KR960004079Y1 - Variable capacity with diaphragm - Google Patents

Abstract

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Description

다이어프램을 갖는 가변 캐패시터Variable capacitor with diaphragm

제1도는 다이어프램을 구비한 압력 센서의 개념도.1 is a conceptual diagram of a pressure sensor with a diaphragm.

제2a도는 본 고안에 따른 가변 캐패시터의 고정 베이스 모듈의 평면도.Figure 2a is a plan view of a fixed base module of the variable capacitor according to the present invention.

제2b도는 제2a도의 A-A' 라인을 따라 취한 단면도.FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2A.

제2c도는 제2a도의 B-B' 라인을 따라 취한 단면도.FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 2A.

제3a도는 다이어프램의 평면도.3a is a plan view of a diaphragm.

제3b도는 제2전극과 다이어프램의 결합을 보인 도면.Figure 3b is a view showing a combination of the second electrode and the diaphragm.

제4도는 본 고안이 제1전극에 대한 사시도.4 is a perspective view of the first electrode of the present invention.

제5도는 본 고안의 가변 캐패시터에 대한 전기적 특성 그래프이다.5 is a graph of electrical characteristics of the variable capacitor of the present invention.

본 고안은 압력 센서에 관한 것으로, 특히 다이어프램이 구비된 압력센서 또는 가변 캐패시터에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor, and more particularly to a pressure sensor or a variable capacitor with a diaphragm.

압력의 세기를 측정함에 있어서는 측정할 압력의 범위에 따라 이에 적합한 센서를 사용한다. 전자장치가 구비된 혈압계와 같은 장치에서 측정할 압력의 범위란 분류상 미압 또는 저압 범위라 할 수 있다. 이러한 미세한 압력변화를 감지하는데 적합한 센서로는 다이어프램 방식이나 벨로우즈 방식의 압력 센서가 활용된다.In measuring the strength of pressure, a sensor suitable for the range of pressure to be measured is used. The range of pressure to be measured in a device such as a blood pressure monitor equipped with an electronic device may be a low pressure range or a low pressure range. As a suitable sensor for detecting such minute pressure changes, a diaphragm or bellows type pressure sensor is used.

다이어프램(diaphragm)은 표면이 파상으로 된 금속성의 원형원판으로서 압력은 상기 원형 원판을 전극판에 결합시켜두고 압력차에 의한 원판의 휘임을 이용하에 입력 측정된다.The diaphragm is a metallic circular disc having a wavy surface, and the pressure is measured by using the curvature of the disc due to the pressure difference, which couples the circular disc to the electrode plate.

이러한 다이어프램을 갖는 압력 센서는 2장의 금속 전극과 그 사이의 공기로 된 간격을 유지하여 가변 캐패시터로서 활용될 수 있다. 즉, 상기 2장의 금속 전극 판의 간격이 압력차에 의한 원판의 휘임에 의해 좁아지거나 또는 초기 상태로 복귀하므로서 인해서 용량을 압력에 비례하여 얻어낼 수 있는 것이다. 이러한 것은 전자식 혈압 측정장치에서 활용된다.The pressure sensor having such a diaphragm can be utilized as a variable capacitor by maintaining a gap of two metal electrodes and air therebetween. That is, the capacitance can be obtained in proportion to the pressure because the gap between the two metal electrode plates becomes narrow due to the curvature of the disc due to the pressure difference or returns to the initial state. This is utilized in electronic blood pressure measuring devices.

