专利名称：一种电容式传感器的感应装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电容式传感器，具体涉及电容式传感器的感应装置。
背景技术：
电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，它本身就是一种可变电容器。由于这种传感器具有结构简单，体积�。煊茫槊舳雀撸直媛矢撸苁迪址墙哟ゲ饬康忍氐悖蚨还惴河τ糜谖灰�、加速度、振动、压力、压差、液位、等分含量等检测领域。目前的电容式传感器通常由外壳、以及安装于外壳内的感应极板、固定结构和检测芯片构成。其中，感应极板通常是单独制造的，其对生产设备的精度要求很高，否则很容易造成感应极板的大小不一，进而影响测量精度；另外，在将感应极板、固定结构、检测芯片等组件组装起来时，其对安装的精度同样要求很高，这对生产设备提出了很高的要求，且组装费时。因此，为了解决上述现有的电容式传感器的制备复杂、精度低、小型化的难度大的缺点，本公司同日申请的另外一篇实用新型专利，提出了一种新型电容式传感器，将感应极板、检测芯片设置于印刷电路板上，来解决现有技术的问题。如图1和图2所示，该新型电容式传感器包括外壳上盖1、外壳底座2、卡置于外壳上盖I和外壳底座2构成的容置空间内的印刷电路板3、以及位于印刷电路板3与外壳上盖I构成的空间内的两颗金属球7。所述外壳上盖I恰与外壳底座2配合。所述印刷电路板3的上表面通过铜箔印刷出三片感应极板4 :位于左侧的第一感应极板41、位于中间的第二感应极板42和位于右侧的第三感应极板43，所述印刷电路板3的下表面焊接有检测芯片5以及三根金属引脚6，所述检测芯片5的其中三个管脚分别连接所述三片感应极板4，所述检测芯片5的另外的三个管脚分别连接至所述三根金属引脚6。所述金属球7采用不带磁性的金属制成，可随着印刷电路板3的倾斜角度的变化而自由滚动。上述专利中，当金属球7从印刷电路板3上的感应极板4之间滚动时，因为感应极板4由铜箔制成，而铜箔具有一定的厚度，因而金属球7从有铜箔处滚动到无铜箔处，然后再滚到有铜箔处的过程中，会对金属球7滚动造成一定的阻碍。这样，对于要求金属球滚动具有高灵敏度的场合，上述电容式传感器则不能很好的满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种电容式传感器的感应装置，对背景技术中描述的电容式传感器进行改进，提高金属球滚动的灵敏度。为了解决上述技术问题，本发明所采用的思路是，将位于印刷电路板与上盖构成的空腔内设置三颗金属球，这三颗金属球分别对应印刷电路板上的三片感应极板，其中，位于两侧的金属球分别卡置于上盖内的固定结构里，不能自由移动，位于中间的金属球则可在中间的感应极板上自由活动。这样，由于中间感应极板是一个平整的光滑的铜箔面，因此大大提高了金属球滚动的灵敏度。具体的，本发明的一种电容式传感器的感应装置，包括上盖、与上盖配合的印刷电路板、以及位于上盖与印刷电路板构成的空腔内的三颗金属球，所述印刷电路板的上表面通过铜箔印刷出三片感应极板位于左侧的第一感应极板、位于中间的第二感应极板和位于右侧的第三感应极板，所述印刷电路板的下表面焊接有至少三根金属引脚，其中的三根金属引脚分别连接至印刷电路板上的三片感应极板。所述三颗金属球采用不带磁性的金属制成，且该三颗金属球的位置分别对应第一感应极板、第二感应极板和第三感应极板，其中，位于两侧的金属球分别固定卡置于上盖内的固定结构里，位于中间的金属球则可随着印刷电路板的倾斜角度的变化而在所述空腔内自由滚动。进一步的，所述第二感应极板的宽度大于第一感应极板的宽度以及第三感应极板的宽度，所述金属球的直径小于第二感应极板的宽度，且大于第一感应极板的宽度以及第三感应极板的宽度，以防止金属球滚动到感应极板之间的缝隙里。优选的，第一感应极板的宽度与第三感应极板的宽度相等。进一步的，所述上盖中部设有凹陷，该凹陷与印刷电路板构成容纳三颗金属球的空腔，其中，该凹陷容纳两侧金属球的两侧部分设有固定结构，将两侧的金属球分别固定于第一感应极板和第三感应极板上。优选的，该固定结构的横切面是圆形。优选的，该固定结构的纵切面的高度等于金属球的直径，以使该固定结构恰压紧金属球以固定之。进一步的，所述凹陷容纳中间金属球的中间部分的横切面的最窄处大于金属球的直径，其最宽处小于两个金属球的直径之和。优选的，所述凹陷容纳中间金属球的中间部分的纵切面的高度略高于凹陷两侧的固定结构的纵切面的高度，例如其高度是金属球的直径的1.1倍，以使中间的金属球自由无阻碍的滚动。另外，为保证中间的金属球被限制于第二感应极板上滚动，所述凹陷容纳中间金属球的中间部分的形状和大小与第二感应极板的形状和大小相适应。进一步的，所述上盖设有若干活动卡勾，当上盖与印刷电路板盖合时，所述卡勾恰卡住印刷电路板以固定之，该结构简单方便。进一步的，所述三片感应极板关于第二感应极板的中心垂线成轴对称，这样，外部的检测芯片可以方便的以差分方式检测位于两侧的第一感应极板、第三感应极板与位于中间的第二感应极板间的电容差值。以印刷电路板的铜箔印刷腐蚀成的感应极板可以做到很高的尺寸及位置精度，因而可以获得很好的对称性，非常适合差分检测方式。此外，本发明制备简单、成本低廉，且定位精度高、易于小型化。
