行程传感器和电子设备的制作方法

1.本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种行程传感器和电子设备。


背景技术：

2.随着电子技术的日益发展，行程传感器作为电子设备中动作构件的重要组成部分，人们对其性能提出了更高的要求。目前，主要采用电位器式行程传感器来进行行程检测，其具体实现方式多是采用在电阻元件上镀膜并使导电触点在该镀膜上运动来进行检测。但是，这种方式容易导致电阻元件磨损，使得电阻值失效，从而影响行程传感器的使用寿命，这严重制约了行程传感器检测技术的发展。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种行程传感器和电子设备，能够延长行程传感器的使用寿命，降低生产成本。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种行程传感器,包括：线路板，所述线路板上设置有电极接触面，所述电极接触面上设置有多个相互隔离的电极，每两个相邻的所述电极之间串联有电阻元件；滑动机构，所述滑动机构上设置有导电触点，所述滑动机构安装在所述线路板上，所述滑动机构相对所述电极接触面滑动以使所述导电触点电连接至不同的所述电极。
5.根据本发明第一方面实施例的行程传感器，至少具有如下有益效果：
6.通过在行程传感器的线路板上设置电极接触面，并在该电极接触面上设置多个相互隔离的电极，然后在每两个相邻的电极之间串联电阻元件，再在该线路板上安装带有导电触点的滑动机构，使得该滑动机构可相对该电极接触面滑动以使导电触点连接至不同的电极。使用该行程传感器时，导电触点在电极上移动，无需接触电阻元件即可检测出行程量，从而减少对电阻元件的磨损，延长行程传感器的使用寿命，降低生产成本。
7.根据本发明第一方面的一些实施例，所述线路板还设置有元件安装面，所述元件安装面与所述电极接触面相对设置，所述电阻元件位于所述元件安装面。
8.电阻元件设置在元件安装面上，能够将电极和电阻元件分离，从而更好地减少导电触点对电阻元件的磨损，延长行程传感器的使用寿命。
9.根据本发明第一方面的一些实施例，所述行程传感器还包括绝缘底罩，所述绝缘底罩设置并覆盖在所述元件安装面。
10.设置绝缘底罩在元件安装面，可以更好地保护线路板的电子元件，从而减少元件安装面上电阻元件的磨损。此外，能够避免电子元件漏电造成危险，提高该行程传感器的安全性。
11.根据本发明第一方面的一些实施例，所述行程传感器还包括有第一引线、第二引线和第三引线，多个所述电极和多个所述电阻元件构成电阻体，所述第一引线电连接至所述导电触点，所述第二引线电连接至所述电阻体的一端，所述第三引线电连接至所述电阻
体的另一端。
12.将第一引线电连接至导电触点，第二引线电连接至电阻体的一端，所述第三引线电连接至所述电阻体的另一端，使得从导电触点分别向电阻体的两端方向运动都能获取对应的压降，从而计算得到行程进给量，使得检测电路应用的适应性更强。
13.根据本发明第一方面的一些实施例，所述线路板上设置有分别与所述第一引线、所述第二引线和所述第三引线对应的多个焊盘，所述绝缘底罩设置有与所述多个焊盘的位置对应的多个引线安装孔。
14.在绝缘底罩上设置与焊盘位置对应的引线安装孔，能够在保证绝缘效果的同时，方便引线的连接，从而提高该行程传感器使用的便利性。
15.根据本发明第一方面的一些实施例，所述行程传感器还包括滑动绝缘板，所述滑动绝缘板设置并覆盖在所述滑动机构。
16.滑动机构上设置有导电触点，设置滑动绝缘板覆盖在滑动机构上，能够避免电子元件或滑动机构本身漏电造成危险，从而提高该行程传感器的安全性。
17.根据本发明第一方面的一些实施例，所述线路板的两侧设置有分段限位孔，所述滑动机构的两端分别设置有与所述分段限位孔对应的限位触点。
18.在滑动机构的两端分别设置与分段限位孔对应的限位触点，能够方便地对滑动机构进行定位，避免滑动机构偏移线路板的对应位置而造成行程检测结果不准确，从而提高该行程传感器的检测结果的准确性。
19.根据本发明第一方面的一些实施例，所述滑动机构为金属簧片制件并且所述滑动机构呈u型设置，所述滑动机构扣接在所述线路板的两侧。
20.金属簧片具有较高的松弛抗力和耐磨性，使用金属簧片制件作为滑动机构，使得滑动机构能够弹性安装在线路板上，将滑动设置成u型结构，使得滑动机构能够扣接在线路板的两侧，从而构成弹性滑动结构，使得该滑动机构能够更平稳地在线路板的电极接触面上滑动。
21.根据本发明第一方面的一些实施例，所述电极表面覆盖有导电金属镀膜。
22.在电极表面覆盖导电金属镀膜，能够在不影响电极的导电功能的状态下，将导电触点与电极直接摩擦改变成导电触点与电极上覆盖的导电金属镀膜摩擦，从而减少摩擦对电极造成的磨损，延长该行程传感器的使用寿命。