제1도의 단면도는 상기 설명한 외부 압력에 비례한 가변 캐패시터의 개념을 설명하는 것으로, 제1전극(1)과, 제2전극(2) 그리고 그 사이의 유전간격(7)에 의해 C가 형성되고 제2전극(2)는 다이어프램(3)에 의해 간격(d)가 간격(d')로 가변되도록 한다. 다이어프램은 공기 압력을 받아들이는 고정판(4)에 접착되어 있어 마치 스프링과 같이 동작하고 고정판의 홀(8)을 통해 공동부(5)로 들어온 공기 압력으로 다이어프램이 운동하는 것이다.The cross-sectional view of FIG. 1 illustrates the concept of a variable capacitor proportional to the external pressure described above, where C is formed by the first electrode 1, the second electrode 2 and the dielectric gap 7 therebetween. The second electrode 2 allows the gap d to be changed to the distance d 'by the diaphragm 3. The diaphragm is attached to a fixed plate 4 which receives air pressure, so that it acts like a spring and the diaphragm is moved by the air pressure entering the cavity 5 through the hole 8 of the fixed plate.

그러나 일반적으로 이러한 용도의 가변 캐패시터를 사용함에 있어 제1전극(1)과 고정판(4)은 나사 체결되어 일정 간격으로 고정되도록 하지만 간격(d)가 고르지 않고 그리고 그 조립에 있어서 매우 불편하였다. 또한 외부 공기 압력을 안내하는 노즐의 접착 공정이 수반되고 노즐과 고정판과 다이어프램등을 정렬시켜 조립해야 하는데 어려움이 있었다.In general, however, in the use of the variable capacitor for this purpose, the first electrode 1 and the fixing plate 4 are screwed to be fixed at regular intervals, but the spacing d is uneven and very inconvenient in assembly thereof. In addition, the process of bonding the nozzle for guiding the outside air pressure was accompanied, and there was a difficulty in assembling the nozzle and the fixing plate and the diaphragm.

본 고안의 목적은 상기 제기된 문제를 해결하는 것으로 공정 작업이 용이하도록 하고 공정수를 줄이며 동시에 정렬이 정밀하여 압력에 따른 용량 변화를 보다 정밀하게 얻도록 하여 코스트를 절감시킨 보다 개선된 다이어프램을 갖는 가변 캐패시터 구조체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, which facilitates the process operation, reduces the number of processes, and at the same time has an improved diaphragm which reduces the cost by precisely obtaining the capacity change according to the pressure due to the precise alignment. It is to provide a variable capacitor structure.

본 고안 목적에 따른 외부 압력에 따라 용량이 가변되는 가변 캐패시터는 제1면(15A)과 제2면 그리고 원중심에 위치하는 공기 흡입홀과 도선 연결구가 있는 몸체부(13)와, 상기 공기 흡입홀에 위치한 공기압력 안내돌출부(11)와, 상기 몸체부 외주부상에 적정 간격으로 설치되고 나사체결공을 갖는 돌출부 및 삽입홈을 갖고 일체로 성형되는 고정 베이스 모듈(10)과, 상기 제1면(15A)에 접착 고정되는 외주면과 표면이 파상으로 된 다이어프램(22)과, 상기 다이어프램의 원 중심부에서 연결 설치된 제2전극과, 공기 유전체를 갖도록 제2전극에 소정 간격으로 이격 설치되고 상기 고정 베이스 모듈의 몸체부 외주부에 있는 돌출부 및 삽입홈에 끼워넣는 나사체결홈 및 삽입단자를 갖는 제1전극(23)으로 구성된 것을 특징으로 한다.According to an object of the present invention, a variable capacitor whose capacity is variable according to an external pressure includes a body portion 13 having an air suction hole and a lead connector located at a first surface 15A, a second surface, and a center, and the air suction. An air pressure guide protrusion 11 located in the hole, a fixed base module 10 integrally formed on the outer circumference of the body portion with a protrusion and an insertion groove having a screwing hole, and a first base surface; The outer circumferential surface and the surface of which the adhesive is fixed to 15A are wave-shaped diaphragm 22, the second electrode is connected to the circular center of the diaphragm, and the second electrode to be spaced apart at predetermined intervals to have an air dielectric and the fixed base Characterized in that the first electrode 23 having a screw fastening groove and the insertion terminal to be inserted into the protrusion and the insertion groove in the outer peripheral portion of the body of the module.

