[发明专利]一种多阈值加速度开关

说明书

本发明公开了一种多阈值加速度开关，包括绝缘衬底、结构框架、质量块、第一S形弹簧、第二S形弹簧、电极阵列、正极连接条、正极引脚、连接柱、负极引脚、负极连接条；结构框架固连在绝缘衬底上；结构框架中间对称设有连接柱，质量块上端与连接柱之间对称设有第一S形弹簧；质量块下端与结构框架对称设有第二S形弹簧；质量块通过第一S形弹簧、第二S形弹簧悬空于绝缘衬底上方；质量块中间设有接线柱，接线柱两端对称设有接线触点；接线柱上端两侧设有电极阵列；两侧的电极阵列通过正极连接条与正极引脚相连；负极引脚通过负极连接条与结构框架连接；所述正极引脚、正极连接条、负极引脚、负极连接条均固定在绝缘衬底上；本发明可实现对阈值接通。

技术领域

本发明属于微机电系统领域，特别是一种多阈值加速度开关。

背景技术

随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)技术的迅猛发展，基于MEMS技术的加速度开关由于具有尺寸小、易集成和大批量生产的优点，在工业、汽车、航天航空以及军事等多个领域具有巨大的应用需求。

加速度阈值是开关重要性能参数，当输入加速度满足设计阈值时开关电极互相接触形成电气通路。通过对开关加速度阈值的研究，许多具备新功能的开关得到了发展。比如，出现了多阈值开关和可调阈值开关。但是现在的可调阈值开关一般依靠静电力或电磁力调节其阈值，在工作时需要对其持续供电，而许多应用场合需要加速度开关能够长时间待机或工作，这要求加速度开关具有无源工作的能力。另外，静电或电磁调节方式易受电磁等外部环境干扰，造成实际工作阈值偏离设计阈值。不仅如此，可调阈值开关每次调节其阈值会有毫秒级的延时，不能实现快速响应。因此可调阈值开关不能满足恶劣环境下的无源和快速响应要求。而对于多阈值开关，现在存在的普遍问题为：阈值级数少，一般多阈值开关只有2～5个阈值。另外，多阈值开关往往结构复杂，一些多阈值开关为了实现其多阈值功能往往设计有多个敏感单元，造成其结构复杂臃肿，制造困难。

如在文献“Triaxial inertial switch with multiple thresholds andresistive ladder readout”(Sensors and Actuators A:Physical,2013,195:191-197)中设计了一种能够检测加速度方向的多阈值开关。开关由5个阈值分别为50g、100g、150g、200g、250g的多方向敏感开关组成开关阵列。开关虽然实现了多阈值的功能，但是就单个敏感单元而言，仍旧是单阈值开关，每多增加一个阈值就要增加一个敏感单元；与此同时，由于开关采用中心弹簧支撑周边质量块形式，使其结构复杂且响应一致性较差。又如中国专利CN10382308B提出的“一种具有双感应阈值的机械式碰撞加速度传感器”，还有利用利用双稳态原理实现双阈值的方法，当输入加速度达到第一阈值时开关进入第一稳态，带触点的质量块与固定触点接触；当加速度继续增加时开关将会进入第二稳态，带触点的质量块会与中心触点接触，从而实现第二阈值。但是，双稳态要求开关只有在特定的结构下才能实现，这导致结构设计不够灵活。另外，双稳态开关难以利用传统MEMS工艺加工，利用微机械加工的双稳态开关往往尺寸较大，不适于开关的微型化；与此同时，双稳态开关的阈值级数很少，只有两级。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种，以解决已有的加速度开关阈值级数少，结构复杂，抗冲击能力低的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多阈值加速度开关，包括绝缘衬底、结构框架、质量块、第一S形弹簧、第二S形弹簧、电极阵列、正极连接条、正极引脚、连接柱、负极引脚、负极连接条；