传感器装置及清洁机器人的制作方法

本实用新型涉及清洁技术领域，尤其涉及一种传感器装置及清洁机器人。

背景技术：

现有的清洁机器人有很多传感器芯片，传感器芯片用于检测清洁机器人的感测信号。而且对于一些包含多个传感器的一组传感器芯片而言，相对安装位置非常重要。但在多个传感器的安装过程中，不同结构件的连接处会存在虚位，进而导致多个传感器之间的相对位置出现偏差，使得多个传感器检测的信号不准确，进而影响清洁机器人的性能。

技术实现要素：

本实用新型实施例公开一种传感器装置及清洁机器人，能够避免因多个传感器在分别装配而引起的相对位置的偏差，提高了检测精度和生产效率。

第一方面，本实用新型实施例公开的一种传感器装置，包括：

引线框架，包括第一引脚和第二引脚；

第一传感器芯片；

第二传感器芯片；以及

绝缘保护层，覆盖于所述第一传感器芯片和所述第二传感器芯片上；

其中，所述第一引脚与所述第一传感器芯片电性连接并作为所述第一传感器芯片的信号输出端；所述第二引脚与所述第二传感器芯片电性连接并作为所述第二传感器芯片的信号输出端。

第二方面，本实用新型实施例公开的一种清洁机器人，包括：

驱动电机，用于驱动行走轮行走，并设置有转轴；

固定件，安装于所述驱动电机上；

传感器装置，固定安装于所述固定件上；以及

码盘，安装于所述转轴的一端上，并与所述传感器装置间隔设置，而相对于所述传感器装置可转动；

其中，所述传感器装置，包括：

引线框架，包括第一引脚和第二引脚；

第一传感器芯片；

第二传感器芯片；以及

绝缘保护层，覆盖于所述第一传感器芯片和所述第二传感器芯片上；

其中，所述第一引脚与所述第一传感器芯片电性连接并作为所述第一传感器芯片的信号输出端；所述第二引脚与所述第二传感器芯片电性连接并作为所述第二传感器芯片的信号输出端；

当所述码盘随着所述转轴转动时，能够对所述传感器装置接收到的信号进行调节；所述传感器装置的第一传感器芯片及第二传感器芯片根据接收到的信号强度分别输出相应的感应信号。

第三方面，本实用新型实施例还公开的一种清洁机器人，包括第一方面公开的传感器装置。

本实用新型的传感器装置及清洁机器人，由于将两个传感器芯片集成封装到一起，使得两个传感器芯片的相对位置固定。由于芯片封装技术已经很成熟，可以保证两个传感器芯片的相对位置的批量一致性，而且两个传感器芯片的相对位置很近，所处物理环境相近，受外界干扰条件相同，输出的一致性较好，进而避免了因两个传感器在分别装配而引起的相对位置的偏差，提高了检测精度和生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例中的传感器装置的结构示意图。

图2为本实用新型另一实施例中的传感器装置的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例中的清洁机器人的结构的透视图。

图4为图3中清洁机器人的局部剖开示意图。

图5为图3中传感器装置的输出的感应信号示的意图。

图6为本实用新型另一实施例中的清洁机器人的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本申请中，“A和/或B”包括了A和B，A或B。

请参阅图1，图1为本实用新型一实施例中的传感器装置100的结构示意图。所述传感器装置100包括引线框架10、第一传感器芯片20、第二传感器芯片30以及绝缘保护层40。所述引线框架10包括第一引脚12和第二引脚13。其中，所述引线框架10由导体材质(例如铜)制成。

所述绝缘保护层40覆盖于所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30上，用于对所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30进行固定并起到绝缘保护的作用。在本实施方式中，所述第一引脚12与所述第一传感器芯片20电性连接并作为所述第一传感器芯片20的信号输出端。所述第二引脚13与所述第二传感器芯片30电性连接并作为所述第二传感器芯片30的信号输出端。在本实施方式中，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30在电气上并联连接。在其他实施方式中，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30在电气上串联连接。可以理解的，由于第一传感器芯片20和第二传感器芯片30被绝缘保护层40覆盖，因此图1示出了绝缘保护层40覆盖第一传感器芯片20和第二传感器芯片30且对绝缘保护层40做透视处理的情况。

