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CN108955969B - 电阻应变片、感应组件、力传感器和滑板 - Google Patents

电阻应变片、感应组件、力传感器和滑板 Download PDF

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CN108955969B CN201811012420.6A CN201811012420A CN108955969B CN 108955969 B CN108955969 B CN 108955969B CN 201811012420 A CN201811012420 A CN 201811012420A CN 108955969 B CN108955969 B CN 108955969B
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Abstract

本发明提供了一种电阻应变片、感应组件、力传感器和滑板，其中，电阻应变片包括：应变片本体；电阻丝，应变片本体具有对称轴线，电阻丝为多条，多条电阻丝分为两组，两组电阻丝电连接并对称设置在对称轴线的两侧，且各电阻丝均与对称轴线呈锐角设置。本发明解决了现有技术中的电动滑板的操控性能差而影响使用者对电动滑板的使用体验好感的问题。

Description

电阻应变片、感应组件、力传感器和滑板
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种力传感器的电阻应变片的结构改进。
背景技术
电动滑板，作为一种新兴的代步工具，以其节省能源、充电快速和操控便捷的特点，越来越受到使用者的青睐。
为了提升电动滑板的运动性能，满足用户的使用需求，电动滑板需要具备加速、减速和制动的功能，而现有的电动滑板有两种，其中一种电动滑板的加速、减速和制动功能的实现通过遥控装置操控完成，这种操控形式导致电动滑板的智能化操控程度较差，不利于提升用户对电动滑板的使用体验好感；而另一种电动滑板的加速、减速和制动功能通过力传感器检测到使用者的踩塌力调控，而现有的应用在电动滑板上的力传感器对使用者的踩踏力的检测灵敏性较差，从而导致电动滑板的操控性能差，同样影响到使用者对电动滑板使用体验好感。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电阻应变片、感应组件、力传感器和滑板，以解决现有技术中的电动滑板的操控性能差而影响使用者对电动滑板的使用体验好感的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电阻应变片，包括：应变片本体；电阻丝，应变片本体具有对称轴线，电阻丝为多条，多条电阻丝分为两组，两组电阻丝电连接并对称设置在对称轴线的两侧，且各电阻丝均与对称轴线呈锐角设置。
进一步地，电阻丝与对称轴线形成的锐角为45度。
根据本发明的另一方面，提供了一种感应组件，包括：柔性连接片，柔性连接片具有多个连接端，且柔性连接片上印刷或刻蚀有线路结构；电阻应变片，各连接端处设置有一个电阻应变片，且线路结构与各电阻应变片电连接，电阻应变片为上述的电阻应变片。
进一步地，柔性连接片具有四个连接端，各连接端处设置有一个电阻应变片。
进一步地，一种力传感器，包括：应变构件，应变构件上具有多个应变检测区域；感应组件，感应组件的多个电阻应变片一一对应地设置在多个应变检测区域处，以形成惠斯通电桥，惠斯通电桥用于将电阻应变片产生的阻值变化量转化成电压值并向外传递，其中，电阻应变片产生的阻值变化量根据应变构件在应变检测区域处的切应变产生，感应组件为上述的感应组件。
进一步地，应变构件为受力应变板，受力应变板上开设有避让槽结构，避让槽结构由受力应变板的边缘向受力应变板内呈折弯状延伸，且避让槽结构在受力应变板上围成受力区域，应变检测区域与受力区域间隔避让槽结构的部分槽道设置，且应变检测区域位于受力区域的靠近受力应变板的边缘的一侧。
进一步地，感应组件通过柔性连接片贴设在受力应变板的表面，且柔性连接片经过避让槽结构的部分位于避让槽结构的槽道内部。
进一步地，力传感器还包括第一安装板和传力件，其中，第一安装板位于受力应变板的上方，传力件设置在第一安装板和传力件之间，且传力件的第一端面与受力应变板接触并位于受力区域内，传力件的第二端面与第一安装板接触。
进一步地，力传感器还包括紧固件，传力件呈套筒状，第一安装板上开设有连接孔和第一装配孔，其中，紧固件依次穿过连接孔和传力件后与受力应变板连接，第一装配孔用于穿设与外部构件适配连接的连接件。
