重力感測器及其應用的可攜式電子設備的製作方法
2023-09-10 07:28:15 1
專利名稱：重力感測器及其應用的可攜式電子設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種重力感測器，尤其涉及一種靈敏度高、成本低的重力感測器及其應用的可攜式電子設備。
背景技術：
近年來，利用微機電系統技術製作的微機械傳感器特別是重力感測器已廣泛應用於筆記本電腦、數位相機、手機及個人數字助理(PDA)等一些可攜式電子設備中以感測跌落方向及在該跌落方向的加速度。
現有的重力感測器一般為矽壓阻式，它是基於矽的壓阻效應原理設計的。所謂壓阻效應，即固體在應力作用下，引起電阻率的變化，從而引起電阻阻值變化的現象。現有的矽壓阻式重力感測器結構複雜，製造成本高。同是由於電阻都是摻雜多晶矽，其靈敏度較低，無法滿足現代測試技術高精度的要求。
發明內容
有鑑於此，有必要提供一種靈敏度高且製作成本低的重力感測器及其應用的可攜式電子設備。
一種重力感測器，其包括
一中空結構的外殼，該外殼包括一容置部及環繞容置部的殼體；
多個容置孔，其分別開設於所述殼體上，並與所述容置部相貫通，該容置孔包括一與所述容置部相貫通的開口端及一與開口端相對的底面；
一絕緣液體，其設置於容置部內，並可流入至所述容置孔內；
多個壓力傳感器，其分別設置於所述容置孔的底面，該壓力傳感器用於感測容置孔底面的絕緣液體給予的壓力，並當該壓力與容置孔內的絕緣液體的重力不平衡時可輸出一觸發信號。
一種可攜式電子設備，其包括電源、開關及一個跌落保護系統。所述跌落保護系統通過所述開關與電源連接。所述跌落保護系統包括一個重力感測器及一個處理器。所述重力感測器用於感應該可攜式電子設備的跌落方向，並可輸出一觸發信號。所述處理器與所述重力感測器電連接，用以接收所述重力感測器輸出的觸發信號以啟動關閉所述可攜式電子設備。所述重力感測器包括一中空結構的外殼，多個容置孔、多個壓力傳感器、 一絕緣液體。所述外殼包括一容置部及環繞容置部的殼體，所述多個容置孔開設於所述殼體上，並與所述容置部相貫通。該容置孔包括一與所述容置部相貫通的開口端及一與開口端相對的底面。所述多個壓力傳感器分別設置於所述容置孔的底面。所述絕緣液體設置於容置部內，並可流入至所述容置孔內。所述壓力傳感器用於感測容置孔底面的絕緣的液體產生的壓力，並當該壓力與容置孔內的絕緣液體的重力不平衡時可輸出一觸發信號。
相較於現有技術，所述重力感測器的多個壓力傳感器分別設置於所述容置孔的底面，而每個容置孔分別對應空間的一個方位，同時每個容置孔內的壓力傳感器可感測容置孔底面的壓力，並當該壓力與容置孔內的絕緣液體的重力不平衡時可輸出一觸發信號，以使設有該重力感測器的可攜式電子裝置做關機等一些後繼處理。本發明的重力感測器結構簡單，因此可降低製作成本。
圖l是本發明第一實施方式提供的重力感測器的立體示意圖；圖2是圖1中沿II-II方向的立體剖示圖3是本發明第二實施方式提供的重力感測器的立體示意圖4是圖3中沿IV-IV方向的立體剖示圖；圖5是本發明提供的一種可攜式電子設備結構方塊圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
請一併參閱圖1與圖2，為本發明第一實施方式的重力感測器IO，其包括一外殼ll、多個容置孔12、多個壓力傳感器13、 一絕緣液體14。
所述外殼ll為一中空結構，其包括一容置部114及環繞容置部114的殼體112。本實施方式中，所述外殼ll為一中空球體結構，所述容置部114的結構對應為一同心球體結構。