23.第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备,所述电子设备包括实现第一方面任意一项实施例所述的行程传感器。
24.根据本发明第二方面实施例的电子设备，至少具有如下有益效果：
25.使用该电子设备时，通过在行程传感器的线路板上设置电极接触面，并在该电极接触面上设置多个相互隔离的电极，然后在每两个相邻的电极之间串联电阻元件，再在该线路板上安装带有导电触点的滑动机构，使得该滑动机构可相对该电极接触面滑动以使导电触点连接至不同的电极。通过使用该行程传感器，导电触点在电极上移动时，无需接触电阻元件即可检测出行程量，从而能够减少对电阻元件的磨损，延长行程传感器的使用寿命。
26.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
27.本发明的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
28.图1a为现有技术的行程传感器的电气原理图；
29.图1b为本发明第一方面的一实施例的行程传感器的电气原理图；
30.图2为本发明第一方面的一实施例的行程传感器的俯视结构示意图；
31.图3为本发明第一方面的一实施例的行程传感器的仰视结构示意图；
32.图4为本发明第一方面的一实施例的行程传感器的侧视结构示意图；
33.图5为本发明第一方面的一实施例的行程传感器的侧面剖视图；
34.图6为本发明第一方面的一实施例的滑动机构的结构示意图；
35.图7a为本发明第一方面的一实施例的绝缘底罩的结构示意图；
36.图7b为本发明第一方面的另一实施例的绝缘底罩的结构示意图；
37.图8为本发明第一方面的另一实施例的滑动绝缘罩的结构示意图。
38.附图标记：
39.线路板100；滑动机构200；绝缘底罩300；滑动绝缘板400；滑动绝缘罩500；
40.电极接触面110；元件安装面120；第一引线130；第二引线140；第三引线150；电阻体160；焊盘170；引线安装孔180；集成补偿元件190；导电触点210；限位触点220；
41.电极111；分段限位孔112；导电金属镀膜113；电阻元件121。
具体实施方式
42.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
45.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
46.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
47.为便于理解，首先介绍相关技术中行程传感器的电气结构原理。如图1a所示，该电阻体160包括一个电阻元件121，第一引线130与该电阻元件121电连接，第二引线140和第三引线150分别与电阻体160的两端电连接，并且第三引线150与集成补偿元件190电连接。使用该行程传感器时，根据该电阻元件121的电阻值和压降的变化计算得到行程进给量，从而实现行程检测。
48.图1b示出了本发明一实施例的行程传感器的电路原理图。如图1b所示，该电阻体160包括多个电阻元件121和多个电极111，其中，电极111之间相互隔离，每两个相邻的电极111之间串联有电阻元件121，第一引线130与电极111电连接，第二引线140和第三引线150分别与电阻体160的两端电连接，并且第三引线150与集成补偿元件190电连接。使用该行程传感器时，由于第一引线130电连接至不同的电极111会改变电阻体160输出的电阻值和压降，如此，第一引线130无需电连接至电阻元件121，而根据该电阻体160的电阻值和压降的变化就能够计算得到行程进给量，从而实现行程检测。
49.常见的旋转电位器电气图可以从图1a中的三端a\b\c三点来描述，a\c两端为电阻体160的固定引线两端，b为导电触点210电极111端。相关技术中，b端均是从电位器的导电触点210上引出。而本发明为了特殊的应用，导电触点210电极111被转移到了固定电阻元件121本体上，同时在a或者c端加入了集成补偿元件190，从而解决了行程传感器应用上的关键技术问题。不仅如此，图1b中，本发明的电阻元件121从传统的连续镀膜的碳膜电阻或者金属膜电阻改成间隔式串联焊接的贴片电阻，同时将最小间隔设计在了制程工艺的极限精度点上，这个精度可以达到0.5mm
‑
0.25mm
‑
0.2mm的导电触点210的宽度，间隔最小可以做到0.1mm宽度，而不影响电气精度，从而确保了单片机采集数据的准确度。另外，改传统的导电触点210在碳膜上滑动摩擦为在导电金属镀膜113上摩擦，能够不磨损电阻元件121，使得行程传感器的摩擦寿命呈几何倍数提升，从而克服了传统镀电阻膜技术的缺陷，提高了电阻元件121的使用寿命，从而达到行程传感器的理想效果。