进一步地，力传感器还包括第二安装板，第二安装板设置在第一安装板和受力应变板之间，且第二安装板上还开设有避让孔和第二装配孔，受力应变板上开设有第三装配孔，其中，避让孔用于避让传力件，第二装配孔与第三装配孔相对应，以用于穿设与外部构件适配连接的连接件。
进一步地，力传感器还包括支撑套筒，支撑套筒设置在第三装配孔处并位于受力应变板的背离第二安装板的一侧。
根据本发明的另一方面，提供了一种滑板，包括滑板踏板和轮桥，其中，轮桥设置在滑板踏板的下方，滑板还包括力传感器，力传感器设置在滑板踏板和轮桥之间，力传感器为上述的力传感器。
应用本发明的技术方案，通过对电阻应变片的结构进行优化，即将两组电阻丝电连接并对称设置在对称轴线的两侧，且使各电阻丝均与对称轴线呈锐角设置。使得对电阻应变片对应变构件在应变检测区域处的切应变进行有效测量，从而能够精确地测量出使用者对滑板踏板施加的踩踏力，进而便于通过踩踏力的大小而获得使用者的重心位置，有利于实现滑板的加速、减速和制动，大大地提高了滑板的智能化操控程度，提升了使用者对电动滑板的使用体验好感。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种可选实施例的电阻应变片的结构示意图；
图2示出了根据本发明的一种可选实施例的感应组件的结构示意图；
图3示出了根据本发明的一种可选实施例的力传感器的局部结构剖视示意图；
图4示出了图3中的A处的放大示意图；
图5示出了图3中的力传感器的应变构件的应变检测区域处的受力状态示意图；
图6示出了图3中的力传感器的另一个角度的结构示意图；
图7示出了图6中的B处的放大示意图；
图8示出了图6中的力传感器的分解结构示意图；
图9示出了根据本发明的一种可选实施例的滑板的局部结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、滑板踏板；2、轮桥；3、力传感器；10、受力应变板；11、应变检测区域；12、避让槽结构；13、受力区域；14、第三装配孔；20、感应组件；21、电阻应变片；211、应变片本体；212、电阻丝；213、对称轴线；22、线路结构；23、柔性连接片；231、连接端；30、第一安装板；31、连接孔；32、第一装配孔；33、让位孔；40、传力件；50、紧固件；60、第二安装板；61、避让孔；62、第二装配孔；70、支撑套筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术中的电动滑板的操控性能差而影响使用者对电动滑板的使用体验好感的问题，本发明提供了一种电阻应变片、感应组件、力传感器和滑板，其中，感应组件包括上述的电阻应变片，力传感器具有上述的感应组件，滑板安装有上述的力传感器。
如图1所示，电阻应变片21包括应变片本体211和电阻丝212，应变片本体211具有对称轴线213，电阻丝212为多条，多条电阻丝212分为两组，两组电阻丝212电连接并对称设置在对称轴线213的两侧，且各电阻丝212均与对称轴线213呈锐角设置。
在本申请中，通过对电阻应变片的结构进行优化，即将两组电阻丝212电连接并对称设置在对称轴线213的两侧，且使各电阻丝212均与对称轴线213呈锐角设置。使得对电阻应变片21对应变构件在应变检测区域处的切应变进行有效测量，从而能够精确地测量出使用者对滑板踏板施加的踩踏力，进而便于通过踩踏力的大小而获得使用者的重心位置，有利于实现滑板的加速、减速和制动，大大地提高了滑板的智能化操控程度，提升了使用者对电动滑板的使用体验好感。
优选地，电阻丝212与对称轴线213形成的锐角为45度。
如图2所示，本申请中提供的感应组件20包括柔性连接片23和电阻应变片21，柔性连接片23具有多个连接端231，且柔性连接片23上印刷或刻蚀有线路结构22，各连接端231处设置有一个电阻应变片21，且线路结构22与各电阻应变片21电连接，电阻应变片21为上述的电阻应变片。具有此结构的感应组件20使得电阻应变片21产生阻值变化量所转化成电压值顺利地向外传递，此外，柔性连接片23具有很好的形变效果，更有利于适应力传感器的应变构件的形变。且本申请提供的感应组件20使用印刷或刻蚀有线路结构22的柔性连接片23对多个电阻应变片21进行电连接，相比于现有技术中使用导线使用硅胶对多个电阻应变片21进行电连接，且有利于感应组件20的利于模块化设置，便于与应变构件粘贴安装，电路的连接稳定性更好。
优选地，为了使感应组件20形成惠斯通电桥，柔性连接片23具有四个连接端231，各连接端231处设置有一个电阻应变片21。线路结构22的设置使得电阻应变片21产生阻值变化量所转化成电压值顺利地向外传递。