其中，所述传感器芯片是指带有检测功能的芯片，例如可以接收外部信号，产生并输出相应的感应信号，并可根据接收的外部信号的强度而影响输出的感应信号的强弱的芯片。在其他实施方式中，所述引线框架10还可以包括与所述第一引脚12和所述第二引脚13电连接的主体(承载体)，此时，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30可设置于所述主体11上。例如所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30可以并排设置于所述主体11上，当然，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30也可以是其他设置方式。

本实用新型所公开的传感器装置100，由于将两个传感器芯片集成封装到一起，使得两个传感器芯片的相对位置固定，由于芯片封装技术已经很成熟，可以保证两个传感器芯片的相对位置的批量一致性，而且两个传感器芯片的相对位置很近，所处物理环境相近，受外界干扰条件相同，输出的一致性较好，进而避免了因两个传感器在分别装配而引起的相对位置的偏差，提高了检测精度和生产效率。此外，由于引线框架10具有散热片的作用，故该传感器芯装置100还具有散热性佳的优点。

在一个优选的实施方式中，所述绝缘保护层40为环氧树脂绝缘保护层。其中，环氧树脂作为防腐蚀材料不但具有密实、抗水、抗渗漏好、强度高等特点，同时具有附着力强、常温操作、施工简便等良好的工艺性，而且价格适中。通过将绝缘保护层40采用环氧树脂绝缘保护层，能够以较低的成本实现对传感器芯片的有效保护。

在一些实施方式中，为了降低封装制作的复杂性以及使得第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30输出同一类型的信号以提高检测精度，优选地，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片为相同类型的传感器芯片。可理解，在其他实施方式中，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30还可以为不同类型的传感器芯片。

在一些实施方式中，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30可均为光电传感器芯片或者磁性传感器芯片。其中，光电传感器芯片的响应时间短、寿命较长且成本较低；磁性传感器的可靠性较高、灵敏度较高且成本较低。在另一实施方式中，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30还可以均为电感性传感器或者电容性传感器，在此不做限定。在其他实施例中，所述第一传感器芯片20可为光电传感器芯片、磁性传感器芯片、电感性传感器芯片、电容性传感器芯片等传感器芯片中的一种，所述第二传感器芯片30则可为光电传感器芯片、磁性传感器芯片、电感性传感器芯片、电容性传感器芯片等传感器芯片中的另一种。

在一些实施方式中，所述光电传感器芯片为光敏二极管芯片、光敏三极管芯片或光敏电阻芯片。其中，光敏二极管具有线性好、响应速度快、灵敏度高、噪声低以及耐震动与冲击等优点。光敏三极管的基本特性与光敏二极管类似，但由于具有两个PN结，因此可以获得电流增益具有比光敏二极管更高的灵敏度和更高大的输出电流。光敏电阻具有可靠性好、灵敏度高、反应速度快及光谱特性好等优点。

在另一些实施方式中，所述磁性传感器芯片为可靠性较高、低功耗且成本较低的霍尔元件芯片或者磁阻元件芯片。

在一些实施方式中，所述引线框架10还包括第三引脚14，所述第三引脚14分别与所述第一传感器芯片20及所述第二传感器芯片30电连接，并作为所述第一传感器芯片20及所述第二传感器芯片30的电源引脚或地引脚，从而使得所述第一传感器芯片20及所述第二传感器芯片30共用电源引脚以实现第一传感器芯片20及所述第二传感器芯片30的并联连接方式且降低了制作成本，简化了传感器装置上的线路布局。在本实施方式中，所述第三引脚14设于所述第一引脚12和所述第二引脚13之间。在其他实施方式中，所述第三引脚14的位置还可以根据设计需求而进行设定，在此不做限定。

在其他实施方式中，所述第三引脚14可以只与所述第一传感器芯片20或第二传感器芯片30的电源引脚相连，且其中一个传感器芯片的输出引脚再与另一个传感器芯片的电源引脚相连，从而实现第一传感器芯片20与所述第二传感器芯片30串联连接的方式，更加优化线路布局。

请再参阅图2，在一些实施方式中，所述传感器装置100还包括至少一个第三芯片50。所述至少一个第三芯片50与所述第一传感器芯片20和/或所述第二传感器芯片30电性连接，以配合所述第一传感器芯片20和/或所述第二传感器芯片30实现相应的功能。如此，通过将原本焊接与电路板上的元器件，封装于所述传感器装置100内，不仅节省了外部焊接数量，还提高工艺一致性和简化装配流程。