상기 특징의 본 고안에 따른 가변 캐패시터 구조에 대해서 그 조립과 관련지어 제2도 내지 제4도를 참조하여 다음에 상세히 설명한다.The variable capacitor structure according to the present invention of the above features will be described in detail below with reference to FIGS. 2 to 4 in connection with the assembly thereof.

제2a도는 가변 캐패시터의 고정 베이스 모듈(10)의 평면도이고 제2b도는 제2a도의 A-A'라인을 따라 취한 단면도이다. 고정 베이스 모듈(10)은 제2b도와 같이 외부 공기 압력을 공동부(12)로 유입시키는 공기 압력 안내로를 이루는 안내 돌출부(11)를 가지며 고정 베이스 모듈의 몸체(13)의 중앙 홀(14)에 위치한다. 그러나 이 두 구성은 하나의 모듈로 일체화되어 사출 성형된다.FIG. 2A is a plan view of the fixed base module 10 of the variable capacitor, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2A. The fixed base module 10 has a guide protrusion 11 that forms an air pressure guide path for introducing external air pressure into the cavity 12 as shown in FIG. 2B and has a central hole 14 of the body 13 of the fixed base module. Located in However, these two configurations are integrated into one module and injection molded.

상기 몸체(13)는 안쪽에서 계단 형상의 제1면(15A)과 제2면(15B)을 갖는다.The body 13 has a first surface 15A and a second surface 15B which are stepped inward.

몸체(13)의 제1면(15A)은 이후 설명되는 다이어프램의 외곽 접촉면과 서로 고정 접착되도록 마련된 면이며 제2면(15B)은 제1면 보다 계단상으로 하강된 위치에 있고, 이곳에 의해 공동부(12)가 형성된다. 외부 공기는 이 공동부(12)에 모여 그 위에 위치한 다이어프램을 밀어 올리는 작용을 낳는다.The first surface 15A of the body 13 is a surface provided to be fixedly bonded to the outer contact surface of the diaphragm, which will be described later, and the second surface 15B is in a stepped downward position than the first surface. The cavity 12 is formed. The outside air gathers in this cavity 12 and acts to push up the diaphragm located thereon.

몸체(13)는 또 다시 외곽 주변부에서 서로 마주보는 위치에서 적어도 2개의 돌출부(17)를 갖고 그 내부는 하나의 홀을 갖는다. 마찬가지로 제2a도의 B-B'라인을 따라 취한 단면도인 제2c도와 같이 후에 기술될 삽입단자가 있는 제1전극의 나사체결홈(h)과 대응하는 삽입공이 설치된 2개의 돌출부(16A), (16B)를 갖는데 이것은 제2a도에서 보듯이 120°의 간격으로 몸체 외주부에 2개 설치되어 있고, 나머지 하나의 돌출부(16C)는 제1선극에서 삽입단자가 없는 나사체결홀과 대응된다. 이것은 고정하여 안정화시키는데 적합한 갯수이고 삽입공에 제1전극의 나사체결홀을 위치시켜 결합된다.The body 13 again has at least two projections 17 in positions facing each other at the outer periphery with an interior therein. Similarly, two projections 16A and 16B provided with screw holes (h) of the first electrode having insertion terminals to be described later and insertion holes corresponding to those shown in FIG. 2C taken along the line B-B 'of FIG. As shown in FIG. 2a, two are provided on the outer periphery of the body at intervals of 120 °, and the other protrusion 16C corresponds to the screw fastening hole without an insertion terminal at the first pole. This is a suitable number to fix and stabilize, and is coupled by placing the screwing hole of the first electrode in the insertion hole.