如图7所示，柔性连接片23为印刷或刻蚀有线路结构22的PCB软性电路板，PCB软性电路板贴设在应变构件的表面，且PCB软性电路板的经过应变构件的避让槽结构12的部分位于避让槽结构12的槽道内部。这样，位于避让槽结构12的槽道内部的PCB软性电路板能够使得线路结构22受到更大的拉拽力，避免因应变构件发生较大形变时，线路结构因受到过大的拉力而损坏，提高了力传感器的使用稳定性。
本申请还提供了具有上述结构的感应组件20的力传感器3以及安装有上述的力传感器3的滑板，其中，如图9所示，滑板包括滑板踏板1和轮桥2，其中，轮桥2设置在滑板踏板1的下方，滑板还包括力传感器3，力传感器3设置在滑板踏板1和轮桥2之间，力传感器3为上述和下述的力传感器3。需要说明的是，本申请的滑板属于电动滑板，电动滑板具有一个滑板踏板1和安装在滑板踏板1上的多个轮桥2，各轮桥2与滑板踏板1之间均设置有一个力传感器3，多个力传感器3配合使用。
通过在滑板上使用力传感器3，从而使得滑板能够检测站立在滑板上的使用者的重心变化，进而使得滑板能够根据使用者的重心位置变化，而自动实现加速、减速和制动的功能，大大地提升了滑板的智能化操控程度，提升了使用者对电动滑板的使用体验好感。
具体而言，如图3至图8所示，力传感器3包括应变构件和感应组件20，其中，应变构件上具有四个应变检测区域11，感应组件20包括四个电阻应变片21，四个电阻应变片21一一对应地设置在四个应变检测区域11处，以形成惠斯通电桥，惠斯通电桥用于将电阻应变片21产生的阻值变化量转化成电压值并向外传递，电阻应变片21产生的阻值变化量根据应变构件在应变检测区域11处的切应变产生。
可见，本申请提供的力传感器3通过电阻应变片21能够有效地感知因使用者对滑板踏板1的踩踏力而造成的应变构件在应变检测区域11处的切应变，从而能够精确地测量出使用者对滑板踏板1施加的踩踏力，进而便于通过踩踏力的大小而获得使用者的重心位置，有利于实现滑板的加速、减速和制动。
在本申请的图示实施例中，如图3、图4和图9所示，电阻应变片21用于检测应变构件在应变检测区域11处的切应变。可见，在图4中，使用者站立在滑板踏板1上，应变构件的应变检测区域11处会受到扭转力的作用，因此，应变构件在应变检测区域11处产生的切应变能够很快地被上述结构形式的应变片本体211测量出。
在本实施例中，如图3至图8所示，应变构件为受力应变板10，受力应变板10上开设有避让槽结构12，避让槽结构12由受力应变板10的边缘向受力应变板10内呈折弯状延伸，且避让槽结构12在受力应变板10上围成受力区域13，应变检测区域11与受力区域13间隔避让槽结构12的部分槽道设置，且应变检测区域11位于受力区域13的靠近受力应变板10的边缘的一侧。这样，应变构件的结构被得到了合理的优化，当使用者站立在滑板踏板1上时，受力应变板10的受力区域13处会受到一个垂直于其表面的垂向力，由于避让槽结构12的存在，使得该垂向力传递至受力应变板10的应变检测区域11的位置处时，会在该位置处产生一个较大的扭转力，而使得受力应变板10产生较大切应变，这样恰恰提升了电阻应变片21检测应变检测区域11处产生的切应变的灵敏度。
如图3至图5所示，力传感器3还包括第一安装板30和传力件40，其中，第一安装板30位于受力应变板10的上方，传力件40设置在第一安装板30和传力件40之间，且传力件40的第一端面与受力应变板10接触并位于受力区域13内，传力件40的第二端面与第一安装板30接触。第一安装板30的设置便于力传感器3安装在滑板踏板1的底面上，传力件40的设置有利于力的传递，从而提升力传感器3的检测灵敏度。
如图3所示，力传感器3还包括紧固件50，传力件40呈套筒状，第一安装板30上开设有连接孔31和第一装配孔32，其中，紧固件50依次穿过连接孔31和传力件40后与受力应变板10连接，第一装配孔32用于穿设与外部构件适配连接的连接件。由于紧固件50依次穿过连接孔31和传力件40后与受力应变板10连接，能够稳定地将第一安装板30、传力件40和受力应变板10拼装成一个整体，有利于力传感器3的集成化设计。且通过穿过第一装配孔32的连接件能够将第一安装板30与滑板踏板1可靠地紧固连接，从而使得力传感器3准确地测量滑板踏板1上的受力情况。
如图3、图4、图6和图8所示，力传感器3还包括第二安装板60，第二安装板60设置在第一安装板30和受力应变板10之间，且第二安装板60上还开设有避让孔61和第二装配孔62，受力应变板10上开设有第三装配孔14，其中，避让孔61用于避让传力件40，第二装配孔62与第三装配孔14相对应，以用于穿设与外部构件适配连接的连接件。这样，连接件能够将第二安装板60和受力应变板10一同与轮桥2紧固连接，此外，第二安装板60还能够填充第一安装板30和受力应变板10之间的空间，在第一安装板30和受力应变板10发生受力变形时，起到对两者的支撑作用。
如图3所示，第一安装板30上还开设有让位孔33，让位孔33用于避让穿过第二装配孔62和第三装配孔14的连接件的部分结构。