本實施方式中，所述多個容置孔12的數量為六個，其分別開設於殼體112上，並與所述容置部114相貫通。該容置孔12包括一與所述容置部114相貫通的開口端122及與所述開口端122相對的底面124。本實施方式中，所述六個容置孔12，其中四個分布於穿過殼體112中心的同一平面上，另外兩個對稱設置在垂直於上述平面且穿過殼體112的另一平面上。該六個容置孔12分別兩兩對稱地設置於空間的相互正交的X、 Y、 Z軸方向，分別代表空間的前、後、左、右、上、下六個不同的方位。優選地，所述六個容置孔12的形狀及尺寸相同。
所述絕緣液體14，其容置於所述容置部114內。該絕緣液體14的體積以保證絕緣液體14靜止時不會同時進入二個相鄰的容置孔12為宜。優選地，所述絕緣液體14的體積小於所述容置部114的體積的二分之一。本實施方式中，所述絕緣液體14為一油樣。
所述多個壓力傳感器13的數量與所述容置孔12的數量相對應。本實施方式中，所述壓力傳感器13的數量對應為六個。該壓力傳感器13設置於容置孔12的底面124，用於重力感測器10感測容置孔12底面124的壓力F，同時，並當該壓力F與容置孔12內的絕緣液體14的重力不平衡時可輸出一觸發信號。本實施方式中，當所述絕緣液體14充滿其中一容置孔12，壓力傳感測器13感測的壓力為零時，所述壓力傳感器13會發出一觸發信號以使設有該重力感測器IO的可攜式電子裝置IOO (參看圖5)做進一步的信號處理，如關機等處理。
使用時，當所述重力感測器10朝某一方向跌落時，容置部114內的絕緣液體14瞬間充滿其中一對應方位的容置孔12內。在跌落的過程中，容置孔12的絕緣液體14處於失重狀態，因此，該容置孔12底面124上的壓力傳感器13感測到的壓力F為零。此時重力感測器10可自身判斷是由哪一個方向跌落。同時，對應所述跌落位置的壓力傳感器13輸出一觸發信號以使設有該重力感測器10的可攜式電子裝置100 (參看圖5)做進一步的信號處理，如關機等處理。
請一併參閱圖3與圖4，為本發明第二實施方式的重力感測器20，所述重力感測器20的結構與重力感測器10的結構大體相同，主要差異在於所述重力感測器20進一步包括六個開啟裝置25，本實施方式中，所述開啟裝置25為一繼電器。該六個開啟裝置25，其分別包括一控制部(圖未示)及一壓合塊252。所述控制部用於控制壓合塊252的開啟與閉合。所述開啟裝置25與所述壓力傳感器23電連接。原始狀態時，壓合塊252為開啟狀態，當絕緣液體24充滿其中一容置孔22時，所述開啟裝置25的控制部得到壓力傳感器23發出的觸發信號，控制所述壓合塊252閉合，使容置孔22密封。當所述絕緣液體24充滿其中另一容置孔22時，所述先前閉合壓合塊252的開啟裝置25立即復位。
使用時，當重力感測器20朝某一方向跌落時，容置部214內的絕緣液體24瞬間充滿其中一對應方位的容置孔22，因此，便可知道，重力感測器20是由哪一個方向跌落。當絕緣液體24充滿容置孔22的瞬間，開啟裝置25的壓合塊252閉合以密封所述容置孔22的開口端222。而由於容置孔22的體積大小一定，絕緣液體24的密度大小也一定，因此，可得到容置孔22內的絕緣液體24的質量m。當設置有重力感測器20的可攜式電子設備跌落與其他物體碰撞的瞬間，該容置孔22底面224上的壓力傳感器23感測到一壓力N。此時該壓力N與容置孔22內的絕緣液體24的重力不平衡時，根據公式F二N-mg,a，因此，便可得到重力感測器20跌落碰撞瞬間加速度a的大小。