그리고 제2a도에서 돌출부가 있는 외주부와 제1면사이에는 하나의 홀(19)이 마련되어 있는데 이것은 제2전극이 회로에 연결되도록 도전라인을 연결하는 연결구이다. 그리고 참조부호 18은 제1전극의 삽입단자(24A), (24B)가 위치하는 홈이다.In FIG. 2a, a hole 19 is provided between the outer circumference of the protrusion and the first surface, which is a connector for connecting the conductive line so that the second electrode is connected to the circuit. Reference numeral 18 denotes a groove in which the insertion terminals 24A and 24B of the first electrode are located.

상기 설명한 제1면과 제2면 및 공기흡입 홀을 갖는 몸체와, 상기 몸체의 공기흡입홀에 위치한 공기 압력 안내 돌출부와, 상기 몸체 외곽에 적정간격으로 설치되고 홀을 갖는 고정 돌출부와 도선 연결구로된 고정 베이스모듈(10)은 수지 절연 조성물로 일체화되어 하나의 사출물로 형성된다.A body having a first surface and a second surface and an air suction hole as described above, an air pressure guide protrusion located at an air suction hole of the body, and a fixed protrusion and a wire connector having a hole installed at an appropriate interval on the outside of the body. Fixed base module 10 is integrated with a resin insulating composition is formed as a single injection.

이러한 사출 형성된 고정 베이스 모듈의 제1면(15A)에는 제3도와 같은 다이어프램이 설치된 제2전극이 고정설치된다.The second electrode having the diaphragm as shown in FIG. 3 is fixed to the first surface 15A of the injection-molded fixed base module.

제3a도는 다이어프램의 평면도이고 제3b도는 이러한 다이어프램이 제2전극에 부착된 것을 측면으로 본 것을 나타낸 것이다. 다이어프램(22)은 이를테면 Cu-Ni-Mn 구성의 표면이 파상으로 되고 접촉면(15A')은 약간 도출되어 있어 내부에서 공동부가 형성되도록 한 금속판이다. 그리고 제2전극은 하나의 평평한 원형 금속판으로서 중심부에서 다이어프램(22)의 중심 접촉부(20)와 납땜하여 서로 연결된다. 이러한 하나의 단위 구조체는 제3b도와 같이 사전에 조립된다. 그리고 다이어프램의 접촉면(15A')은 제2a도의 제1면(15A)과 서로 대응하여 마주보고 위치된다.FIG. 3a is a plan view of the diaphragm and FIG. 3b shows a side view of the diaphragm attached to the second electrode. The diaphragm 22 is, for example, a metal plate in which the surface of the Cu—Ni—Mn configuration is wavy and the contact surface 15A ′ is slightly drawn out so that a cavity is formed therein. The second electrode is a flat circular metal plate and is connected to each other by soldering the center contact portion 20 of the diaphragm 22 at the center thereof. One such unit structure is assembled in advance as shown in FIG. 3B. And the contact surface 15A 'of the diaphragm is positioned to face each other with the first surface 15A of FIG. 2A.

제2도의 사출물에서 접촉될 면은 이미 그 위치를 고정하여 제공하므로 제3도의 단위 구조체는 조립시 정렬이 필요없이 위치된 면에 맞추어 끼우면 된다. 그러나 면과 면 사이에 접촉제를 사용하여 이탈되지 않도록 고정시킨다. 그 이유는 외부 공기에 의해 다이어프램이 스프링 작용할 때 고정 베이스모듈로부터 떨어지지 않도록 하는 것이다.Since the surface to be contacted in the injection molding of FIG. 2 has already been fixed and provided, the unit structure of FIG. 3 may be fitted in accordance with the positioned surface without the need for alignment during assembly. However, contact is used between the sides to secure them so that they do not break off. The reason is that the diaphragm does not fall from the fixed base module when spring acts by outside air.

다음은 캐패시터의 제1전극을 적정 간격으로 제2전극과 이격시켜 설치하면서 동시에 전체가 안정되게 일체화 되도록 조립한다.Next, the first electrode of the capacitor is spaced apart from the second electrode at appropriate intervals and is assembled to ensure that the whole is stably integrated.

