所述第一动态电容的电容变化值;

33、所述第二动态电容的电容值根据所述第二平板电容中所述动极板和所述定极板两者的电极层之间的间距变化而变化,所述第二敏感部的电容变化量等于所述第二动态电容的电容变化值。

34、进一步地,所述定极板和动极板均为pcb板;

35、所述动极板的厚度为100μm~500μm;所述定极板的厚度为200μm~500μm;

36、所述定极板的电极层厚度为10μm~35μm;所述动极板的电极层厚度为10μm~35μm。

37、进一步地,所述补强层垫块为绝缘材料,所述补强层垫块的厚度为15μm~35μm。

38、进一步地,所述电容检测输出主板还包括:与所述电容电压转换模块连接的的抗干扰模块,所述抗干扰模块用于抑制耦合进入所述电容电压转换模块输入端的共模干扰。

39、进一步地,所述安装壳体包括:底座、防护筒体和盖帽;

40、所述底座具有安装面,所述底座连接于所述防本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电容式传感器,其特征在于,包括安装壳体,以及设置于安装壳体内的电容敏感器和电容检测输出主板;

2.如权利要求1所述的电容式传感器,其特征在于,所述电容敏感器包括一件动极板和两件定极板,

3.如权利要求2所述的电容式传感器,其特征在于,所述定极板和所述动极板设置均有焊线过孔,

4.如权利要求1所述的电容式传感器,其特征在于,所述定极板和动极板之间设置补强层垫块相连,所述补强层垫块用以使得所述定极板的电极层和所述动极板的电极层之间形成空腔间隙。

5.如权利要求2所述的电容式传感器,其特征在于,所述电容敏感器具有反映电容变化用的电容敏感部;电容敏感器包括:动电极端子C1、动电极端子C2和定电极端子GG;

6.如权利要求5所述的电容式传感器,其特征在于,所述第一电容敏感部中:所述第一平板电容包括随外部参数作用而变化的第一动态电容,以及不随外部参数作用而变化的第一静态电容,所述第一动态电容和所述第一静态电容并联连接;所述第一电容敏感部的电容变化由所述第一动态电容变化反映,所述第一动态电容变化的信号通过所述动电极端子C1和所述定电极端子GG引出。

7.如权利要求6所述的电容式传感器,其特征在于,所述第二电容敏感部中:所述第二平板电容包括随外部参数作用而变化的第二动态电容,以及不随外部参数作用而变化的第二静态电容,所述第二动态电容和所述第二静态电容并联连接;所述第二电容敏感部的电容变化由所述第二动态电容变化反映,所述第二动态电容变化的信号通过所述动电极端子C2和所述定电极端子GG引出。

8.如权利要求7所述的电容式传感器,其特征在于,所述电容敏感部的电容变化量等于所述第一电容敏感部和所述第二电容敏感部两者的变化量之和;

9.如权利要求1-8任意一项所述的电容式传感器,其特征在于,所述定极板和动极板均为PCB板;

10.如权利要求4所述的电容式传感器,其特征在于,所述补强层垫块为绝缘材料,所述补强层垫块的厚度为15μm~35μm。

11.如权利要求1-8任意一项所述的电容式传感器,其特征在于,所述电容检测输出主板上设置有直流激励产生模块、电容电压转换模块和信号放大模块;所述电容检测输出主板还包括:与所述电容电压转换模块连接的抗干扰模块,所述抗干扰模块用于抑制耦合进入所述电容电压转换模块输入端的共模干扰。

12.如权利要求1-8任意一项所述的电容式传感器,其特征在于,所述安装壳体包括:底座、防护筒体和盖帽;

13.如权利要求12所述的电容式传感器,其特征在于,所述电容敏感器胶粘固定于安装面上后,使用环氧胶灌封在所述第一安装腔内;所述电容检测输出主板与所述电容敏感器引出线焊接后固定于所述第二安装腔内。

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【技术特征摘要】

1.一种电容式传感器,其特征在于,包括安装壳体,以及设置于安装壳体内的电容敏感器和电容检测输出主板;

2.如权利要求1所述的电容式传感器,其特征在于,所述电容敏感器包括一件动极板和两件定极板,

3.如权利要求2所述的电容式传感器,其特征在于,所述定极板和所述动极板设置均有焊线过孔,

4.如权利要求1所述的电容式传感器,其特征在于,所述定极板和动极板之间设置补强层垫块相连,所述补强层垫块用以使得所述定极板的电极层和所述动极板的电极层之间形成空腔间隙。

5.如权利要求2所述的电容式传感器,其特征在于,所述电容敏感器具有反映电容变化用的电容敏感部;电容敏感器包括:动电极端子c1、动电极端子c2和定电极端子gg;

6.如权利要求5所述的电容式传感器,其特征在于,所述第一电容敏感部中:所述第一平板电容包括随外部参数作用而变化的第一动态电容,以及不随外部参数作用而变化的第一静态电容,所述第一动态电容和所述第一静态电容并联连接;所述第一电容敏感部的电容变化由所述第一动态电容变化反映,所述第一动态电容变化的信号通过所述动电极端子c1和所述定电极端子gg引出。

7.如权利要求6所述的电容式传感器,其特征在于,所述第二电容敏感部中:所述第二平板电容包括随外部参数作用而变化的第二动态电容,以及不随外部参数作用而变化的第...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐德尧曾娅娟杨荣华李思华
申请(专利权)人:北京唐智科技发展有限公司
类型:新型
国别省市:

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