請參閱圖5，為本發明提供的一種使用圖1中的重力感測器10的可攜式電子設備100，其包括跌落保護系統19、開關29、電源30、功能模塊40及存儲單元50。所述可攜式電子設備100具體可為筆記本電腦、數位相機、手機或個人數字助理等。所述跌落保護系統19、功能模塊40及存儲單元50通過所述開關29與電源30電連接。所述電源30用於為整個可攜式電子設備100提供電能，功能模塊40用於實現可攜式電子設備100的相關功能，存儲單元50則用於可攜式電子設備100進行數據存取。
所述跌落保護系統19用於在可攜式電子設備100遭受跌落過程中，對可攜式電子設備IOO採取一定的措施，以對可攜式電子設備100進行保護。如可攜式電子設備100在使用過程中從手中跌落時，所述跌落保護系統19可在該可攜式電子設備100與地面接觸的瞬間立即採取措施，降低可攜式電子設備100與地面碰撞造成的損壞。
所述跌落保護系統19包括一個處理器18及一個重力感測器10，所述處理器18與重力感測器10之間電連接。
所述重力感測器10可固定於所述可攜式電子設備100外殼或內部電路板等位置，用於感應可攜式電子設備100所受跌落的情況。具體地，當所述可攜式電子設備100朝某一方向跌落時，重力感測器10的容置部114內的絕緣液體14瞬間充滿其中一對應方位的容置孔12內。在跌落的過程中，容置孔12的絕緣液體14處於失重狀態，因此，該容置孔12底面124上的壓力傳感器14感測到的壓力F為零，此時壓力F與容置孔12內的絕緣液體14的重力不平衡，即可輸出一觸發信號。因此，重力感測器10可自身斷是由哪一個方向跌落。同時，對應該跌落位置的壓力傳感器14輸出一觸發信號至所述處理器18。該處理器18用以接收所述重力感測器10輸出的觸發信號並會啟動關閉所述可攜式電子設備IOO，立即中止可攜式電子設備100的功能模塊40與存儲單元50運行，以確保數據安全，進而關閉電源，即將開關29斷開，確保可攜式電子設備100不會因跌落而造成誤操作、燒毀或爆炸等現象。
本實施方式中，所述處理器18還可與存儲單元50進行數據傳輸，從而可對存儲單元50的數據存儲進行控制。所述處理器18可持續的對重力感測器10輸出的觸發信號進行監控。本實施方式中，所述觸發信號是為重力感測器20測出所述可攜式電子設備100跌落碰撞瞬間的加速度信號。
所述處理器18可根據所述重力感測器10輸出的加速度信號並對該加速度信號進行處理換算，判斷可攜式電子設備100是否處於外力衝擊狀態。若判斷可攜式電子設備100處於跌落狀態，則處理器18會關閉所述可攜式電子設備100，以中止可攜式電子設備100的功能模塊40與存儲單元50運行，以確保數據安全，進而關閉電源，即將開關29斷開，確保可攜式電子設備IOO不會因衝擊而造成誤操作、燒毀或爆炸等現象。所述判斷可攜式電子設備100是否處於跌落狀態的方法具體可為判斷所述可攜式電子設備100的加速度是否大於一閾值，若該加速度大於所述閾值，則判斷可攜式電子設備100受到外力衝擊。所述閾值為處理器18內部設定值，其大小可根據可攜式電子設備100所能承受的衝擊情況來確定。進一步可加強檢測的精度
所述重力感測器的多個壓力傳感器分別設置於所述容置孔的底面，而每個容置孔分別對應空間的一個方位，同時每個容置孔內的壓力傳感器可感測容置孔底面的壓力，並當該壓力與容置孔內的絕緣液體的重力不平衡時可輸出一觸發信號，以使設有該重力感測器的可攜式電子裝置做關機等一些後繼處理。本發明的重力感測器結構簡單，因此可降低製作成本。
可以理解的是，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種重力感測器，其包括一中空結構的外殼，該外殼包括一容置部及環繞容置部的殼體；多個容置孔，其分別開設於所述殼體上，並與所述容置部相貫通，該容置孔包括一與所述容置部相貫通的開口端及一與開口端相對的底面；一絕緣液體，其設置於容置部內，並可流入至所述容置孔內；多個壓力傳感器，其分別設置於所述容置孔的底面，該壓力傳感器用於感測容置孔底面的絕緣液體給予的壓力，並當該壓力與容置孔內的絕緣液體的重力不平衡時可輸出一觸發信號。