50.值得注意的是，如图1b所示，本发明实施例在传统的电位器原理基础上增加了集成补偿元件190，在不改变电位器原理的前提下，大大提高了耐磨度和使用寿命。同时，在特殊的应用领域，0.25mm的步进进程表现出特有的优点，而该精度目前在国内、国际上还未见。当应用在机器人领域时，本发明实施例能够应对更广泛和特殊的行程传感环境。
51.可以理解的是，导电触点210的0.1mm的间隔宽度，还可用于直接标定行程距离。当进给0.1mm，该行程量可由行程传感器的参数直接得出，而无需进行其他算法处理，从而提高了行程传感器使用的便利性。
52.第一方面，本发明实施例提供了一种行程传感器。
53.如图2所示，本发明实施例的行程传感器包括线路板100和滑动机构200。其中，线路板100上设置有电极接触面110，电极接触面110上设置有多个相互隔离的电极111，每两个相邻的电极111之间串联有电阻元件121；滑动机构200上设置有导电触点210，滑动机构200安装在该线路板100上，滑动机构200相对电极接触面110滑动以使导电触点210电连接至不同的电极111。通过在行程传感器的线路板100上设置电极接触面110，并在该电极接触面110上设置多个相互隔离的电极111，然后在每两个相邻的电极111之间串联电阻元件121，再在该线路板100上安装带有导电触点210的滑动机构200，使得该滑动机构200可相对该电极接触面110滑动以使导电触点210连接至不同的电极111。使用该行程传感器时，导电触点210在电极111上移动，无需接触电阻元件121即可检测出行程量，从而减少对电阻元件121的磨损，延长行程传感器的使用寿命，降低生产成本。
54.可以理解的是，电阻元件121可以设置在电极接触面110，也可以设置在线路板100的其他位置，只要电极111与电阻元件121能够串联即可，本实施例并不对其做限制。
55.可以理解的是，滑动机构200相对电极接触面110滑动的方式可以是将滑动机构
200设置成u型的弹性滑动机构200与线路板100扣接，也可以是在线路板100的电极接触面110的相对位置上设置一倒挂导轨使得滑动机构200可滑动，本实施例并不对其做限制。
56.示例性的，本发明实施例的线路板100可以为双面覆铜结构，厚度可以为0.4mm。
57.示例性的，本发明实施例的电阻元件121可以为贴片电阻。贴片元件具有组装密度高、电子产品体积小、重量轻等优点,当电阻元件121为贴片电阻，能够使行程传感器的内部结构更加紧凑和轻薄，从而减少其占用的安装空间，更好地适用于超薄型长行程检测的应用场景。
58.可以理解的是，本发明实施例将导电触点210的位置从传统的与电极111相连转移到了滑动机构200上。相关技术中，传统舵机采用旋转电位器方式来检测旋转角度和行程进给量，需要复杂的齿轮变速系来实现同步，对于较大行程的应用需要改变齿轮减速比，其结构复杂，需要占特定的空间，不适宜超薄型长行程检测的应用场景。而本实施例的行程传感器，将导电触点210的位置从传统的与电极111相连转移到了滑动机构200上，当该行程传感器应用于舵机等特定领域时，能够大大减少安装空间，使得该行程传感器可以适用于超薄型长行程检测的应用场景。同时，该行程传感器克服了电阻元件121容易磨损的问题，而目前市面上尚未出现适应高精度超薄超长寿命的变阻行程检测技术，因此，本发明实施例具有深刻意义。
59.如图3所示，本发明实施例的线路板100还设置有元件安装面120，该元件安装面120与电极接触面110相对设置，电阻元件121位于元件安装面120。可以理解的是，将电阻元件121设置在元件安装面120上，能够将电极111和电阻元件121分离，从而更好地减少导电触点210对电阻元件121的磨损，延长行程传感器的使用寿命。
60.如图4和图5所示，行程传感器还包括绝缘底罩300，绝缘底罩300设置并覆盖在元件安装面120。设置绝缘底罩300在元件安装面120，可以更好地保护线路板100的电子元件，从而减少元件安装面120上电阻元件121的磨损。此外，如此能够避免电子元件漏电造成危险，提高该行程传感器的安全性。
61.可以理解的是，行程传感器还包括滑动绝缘板400，滑动绝缘板400设置并覆盖在滑动机构200。由于滑动机构200上设置有导电触点210，因此设置滑动绝缘板400覆盖在滑动机构200上，能够避免电子元件或滑动机构200本身漏电造成危险，从而提高该行程传感器的安全性。
62.需要说明的是，如图4所示的行程传感器的侧视结构示意图，焊盘170焊接有引出电极(图中未示出)，引出电极包括第一引线130、第二引线140和第三引线150。
63.示例性的，如图1b和图2所示，行程传感器还包括有第一引线130、第二引线140和第三引线150，多个电极111和多个电阻元件121构成电阻体160，第一引线130电连接至导电触点210，第二引线140电连接至电阻体160的一端，第三引线150电连接至电阻体160的另一端。如此，使得导电触点210分别向电阻体160的两端方向运动时都能获取对应的压降，从而计算得到行程进给量，使得检测电路应用的适应性更强。