제4도는 제1전극을 사시도로 표현한 것이다. 제1전극(23)은 제2전극과 동일한 원형의 평평한 금속판이나, 주변부에서는 제2도의 삽입홈부(18A), (18B)에 끼워 맞춤되도록 삽입단자(24A), (24B)를 갖는다. 그리고 제1전극의 나사체결홈(h)들과 대응하는 고정 베이스 모듈(10)의 돌출부 높이는 일정하게 이미 형성되므로 제1전극은 돌출부의 높이 만큼 적정 간격으로 일정하게 유지할 수 있고 삽입홈에 삽입단자를 끼워 넣으므로 조립 또한 용이하다. 그리고 제1전극은 삽입단자에서 하나의 홀을 갖고 삽입단자가 없는 다른 돌출부에서도 홀이 있어 제2도의 돌출부에 더욱 견고하게 고정시킬 수 있는 수단을 제공한다. 제1전극의 홀들과 고정 베이스 모듈의 홀들은 서로 대응하도록 그 위치 관계가 사전에 설계된다.4 is a perspective view of the first electrode. The first electrode 23 has the same circular flat metal plate as the second electrode, but has insertion terminals 24A and 24B at the periphery to fit the insertion grooves 18A and 18B of FIG. And since the height of the protrusion of the fixed base module 10 corresponding to the screw fastening grooves h of the first electrode is already formed uniformly, the first electrode can be kept constant at an appropriate interval by the height of the protrusion, and the insertion terminal is inserted into the insertion groove. Assembly is also easy because In addition, the first electrode has a hole in the insertion terminal and also has a hole in the other protrusion without the insertion terminal, thereby providing a means for more firmly fixing the protrusion in FIG. The positions of the holes of the first electrode and the holes of the fixed base module are designed in advance so as to correspond to each other.

이러한 가변 캐패시터는 회로내에서 하나의 전기적 부품으로 활용된다. 저항과 캐패시터를 갖는 발진 회로응용에서 캐패시터로의 상기 가변 캐패시터를 사용하면 공기 압력에 따라 발진 주파수가 변화되므로 미세 압력이 검출될 수 있는 것이다.These variable capacitors are utilized as one electrical component in the circuit. Using the variable capacitor as a capacitor in an oscillating circuit application having a resistance and a capacitor, the oscillation frequency is changed according to the air pressure, so that a minute pressure can be detected.

회로 응용에서 상기 제1전극은 삽입 단자에 회로를 연결하고 제2전극은 제3b도에서 접촉면(15A')의 반대면(25)에서 도선을 연결하고 제2도의 도선연결구(19)를 통해 회로의 다른 소자와 연결하도록 한다. 그리고 공기는 고정 베이스 모듈의 몸체부(13)에 일체화된 공기 안내 돌출부(14)에 안내 호스등으로 맞물려 설치하면 된다. 그리고 제2도의 모듈(10)에서 참조부호 '17'은 기판에 본 고안 장치를 장치할 때 나사 고정시키는 부분으로 홀을 해야 갖는다.In a circuit application, the first electrode connects the circuit to the insertion terminal and the second electrode connects the conductor on the opposite side 25 of the contact surface 15A 'in FIG. 3b and the circuit via the connector 19 in FIG. Connect with other devices of. In addition, the air may be engaged with the air guide protrusion 14 integrated with the body 13 of the fixed base module 14 by a guide hose or the like. And the reference numeral '17' in the module 10 of FIG. 2 should be a hole for fixing the screw when mounting the device of the present invention on the substrate.

제5도는 본 고안 장치의 동착 특성을 알기 위해 측정한 그래프로서 제1전극과 제2전극간 거리와, 압력 변화에 대한 상관관계를 보인 것이며 용량은 거리(d)와 전극의 단면적 그리고 공기 유전상수로부터 얻어진다.5 is a graph measured to know the adhesion characteristics of the inventive device, which shows the correlation between the distance between the first electrode and the second electrode and the pressure change, and the capacitance is the distance (d), the cross-sectional area of the electrode, and the air dielectric constant. Is obtained from.