在本实施方式中，所述至少一第三芯片50包括整流二极管芯片、恒流二极管芯片、发光二极管芯片、电阻器芯片、电容器芯片、压敏电阻芯片中的至少一种。如此，能够避免二极管、电阻器及电容器等轴向产品需要将引脚弯曲成形的潜在物理应力损伤。在其他实施方式中，所述第三芯片还可以是逻辑芯片或者是处理器芯片用于对所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30的信号进行处理，以分别得到第一目标信号和第二目标信号并分别通过所述第一引脚12和所述第二引脚13输出。

需要说明的是，本申请中的传感器芯片和芯片均是指本领域技术人员熟知的裸片，进而对多个裸片进行封装。在其他实施方式中，所述传感器芯片和芯片还可以是封装好的芯片，并对其进行二次封装。其中，所述传感器装置100封装后的引脚的数量也根据具体的设计而设定，在此并不限定。

请再参阅图3及图4，在一些实施方式中，上述各个实施例中的传感器装置100可以应用于一清洁机器人200中。所述清洁机器人200还包括但不限于驱动电机210、固定件220、信号发射器230、码盘240以及所述传感器装置100。本领技术人员应当理解的是，所述3和图4仅是所述清洁机器人200的示例，并不构成对所述清洁机器人200的限定，所述清洁机器人200可以包括比图3或图4所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述清洁机器人200还可以包括信号检测系统、工作系统、电源管理系统等，进而可以实现自动完成某项工作的功能。

在一些实施方式中，所述驱动电机210用于驱动行走轮行走，且所述驱动电机210的一端设置有转轴211(电机输出轴)。所述固定件220设置于所述驱动电机210上。所述传感器装置100和信号发射器230安装于所述固定件220上，即所述信号发射器230和所述传感器装置100通过固定件220固定于驱动电机210上。所述信号发射器230用于向传感器装置100发射信号。所述码盘240固定安装于所述转轴211的一端上，并与所述传感器装置100间隔设置，而相对于传感器装置100可转动。当所述码盘240随着所述转轴211转动时，能够对所述传感器装置100接收到的信号强度进行调节。所述传感器装置100的第一传感器芯片20及第二传感器芯片30根据接收到的信号强度分别输出相应的感应信号。

在本实施方式中，所述固定件220为电路板。所述转轴211的一端穿过所述电路板外露，且所述转轴211相对所述电路板可转动。此时，所述信号发射器30和所述传感器装置100均安装于所述电路板上。具体地，所述电路板220上开设有过孔221，所述传感器装置100的引脚(例如第一引脚12、第二引脚13及电源引脚14)穿过所述过孔221并焊接于所述电路板220上。同理所述信号发射器230的引脚也穿过相应的过孔221焊接于所述电路板220上。在一些实施例中，电路板220上形成有插接座，所述传感器装置100和所述信号发射器230的引脚的插接固定于插接座上。在其他实施方式中，所述固定件220还可以为仅具有固定作用的机构件，此时，可通过导线将所述传感器装置100和所述信号发射器230的引脚与清洁机器人的主电路板电连接即可，进而可以降低制作成本。

在一些实施方式中，所述码盘240为一罩状结构，与固定件220构成一罩设空间，所述信号发射器230位于所述罩设空间内，所述传感器组件100位于所述罩设空间外。在其他实施方式中，还可以是所述传感器装置100位于所述罩设空间内，所述信号发射器位于所述罩设空间外。当然，所述码盘240还可以为其他结构，只要随着码盘的转动能够对信号发射器230发射的信号起到调节作用即可，调节是指码盘240的转动能够改变传感器装置100接收到的信号的强度。其中，强度为0时，表明信号发射器发射的信号完全不会被传感器装装置100接收到，强度为100％时，表明信号发射器230发射的信号完全会被传感器装装置100接收到。