图1是背景技术中的电容式传感器的立体示意图。图2是背景技术中的电容式传感器的立体分解示意图(不含金属球)。图3是本发明的实施例的立体示意图。图4是本发明的实施例的印刷电路板的俯视图。图5是本发明的实施例的侧视图一(不含上盖)。图6是本发明的实施例的侧视图二 (不含上盖)。
具体实施例方式现结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。作为本发明的一个优选的实施例，如图3所示，一种电容式传感器的感应装置，包括上盖10、与上盖10配合的印刷电路板11、以及位于上盖10与印刷电路板11构成的空腔内的三颗金属球12。将印刷电路板11固定于上盖上即组成一个完整的电容式传感器的感
应装置。印刷电路板11的上表面通过铜箔印刷出三片感应极板13 :位于左侧的第一感应极板131、位于中间的第二感应极板132和位于右侧的第三感应极板133，所述印刷电路板11的下表面焊接有三根金属引脚14，该三根金属引脚14分别连接至印刷电路板11上的三片感应极板13。金属球12采用不带磁性的金属制成，且三颗金属球12的位置分别对应第一感应极板131、第二感应极板132和第三感应极板133,其中,位于两侧的金属球分别固定卡置于上盖10内的固定结构里，位于中间的金属球则可随着印刷电路板11的倾斜角度的变化而在所述空腔内自由滚动。如图4-图6所示，第二感应极板132的宽度大于第一感应极板131的宽度以及第三感应极板133的宽度。为防止金属球12滚动到感应极板13之间的缝隙里，金属球12的直径略大于第一感应极板131的宽度以及第三感应极板133的宽度，且小于第二感应极板132的宽度。本实施例中的第一感应极板131的宽度与第三感应极板133的宽度相等。另外，三片感应极板13关于第二感应极板132的中心垂线成轴对称，这样，外部的检测芯片可以方便的以差分方式检测位于两侧的第一感应极板131、第三感应极板133与位于中间的第二感应极板132之间的电容差值。另外，本实施例中的三颗金属球的直径相同，在实际应用中，其直径也可以不同，只要满足中间的金属球滚动时，不会滚动到感应极板之间的缝隙里即可。如图3所示，上盖10中部设有凹陷101，该凹陷101与印刷电路板11构成容纳三颗金属球12的空腔，其中，该凹陷101容纳两侧金属球的两侧部分设有固定结构，将两侧的金属球分别固定于第一感应极板131和第三感应极板133上。本实施例中，为适应金属球12的形状，该固定结构的横切面是由圆弧构成的圆形，该圆形的直径略微大于一个金属球的直径，恰卡住一个金属球以固定之；该固定结构的纵切面的高度等于(或者略微大于)金属球的直径，恰压紧金属球以固定之。凹陷101容纳中间金属球的中间部分的横切面的最窄处大于一个金属球的直径，其最宽处小于两个金属球的直径之和；其纵切面的高度略高于金属球的直径，或者说略高于固定结构的纵切面的高度，例如其高度是金属球的直径的1.1倍，当然也可以是其他具体的高度值，只要使中间的金属球在空腔内自由无阻碍的滚动即可。为保证中间的金属球被限制于第二感应极板132上滚动，凹陷101容纳中间金属球的中间部分的形状和大小与第二感应极板132的形状和大小适应。这样，位于两侧的金属球卡置于上盖10的凹陷101的两侧的固定结构内，并压紧使之分别与第一感应极板131和第三感应极板133固定接触，中间的金属球被限制在空腔内，沿第二感应极板132表面滚动。另外，不论中间的金属球处于空腔内任何位置时，都处于第二感应极板132之上，故滚动时完全是在一个平整的平面上，所以滚动非常灵活。
为固定上盖10和印刷电路板11，上盖10还设有若干可活动的卡勾102，当上盖10与印刷电路板11盖合时，所述卡勾102恰卡住印刷电路板11以固定之。本实施例中，上盖10在四个角处分别设有四个卡勾，对应的，印刷电路板11的四个角处分别缺失对应的一部分，以使卡勾102恰卡住印刷电路板11。下面具体描述本发明的实现原理。令位于左侧的金属球121与第一感应极板131之间的电容值为Cl，位于中间的金属球122与第二感应极板132之间的电容值为C2，位于右侧的金属球123与第三感应极板133之间的电容值为C3，金属球122靠近金属球121时二者间的电容值为C12，金属球122远离金属球121时二者间的电容值为C21，金属球122靠近金属球123时二者间的电容值为C23，金属球122远离金属球123时的电容值为C32。