一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及传感器领域，具体涉及一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器及其制备方法。本发明专利技术具有制备工艺简单、材料选择多样化、结构可拆卸化、成本低、可批量制造等优点，同时一旦功能出现问题，可以及时进行排查的；本发明专利技术的压力传感器可通过软件导入经过设计的三维数字模型，可根据要求选择好材料，并通过3D打印制备出，其制备工艺简单、材料选择多样化。同时压力传感器是包括感应组件、支撑组件以及信号处理组件构成，每部分都具备相应的功能，并且可拆卸，一旦功能出现问题，可以及时进行问题排查。

A Removable Pressure Sensor Based on 3D Printing Technology and Its Preparation Method

The invention relates to the field of sensors, in particular to a detachable pressure sensor based on 3D printing technology and a preparation method thereof. The pressure sensor of the invention has the advantages of simple preparation process, diversified material selection, disassemblable structure, low cost, batch manufacturing, etc. At the same time, it can be checked in time once the function problems occur; the pressure sensor of the invention can be imported into the designed three-dimensional digital model by software, and the material can be selected according to the requirements, and prepared by 3D printing, and the preparation process is simple. Single, material selection diversification. At the same time, the pressure sensor is composed of induction component, support component and signal processing component. Each part has corresponding functions and can be disassembled. Once the function has problems, the problem can be solved in time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器及其制备方法
本专利技术涉及传感器领域，具体涉及一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器及其制备方法。
技术介绍
3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。其在模具制造、工业设计、建筑工程以及医疗产业等领域中有重要应用。传统的压力传感器是以硅片为基材，不能利用性能优异的复合功能材料，其制备往往存在难以加工三维自由形状的结构，造成加工工艺复杂、成本高。并且传统的压力传感器的集成度很高，一旦功能出现问题，往往无法进行及时排查。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单、材料选择多样化、结构可拆卸化的基于3D打印技术的可拆卸压力传感器及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器，包括感应组件、支撑组件以及信号处理组件；所述感应组件包括基座以及应变片，所述应变片设置在所述基座表面；所述支撑组件包括支撑座，所述支撑座上设置有定位孔，所述基座设置在所述支撑座上，且所述基座通过定位孔上的紧固件与所述支撑座固定连接所述信号处理组件包括电路板，所述电路板设置在所述支撑块上，所述电路板与所述应变片通过导线连接，用于处理应变片产生的压力信息。进一步，所述基座和支撑座为热塑性材料、光敏树脂或橡胶类材料制成。进一步，所述支撑座侧面设置有容置腔，所述电路板设置在所述容置腔内。进一步，所述应变片通过胶连或者焊接的方式与所述基座连接。进一步，所述电路板接线端与应变片接线端均涂覆有导电胶，所述导线与电路板接线端以及应变片接线端上的导电胶连接。本专利技术还包括一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器的制备方法，具体步骤包括：步骤1、利用三位建模软件对传感器的基座以及支撑座进行结构设计，以获得用于3D打印的数字化三维模型；步骤2、3D打印：根据传感器的设计要求，选择3D打印材料以及3D打印头的形状进行3D打印；步骤3、待基座以及支撑座打印成型完毕后，对基座以及支撑座进行清洗，再进行静置冷却固化；步骤4、将导电胶用刷子在电路板与应变片边缘处涂抹薄薄的一层，静止0-1小时待导电胶未完全干透，将导线的一端放置于应变片边缘处，另一端放置于电路板缘处，再将其静置1-4小时待导电胶干透；步骤5、将接好导线的应变片、电路板分别装配到基座表面、支撑座上，通过紧固件将基座和支撑座固定在一起，形成具有测量功能的传感器整体结构。进一步，所述3D打印材料为热塑性材料、光敏树脂以及类橡胶材料，且3D打印材料使用前进行超声处理，得到分散均匀的3D打印材料。进一步，步骤3中，将加工好的基座以及支撑座做表面平滑处理，然后再将基座以及支撑座依次置于酒精、清洗液中各超声清洗处理5min；取出基座以及支撑座后将两者置于烘箱中14-60℃烘烤3-15min使其完全干燥，取出后自然冷却至室温。进一步，步骤3中，在清洗基座以及支撑座时清洗液逐渐加温至30-60℃。