在本实施例中，所述信号发射器230用于发射光信号，所述传感器装置100内的第一传感器芯片20和第二传感器芯片30均为光电接收芯片。所述码盘240能够在所述转轴211的带动下而相对所述固定件220逆时针或者顺时针旋转。所述码盘240大致呈圆形的柱状，且周壁上间隔形成有节距相等的辐射状透光缝隙241，相邻两个透光缝隙241之间代表一个增量周期。当然，节距也可以不同，具体可以依据需求而设定。当所述码盘随着所述转轴211转动时，所述信号发射器230所发射的信号可以通过所述缝隙241发射到所述传感器装置100上，即当缝隙241位于所述信号发射器230和所述传感器装置100之间时，所述信号发射器230所发射的信号可以被所述传感器装置100接收到。如此，如图5所示，所述传感器装置100内的第一传感器芯片20输出A感应信号，第二传感器芯片30输出B感应信号，由于第一传感器芯片20和第二传感器芯片30之间存在固定的距离，因此，所述第一传感器芯片20输出的A感应信号和第二传感器芯片30输出的B感应信号会存在相位差，从而可以根据相位差及A感应信号或B感应信号的频率检测出转轴211的旋转方向和旋转速度。

需要说明的是，在本实施方式中，所述传感器装置100、信号发射器230及码盘240组成了体积小、实用性强、使用寿命长即稳定性较强的光电编码器。所述机器人200通过所述光电编码器来检测转动部件(例如，行走轮驱动电机)的转动速度和转动方向。当两个传感器芯片之间的相对距离是码盘240的节距整数倍的基础上错开一定的节距(如1/4)，而使得两个传感器芯片分别输出的信号在相位上存在一定的相位差(如90°)时，可以根据两个传感器芯片输出的两路信号的频率和相位关系计算出转动部件的转动速度和方向。然而，由于虚位(由过孔221的内径大于引脚的外径所引起)的原因，传感器装置100安装于电路板220上时会存在装配误差，若两个传感器芯片的相对位置不固定，将导致两个传感器之间的相对位置出现偏差，使得两个传感器芯片输出的信号的相位差发生偏离，而影响转动部件的转动方向和转动速度的检测精度，甚至无法检测出转动部件的转动方向和转动速度，从而影响运动控制系统对清洁机器人的控制。因此，在实际使用过程中，两个传感器之间的相对安装位置非常重要。

而采用本申请中的技术方案，虽然由于虚位(由过孔221的内径大于引脚的外径所引起)的原因，传感器装置100安装于电路板220上时会存在装配误差，但由于两个传感器芯片的相对位置固定，即节距并没有发生改变，所以两个传感器输出的两路信号只发生了相位整体偏移(参感应信号A’和感应信号B’)，两路感应信号的频率、相位差不受后续组装误差的影响，即，即使传感器装置100在装配时会存在误差，但是两个感应信号的相位差和频率均没有发生改变，从而降低了装配精度要求，提高了检测的精度，提升了清洁机器人运动控制系统运算和控制的精确性

请再参与图6，图6为本申请另一实施例公开的清洁机器人200的结构示意图。与前述实施例不同的是，所述清洁机器人不包括信号发射器230，且所述码盘240位磁性码盘，磁性码盘上交替分布N极和S极，相邻两个相同磁极之间代表一个增量周期。所述传感器装置100内的第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30均为磁性传感器。两个磁性传感器的节距是磁性码盘节距的整数倍的基础上错开一定节距(例如，错开1/4节距)，当所述码盘20随所述转轴211转动时，所述第一传感器芯片和所述第二传感器芯片根据接收到的磁信号的强度分别输出相应的感应信号；其中，所述第一传感器芯片20输出的感应信号和所述第二传感器芯片30输出的感应信号存在相位差，且所述相位差由所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30之间的相对距离确定。例如图5所示，所述第一传感器芯片20和所述第二传感器芯片30输出的两路感应信号在相位上相差90度，输出的感应信号与前述实施例相同，在此不再赘述。需要说明的是，在本实施方式中，所述传感器装置100与所述磁性码盘组成成本较低、体积较小的磁性编码器。

可以理解，在其他实施例中，所述传感器装置100还包括逻辑芯片或者处理器芯片，所述逻辑芯片或者处理器芯片用于对所述第一传感器20输出的感应信号和所述第二传感器30输出的感应信号进行处理，而得到第一目标信号和第二目标信号并分别通过所述第一引脚12和所述第二引脚13输出。在本实施方式中，所述第一目标信号为速度信号，所述第二目标信号为转向信号。

以上所述是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。