如图3至图6所示，为了使得力传感器3与轮桥2相间隔，而避免力传感器3受到接触干扰，力传感器3还包括支撑套筒70，支撑套筒70设置在第三装配孔14处并位于受力应变板10的背离第二安装板60的一侧。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为本申请的说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种力传感器，其特征在于，包括：
应变构件，所述应变构件上具有多个应变检测区域(11)；
感应组件(20)，所述感应组件(20)的多个电阻应变片(21)一一对应地设置在所述多个应变检测区域(11)处，以形成惠斯通电桥，所述惠斯通电桥用于将所述电阻应变片(21)产生的阻值变化量转化成电压值并向外传递，其中，所述电阻应变片(21)产生的阻值变化量根据所述应变构件在所述应变检测区域(11)处的切应变产生；
所述感应组件包括：
柔性连接片(23)，所述柔性连接片(23)具有多个连接端(231)，且所述柔性连接片(23)上印刷或刻蚀有线路结构(22)；
电阻应变片(21)，各所述连接端(231)处设置有一个所述电阻应变片(21)，且所述线路结构(22)与各所述电阻应变片(21)电连接；
所述电阻应变片包括：
应变片本体(211)；
电阻丝(212)，所述应变片本体(211)具有对称轴线(213)，所述电阻丝(212)为多条，多条所述电阻丝(212)分为两组，两组所述电阻丝(212)电连接并对称设置在所述对称轴线(213)的两侧，且各所述电阻丝(212)均与所述对称轴线(213)呈锐角设置；
其中，所述应变构件为受力应变板(10)，所述受力应变板(10)上开设有避让槽结构(12)，所述避让槽结构(12)由所述受力应变板(10)的边缘向所述受力应变板(10)内呈折弯状延伸，且所述避让槽结构(12)在所述受力应变板(10)上围成受力区域(13)，所述应变检测区域(11)与所述受力区域(13)间隔所述避让槽结构(12)的部分槽道设置，且所述应变检测区域(11)位于所述受力区域(13)的靠近所述受力应变板(10)的边缘的一侧。
2.根据权利要求1所述的力传感器，其特征在于，所述电阻丝(212)与所述对称轴线(213)形成的锐角为45度。
3.根据权利要求1所述的力传感器，其特征在于，所述柔性连接片(23)具有四个连接端(231)，各所述连接端(231)处设置有一个所述电阻应变片(21)。
4.根据权利要求1所述的力传感器，其特征在于，所述感应组件通过柔性连接片(23)贴设在所述受力应变板(10)的表面，且所述柔性连接片(23)经过所述避让槽结构(12)的部分位于所述避让槽结构(12)的槽道内部。
5.根据权利要求1所述的力传感器，其特征在于，所述力传感器还包括第一安装板(30)和传力件(40)，其中，所述第一安装板(30)位于所述受力应变板(10)的上方，所述传力件(40)设置在所述第一安装板(30)和所述传力件(40)之间，且所述传力件(40)的第一端面与所述受力应变板(10)接触并位于所述受力区域(13)内，所述传力件(40)的第二端面与所述第一安装板(30)接触。
6.根据权利要求5所述的力传感器，其特征在于，所述力传感器还包括紧固件(50)，所述传力件(40)呈套筒状，所述第一安装板(30)上开设有连接孔(31)和第一装配孔(32)，其中，所述紧固件(50)依次穿过所述连接孔(31)和所述传力件(40)后与所述受力应变板(10)连接，所述第一装配孔(32)用于穿设与外部构件适配连接的连接件。
7.根据权利要求5所述的力传感器，其特征在于，所述力传感器还包括第二安装板(60)，所述第二安装板(60)设置在所述第一安装板(30)和所述受力应变板(10)之间，且所述第二安装板(60)上还开设有避让孔(61)和第二装配孔(62)，所述受力应变板(10)上开设有第三装配孔(14)，其中，所述避让孔(61)用于避让所述传力件(40)，所述第二装配孔(62)与所述第三装配孔(14)相对应，以用于穿设与外部构件适配连接的连接件。
8.根据权利要求7所述的力传感器，其特征在于，所述力传感器还包括支撑套筒(70)，所述支撑套筒(70)设置在所述第三装配孔(14)处并位于所述受力应变板(10)的背离所述第二安装板(60)的一侧。
9.一种滑板，包括滑板踏板(1)和轮桥(2)，其中，所述轮桥(2)设置在所述滑板踏板(1)的下方，其特征在于，所述滑板还包括力传感器(3)，所述力传感器(3)设置在所述滑板踏板(1)和所述轮桥(2)之间，所述力传感器(3)为权利要求1至8中任一项所述的力传感器。
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