[實用新型]一種電容式傳感器

有效

• 申請號: 201220562126.4
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN202915940U
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 楊叔仲;魏肅;柴智;劉雙春
• 申請（專利權）人: 廈門市芯陽科技有限公司
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24
• 代理公司: 廈門市誠得知識產權代理事務所(普通合伙) 35209
• 代理人: 賴開慧

技術領域

本實用新型涉及傳感器領域，具體涉及電容式傳感器。

背景技術

電容式傳感器是將被測量的變化轉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構簡單，體積小，動態響應好，靈敏度高，分辨率高，能實現非接觸測量等特點，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、以及安裝于外殼內的感應極板、固定結構和電容檢測芯片構成。其中，感應極板通常是單獨制造的，其對生產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、固定結構、電容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，這對生產設備提出了很高的要求，且組裝費時。因此，現有的電容式傳感器的主要缺點是：制備較為復雜，精度較低，小型化的難度較大。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種制備簡單、成本低廉、定位精度高、易于小型化的新型的電容式傳感器，以解決現有技術的不足。

為了解決上述技術問題，本實用新型的思路是，將感應極板、電容檢測芯片設置于印刷電路板上。其中，感應極板的數量至少是兩片，本方案中，考慮到精度以及成本，采用三片的感應極板來實現，具體的，這三片感應極板是由銅箔在印刷電路板的上表面印刷制成。電容檢測芯片焊接于印刷電路板的下表面，該電容檢測芯片優選采用我公司研發的型號為CS001的電容檢測芯片（市場上有售），該電容檢測芯片是具有6個管腳的芯片，該電容檢測芯片的其中三個管腳分別連接上述的三片感應極板，還有三個管腳通過三根金屬引腳從印刷電路板上引出。當然，也可使用具有類似功能的其他電容檢測芯片（例如型號為MS3110的電容檢測芯片），只需該電容檢測芯片具有差分檢測電容差值的功能即可。由于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，因而解決了背景技術中描述的單獨制造感應極板的制備較為復雜、精度較低、小型化的難度較大的缺點。

具體的，本實用新型所采用的技術方案是，一種電容式傳感器，包括外殼上蓋、外殼底座、卡置于外殼上蓋和外殼底座構成的容置空間內的印刷電路板、以及位于印刷電路板與外殼上蓋構成的空間內的兩顆金屬球。所述外殼上蓋恰與外殼底座配合。所述印刷電路板的上表面通過銅箔印刷出三片感應極板：位于左側的第一感應極板、位于中間的第二感應極板和位于右側的第三感應極板，所述印刷電路板的下表面焊接有電容檢測芯片以及三根金屬引腳，所述電容檢測芯片的其中三個管腳分別連接所述三片感應極板，所述電容檢測芯片的另外的三個管腳分別連接至所述三根金屬引腳。

所述金屬球采用不帶磁性的金屬制成，其設于印刷電路板印刷有感應極板的上表面與外殼上蓋構成的空間內，并隨著印刷電路板的傾斜角度的變化而在該空間內自由滾動。當所述金屬球滾動到印刷電路板的右側時，第二感應極板和第三感應極板之間的電容值變大，電容檢測芯片由此識別出金屬球位于右側；當金屬球滾動到印刷電路板的左側時，第一感應極板和第二感應極板之間的電容值變大，電容檢測芯片由此識別出金屬球位于左側。

進一步的，為了保證金屬球不會橫跨兩個感應極板，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。優選的，第一感應極板的寬度與第三感應極板的寬度相等，第二感應極板的寬度略大于第一感應極板的寬度，金屬球的直徑約等于第一感應極板、第二感應極板以及第三感應極板的寬度總和的1/3。

同時，為了檢測本實用新型的電容式傳感器的平放、豎放或者側放狀態，當本實用新型的電容式傳感器水平放置時，印刷電路板的平面與水平面的夾角成一定角度，優選的，該夾角為7-10°。這樣，當電容式傳感器水平放置時，金屬球將滾動至印刷電路板較低的一側，電容檢測芯片由此檢測出電容式傳感器的平放狀態；當電容式傳感器豎放時，金屬球將會滾動至印刷電路板的另外一側，電容檢測芯片由此檢測出電容式傳感器的豎放狀態。

另外，金屬球置于印刷電路板印刷有感應極板的上表面與外殼上蓋構成的空間內，外殼上蓋的容納金屬球的上半部分的橫切面呈梯形，當電容式傳感器側放時，金屬球滾動至梯形的寬邊，電容檢測芯片由此檢測出電容式傳感器的側放狀態。優選的，所述梯形的窄邊的寬度略大于金屬球的直徑，使得單個金屬球可自由移動，且避免卡在外殼上，所述梯形的寬邊的寬度小于兩個金屬球的直徑之和，避免兩個金屬球并列時卡在外殼上。優選的，兩個金屬球的球心的連線與梯形的寬邊所形成的夾角大于45°。