제5도와 같이 선형 관계로 나타나 미세한 압력변화를 정밀하게 측정할 수 있다.As shown in FIG. 5, the linear pressure relationship can be precisely measured.

본 고안에 따른 일종의 압력 센서인 가변 캐패시터의 구조는 상기 설명된 바와 같다. 고정 베이스 모듈과 제1전극이 서로 대응하여 홀에 위치하고 있고 고정 베이스 모듈이 여러 구성을 하나의 정밀한 위치 관계로 사출 성형되므로 조립과 정밀도에서 효과가 상승된다.The structure of the variable capacitor, which is a kind of pressure sensor according to the present invention, is as described above. Since the fixed base module and the first electrode correspond to each other and are located in the hole, and the fixed base module is injection-molded with various configurations in one precise positional relationship, the effect is increased in assembly and precision.

Claims (4)

제1면과(15A)과 제2면 그리고 원중심에 위치하는 공기 흡입홀과 도선 연결구가 있는 몸체부(13)와, 상기 공기 흡입홀에 위치한 공기압력 안내 돌출부(11)와, 상기 몸체부 외주부상에 적정 간격으로 설치되고 나사체결공을 갖는 돌출부 및 삽입홈을 갖고 일체로 성형되는 고정 베이스 모듈(10)과, 상기 제1면(15A)에 접착 고정되는 외주면과 표면이 파상으로 된 다이어프램(22)과, 상기 다이어프램의 원 중심부에서 연결 설치된 제2전극과, 공기 유전체를 갖도록 제2전극에 소정 간격으로 이격 설치되고 상기 고정 베이스 모듈의 몸체부 외주부에 있는 돌출부 및 삽입홈에 끼워넣는 나사체결홈 및 삽입단자를 갖는 제1전극(23)으로 구성된 것을 특징으로 하는 다이어프램을 갖는 가변 캐패시터.Body portion 13 having an air suction hole and a lead connecting hole located at the first surface and 15A and the second surface, and the center, the air pressure guide protrusion 11 located at the air suction hole, and the body portion. A fixed base module 10 integrally formed on the outer circumferential portion and integrally formed with protrusions and insertion grooves having screw fastening holes, and a diaphragm having an outer circumferential surface and surface adhesively fixed to the first surface 15A. (22), a second electrode connected to the circular center of the diaphragm, and a screw spaced apart from the second electrode at a predetermined interval so as to have an air dielectric and inserted into the protrusion and the insertion groove in the outer circumferential portion of the fixed base module. Variable capacitor having a diaphragm, characterized in that consisting of a first electrode (23) having a fastening groove and the insertion terminal. 제1항에 있어서, 상기 제1면보다낮은 위치에 있는 제2면과 다이어프램의 파상 표면은 그 사이에서 공동부를 형성하도록 제1면과 제2면이 단차 형성됨을 특징으로 하는 다이어프램을 갖는 가변 캐패시터.2. The variable capacitor of claim 1, wherein the wavefront surface of the diaphragm and the second surface at a lower position than the first surface are stepped on the first and second surfaces so as to form a cavity therebetween. 제2항에 있어서, 상기 제1면과 다이어프램의 외주면은 접착 수단에 의해 고정됨을 특징으로 하는 다이어프램을 갖는 가변 캐패시터.3. The variable capacitor as claimed in claim 2, wherein the first surface and the outer circumferential surface of the diaphragm are fixed by an adhesive means. 제1항에 있어서, 상기 삽입공이 있는 돌출부의 높이는 전극간 거리를 일정하게 유지하고 용량을 설정하도록 하는 돌출부인 것을 특징으로 하는 다이어프램을 갖는 가변 캐패시터.The variable capacitor having a diaphragm according to claim 1, wherein the height of the protrusion having the insertion hole is a protrusion which maintains a constant distance between electrodes and sets a capacitance.