2.如權利要求l所述的重力感測器，其特徵在於所述多個容置孔 的數量為六個，該六個容置孔，其中四個分布於穿過外殼中心的同一平面上，另外兩個對稱 設置在垂直於上述平面且穿過外殼的另一平面上，該六個容置孔的形狀及尺寸相同。
3.如權利要求2所述的重力感測器，其特徵在於所述觸發信號是 當壓力傳感測器感測到的壓力為零時輸出。
4.如權利要求l所述的重力感測器，其特徵在於所述重力感測器 進一步包括多個開啟裝置，其分別設置於多個容置孔的開口端，用於絕緣液體充滿所述容置 孔時，密封該容置孔。
5.如權利要求4所述的重力感測器，其特徵在於所述開啟裝置為繼電器。
6.如權利要求l所述的重力感測器，其特徵在於所述外殼為一中 空球體結構，所述容置部的結構為一與所述外殼同心的球體結構。
7.如權利要求l所述的重力感測器，其特徵在於所述絕緣液體的 體積小於所述容置部的體積的二分之一 。
8.如權利要求l所述的重力感測器，其特徵在於所述絕緣液體為油樣。
9. 一種可攜式電子設備，其包括電源、開關及一個跌落保護系統 ，所述跌落保護系統通過所述開關與電源連接，所述跌落保護系統包括一個重力感測器及一 個處理器，所述重力感測器用於感應該可攜式電子設備的跌落方向，並可輸出一觸發信號， 所述處理器與所述重力感測器電連接，用以接收所述重力感測器輸出的觸發信號以啟動關閉 所述可攜式電子設備，其特徵在於所述重力感測器包括一中空結構的外殼，多個容置孔、 多個壓力傳感器、 一絕緣液體，所述外殼包括一容置部及環繞容置部的殼體，所述多個容置 孔開設於所述殼體上，並與所述容置部相貫通，該容置孔包括一與所述容置部相貫通的開口 端及一與開口端相對的底面，所述多個壓力傳感器分別設置於所述容置孔的底面，所述絕緣 液體設置於容置部內，並可流入至所述容置孔內，所述壓力傳感器用於感測容置孔底面的絕 緣的液體產生的壓力，並當該壓力與容置孔內的絕緣液體的重力不平衡時可輸出一觸發信號
10.如權利要求9所述的可攜式電子設備，其特徵在於所述觸發信 號是由當壓力傳感測器感測到壓力為零時輸出。
11.如權利要求9所述的可攜式電子設備，其特徵在於所述觸發信 號是為重力感測器測出所述可攜式電子設備跌落碰撞瞬間的加速度信號，當該加速度大於所 述處理器內部設定的閾值時，所述處理器關閉所述可攜式電子設備運行。
12.如權利要求9所述的可攜式電子設備，其特徵在於所述可攜式 電子設備進一步包括一存儲單元，其用於與所述處理器進行數據傳輸。
全文摘要
一種重力感測器，其包括一中空結構的外殼，該外殼包括一容置部及環繞容置部的殼體；多個容置孔，其分別開設於所述殼體上，並與所述容置部相貫通，該容置孔包括一與所述容置部相貫通的開口端及一與開口端相對的底面；一絕緣液體，其設置於容置部內，並可流入至所述容置孔內；多個壓力傳感器，其分別設置於所述容置孔的底面，該壓力傳感器用於感測容置孔底面的絕緣液體給予的壓力，並當該壓力與容置孔內的絕緣液體的重力不平衡時可輸出一觸發信號。本發明的重力感測器製作成本低且可通過壓力傳感器直接感測跌落方向，靈敏度高。另外，本發明還提供一種具有該重力感測器的可攜式電子設備。
文檔編號G05B9/02GK101592536SQ200810301879
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者帥 曹 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司;鴻海精密工業股份有限公司