64.如图3所示，线路板100上设置有分别与第一引线130、第二引线140和第三引线150对应的多个焊盘170，绝缘底罩300设置有与多个焊盘170的位置对应的多个引线安装孔180。在绝缘底罩300上设置与焊盘170位置对应的引线安装孔180，能够在保证绝缘效果的同时，方便引线的连接，从而提高该行程传感器使用的便利性。
65.如图2和图6所示，线路板100的两侧设置有分段限位孔112，滑动机构200的两端分别设置有与分段限位孔112对应的限位触点220。在滑动机构200的两端分别设置与分段限位孔112对应的限位触点220，能够方便地对滑动机构200进行定位，避免滑动机构200偏移线路板100的对应位置而造成行程检测结果不准确，从而提高该行程传感器的检测结果的准确性。
66.示例性的，分段限位孔112也可以设置在线路板100的中部等其他位置，限位触点220对应该分段限位孔112的位置也可以设置在滑动机构200的中部等其他位置，本实施例并不对其做限制。可以理解的是，当分段限位孔112设置在线路板100的两侧，并且限位触点220对应该分段限位孔112设置在滑动机构200的两端，使得电路设计及分布更简便，且定位效果更好。
67.如图6所示，滑动机构200为金属簧片制件并且滑动机构200呈u型设置，滑动机构200扣接在线路板100的两侧。金属簧片具有较高的松弛抗力和耐磨性，使用金属簧片制件作为滑动机构200，使得滑动机构200能够弹性安装在线路板100上，将滑动设置成u型结构，使得滑动机构200能够扣接在线路板100的两侧，从而构成弹性滑动结构，使得该滑动机构200能够更平稳地在线路板100的电极接触面110上滑动。
68.如图5所示，电极111表面覆盖有导电金属镀膜113。在电极111表面覆盖导电金属镀膜113，能够在不影响电极111的导电功能的状态下，将导电触点210与电极111直接摩擦改变成导电触点210与电极111上覆盖的导电金属镀膜113摩擦，从而减少摩擦对电极111造成的磨损，延长该行程传感器的使用寿命。
69.可以理解的是，该导电金属镀膜113可以为耐磨金属材料，耐磨金属材料具有很好的耐磨性，而且厚度在0.05mm至0.5mm，在耐磨的同时又具有导电作用，并且占用空间小，能够使得该行程传感器的适用性更广。示例性的，该导电金属镀膜113的材料可以是铬、镍、钨等的高硬度合金。
70.示例性的，如图7a所示，绝缘底罩300内部设有槽状结构，能够便于将电阻元件121包封在槽状结构中，以保持电气绝缘的技术要求，同时避免电阻元件121受到油、水等污染，造成降低电气性能的情况。
71.示例性的，如图7b所示，绝缘底罩300设有引线安装孔180，能够便于第一引线130、第二引线140和第三引线150的输出，从而提高该行程传感器使用的便利性。
72.基于上述第一方面实施例的行程传感器，提出本发明第二方面各个实施例的电子设备，该电子设备包括有上述任意一项实施例中的行程传感器。使用该电子设备时，通过在行程传感器的线路板100上设置电极接触面110，并在该电极接触面110上设置多个相互隔离的电极111，然后在每两个相邻的电极111之间串联电阻元件121，再在该线路板100上安装带有导电触点210的滑动机构200，使得该滑动机构200可相对该电极接触面110滑动以使导电触点210连接至不同的电极111。通过使用该行程传感器，导电触点210在电极111上移动时，无需接触电阻元件121即可检测出行程量，从而能够减少对电阻元件121的磨损，延长行程传感器的使用寿命。
73.由于本发明第二方面实施例的电子设备包括有上述第一方面任一实施例的行程传感器，因此，本发明第二方面实施例的电子设备的具体实施方式和技术效果，可参照上述第一方面任一实施例的行程传感器的具体实施方式和技术效果。
74.需要说明的是，在安装该行程传感器时，可以将线路板100通过绝缘底罩300与该电子设备的固定零件固定，而滑动机构200通过滑动绝缘板400与该电子设备的活动零件固定来实现行程检测。
75.示例性的，本发明实施例可以通过内置式的方式进行装配。行程传感器的厚度可以设置为2mm，然后将其内置于智能控制、机器人等领域的机械结构中。
76.示例性的，本发明实施例可以通过外置式的方式进行装配。将绝缘底罩300改成固定绝缘外壳(图中未示出)，并将滑动绝缘板400改成如图8所示的滑动绝缘罩500，该滑动绝缘罩500可以为与行程距离等长的矩形管结构，然后将该行程传感器外置安装在舵机、等效机等领域的机械结构中，以实现电气密封及绝缘作用。
77.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下，作出各种变化。