本专利技术的有益效果：本专利技术具有制备工艺简单、材料选择多样化、结构可拆卸化、成本低、可批量制造等优点，同时一旦功能出现问题，可以及时进行排查的；本专利技术的压力传感器可通过软件导入经过设计的三维数字模型，可根据要求选择好材料，并通过3D打印制备出，其制备工艺简单、材料选择多样化。同时压力传感器是包括感应组件、支撑组件以及信号处理组件构成，每部分都具备相应的功能，并且可拆卸，一旦功能出现问题，可以及时进行问题排查。本专利技术的目的是以期应于传感器领域中制造和结构的改变，以解决传统的压力传感器工艺复杂、结构不合理而造成可靠性和排查问题容易程度不高。附图说明图1是本专利技术的一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器的结构示意图。图2是本专利技术的一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器的工作原理图。图中标号说明：1、基座；2、应变片；3、定位孔；4、支撑座；5、电路板；6、导线；具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1-2所示，一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器，包括感应组件、支撑组件以及信号处理组件，所述感应组件以及信号处理组件设置在支撑组件上；所述感应组件包括基座1以及应变片2，所述应变片2设置在所述基座1表面，基座1可以对外界作用的压力进行实时感应，应变片2可以对基座1上的作用力进行实时感应；所述支撑组件包括支撑座4，所述支撑座4上设置有定位孔3，所述基座1设置在所述支撑座4上，且所述基座1通过定位孔3上的紧固件与所述支撑座4固定连接所述信号处理组件包括电路板5，所述电路板5设置在所述支撑块上，所述电路板5与所述应变片2通过导线6连接，用于处理应变片2产生的压力信息，使电路板5能及时处理应变片2产生的电信号，可以实现电信号的实时处理。当外界压力施加于基座1表面上时，会造成应变片2表面会因受到压力而发生较大的弯曲变形，从而引起自身电阻值变化。这些电阻值变化产生的电信号会经过导线6输出到电路板5中，对信号进行实时处理。在整个工作过程中，由定位孔3与支撑座4构成的支撑部分起着支撑作用，对感应组件与信号处理组件起到支撑，一旦功能出现问题，感应组件、支撑组件以及信号处理组件之间均可随时拆卸，并可以及时进行问题排查。所述支撑座上设置有导向槽，所述基座上设置有与所述导向槽相匹配的导向凸起，所述导向槽与导向凸起配合时，可使得导向凸起抵接到导向槽底部时，可使得定位孔正对基座上的安装位置，提高装配效率。所述基座上设置有两个定位孔。所述应变片2的形状不限于方形、圆形以及U形，其可为针对基座1对外界作用的压力进行实时感应的形状。所述基座1和支撑座4为热塑性材料、光敏树脂或橡胶类材料制成。所述支撑座4侧面设置有容置腔，所述电路板5设置在所述容置腔内。所述应变片2通过胶连或者焊接的方式与所述基座1连接。所述电路板5接线端与应变片2接线端均涂覆有导电胶，所述导线6与电路板5接线端以及应变片2接线端上的导电胶连接。本专利技术还包括一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器的制备方法，具体步骤包括：步骤1、利用三位建模软件对传感器的基座1以及支撑座4进行结构设计，以获得用于3D打印的数字化三维模型；步骤2、3D打印：根据传感器的设计要求，选择3D打印材料以及3D打印头的形状进行3D打印；步骤3、待基座1以及支撑座4打印成型完毕后，对基座1以及支撑座4进行清洗，再进行静置冷却固化；步骤4、将导电胶用刷子在电路板5与应变片2边缘处涂抹薄薄的一层，静止0-1小时待导电胶未完全干透，将导线6的一端放置于应变片2边缘处，另一端放置于电路板5缘处，再将其静置1-4小时待导电胶干透；步骤5、将接好导线6的应变片2、电路板5分别装配到基座1表面、支撑座4上，通过紧固件将基座1和支撑座4固定在一起，形成具有测量功能的传感器整体结构。所述3D打印材料为工程塑料、热塑性材料、光敏树脂以及类橡胶材料，且3D打印材料使用前进行超声处理，得到分散均匀的3D打印材料。步骤3中，将加工好的基座1以及支撑座4做表面平滑处理，然后再将基座1以及支撑座4依次置于酒精、清洗液中各超声清洗处理5min；取出基座1以及支撑座4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器，其特征在于，包括感应组件、支撑组件以及信号处理组件；所述感应组件包括基座以及应变片，所述应变片设置在所述基座表面；所述支撑组件包括支撑座，所述支撑座上设置有定位孔，所述基座设置在所述支撑座上，且所述基座通过定位孔上的紧固件与所述支撑座固定连接所述信号处理组件包括电路板，所述电路板设置在所述支撑块上，所述电路板与所述应变片通过导线连接，用于处理应变片产生的压力信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器，其特征在于，包括感应组件、支撑组件以及信号处理组件；所述感应组件包括基座以及应变片，所述应变片设置在所述基座表面；所述支撑组件包括支撑座，所述支撑座上设置有定位孔，所述基座设置在所述支撑座上，且所述基座通过定位孔上的紧固件与所述支撑座固定连接所述信号处理组件包括电路板，所述电路板设置在所述支撑块上，所述电路板与所述应变片通过导线连接，用于处理应变片产生的压力信息。2.如权利要求1所述的基于3D打印技术的可拆卸压力传感器，其特征在于，所述基座和支撑座为热塑性材料、光敏树脂或橡胶类材料制成。3.如权利要求1所述的基于3D打印技术的可拆卸压力传感器，其特征在于，所述支撑座侧面设置有容置腔，所述电路板设置在所述容置腔内。4.如权利要求1所述的基于3D打印技术的可拆卸压力传感器，其特征在于，所述应变片通过胶连或者焊接的方式与所述基座连接。5.如权利要求1所述的基于3D打印技术的可拆卸压力传感器，其特征在于，所述电路板接线端与应变片接线端均涂覆有导电胶，所述导线与电路板接线端以及应变片接线端上的导电胶连接。6.一种基于3D打印技术的可拆卸压力传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：步骤1、利用三位建模软件对传感器的基座以及支撑座进行结构设计，以获得用于3D打印的数字化三维模型；...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟荣安，潘鹏，马海波，刘新宇，汝长海，孙钰，
申请(专利权)人：江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32