其中 C12=C23>C21=C32，即 C12=C23，且 C12>C21，且 C21=C32。那么当金属球122接近金属球121时，连接第一感应极板131的金属引脚141与连接第二感应极板132的金属引脚142之间的电容值C34为Cl、C2和C12串联，连接第三感应极板133的金属引脚143与金属引脚142之间的电容值C35为C3、C2和C23串联，此时C34> C35，那么外部的检测芯片则可以判别出金属球122位于靠近金属球121的位置；反之，外部的检测芯片则可以判别出金属球122位于靠近金属球123的位置。尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电容式传感器的感应装置，其特征在于包括上盖、与上盖配合的印刷电路板、以及位于上盖与印刷电路板构成的空腔内的三颗金属球；所述印刷电路板的上表面通过铜箔印刷出位于左侧的第一感应极板、位于中间的第二感应极板和位于右侧的第三感应极板，所述印刷电路板的下表面焊接有至少三根金属引脚，其中的三根金属引脚分别连接至印刷电路板上的第一感应极板、第二感应极板和第三感应极板；所述三颗金属球采用不带磁性的金属制成，且该三颗金属球的位置分别对应第一感应极板、第二感应极板和第三感应极板，其中，位于两侧的金属球分别固定卡置于上盖内的固定结构里，位于中间的金属球随着印刷电路板的倾斜角度的变化而在所述空腔内自由滚动。
2.根据权利要求1所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述第二感应极板的宽度大于第一感应极板的宽度以及第三感应极板的宽度，所述金属球的直径小于第二感应极板的宽度，且大于第一感应极板的宽度以及第三感应极板的宽度。
3.根据权利要求1所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述上盖中部设有 凹陷，该凹陷与印刷电路板构成容纳三颗金属球的空腔，其中，该凹陷容纳两侧金属球的两侧部分设有固定结构，将两侧的金属球分别固定于第一感应极板和第三感应极板上。
4.根据权利要求3所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述固定结构的横切面是圆形。
5.根据权利要求3或4所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述固定结构的纵切面的高度等于金属球的直径，使该固定结构恰压紧金属球以固定之。
6.根据权利要求3所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述凹陷容纳中间金属球的中间部分的横切面的最窄处大于金属球的直径，其最宽处小于两个金属球的直径之和。
7.根据权利要求6所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述凹陷容纳中间金属球的中间部分的纵切面的高度略高于凹陷两侧的固定结构的纵切面的高度。
8.根据权利要求6所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述凹陷容纳中间金属球的中间部分的形状和大小与第二感应极板的形状和大小相适应。
9.根据权利要求1所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述上盖设有若干活动卡勾，当上盖与印刷电路板盖合时，所述卡勾恰卡住印刷电路板以固定之。
10.根据权利要求1所述的电容式传感器的感应装置，其特征在于所述第一感应极板、第二感应极板和第三感应极板关于第二感应极板的中心垂线成轴对称。
全文摘要
本发明涉及电容式传感器。本发明一种电容式传感器的感应装置，包括上盖、与上盖配合的印刷电路板、以及位于上盖与印刷电路板构成的空腔内的三颗金属球。印刷电路板的上表面通过铜箔印刷出第一感应极板、第二感应极板和第三感应极板，印刷电路板的下表面焊接有至少三根金属引脚，其中的三根金属引脚分别连接至印刷电路板上的第一感应极板、第二感应极板和第三感应极板。三颗金属球采用不带磁性的金属制成，且该三颗金属球的位置分别对应第一感应极板、第二感应极板和第三感应极板，其中，位于两侧的金属球分别固定卡置于上盖内的固定结构里，位于中间的金属球随着印刷电路板的倾斜角度的变化而在所述空腔内自由滚动。
文档编号G01D5/24GK103017799SQ20121042257
公开日2013年4月3日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者杨叔仲, 魏肃, 柴智, 刘双春 申请人:厦门市芯阳科技有限公司
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