CN101960299B - 湿度传感器及其管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于湿度等的传感器及其管理系统，其具有高精确度、非常小的电力消耗以及简化的构造。并且，根据本发明的传感器及其管理系统是经济的。根据本发明的传感器包括两个电极板和处于其间的用于吸收湿气的吸收层等，并且实时检测所述电极板之间的电容变化和电阻变化，测量湿度等。在所述传感器中，一个或两个电极板可通过在纸板或织物板上印刷或涂覆网格形状细线来制成。或者所述电极板可以是由网格状电导体细线制成，该电导体涂覆有绝缘特性的吸收材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用电容变化或电阻变化的湿度传感器及其管理系统，尤其涉及一种结合有柔性和可渗水的电极板湿度传感器及其管理系统，由此具有高精确度、非常小的电力消耗以及简化的构造。
背景技术
在本发明所应用于的湿度传感器领域，根据工作原理，湿度传感器被分类为电阻传感器和电容传感器，电阻传感器应用了多孔陶瓷或电解液中的湿度所导致的传导性的变化，电容传感器应用了高分子聚合物中吸收湿气时所产生的电容率(电介质常量)的变化。
电阻类型的湿度传感器便于小型化并且可用于广大范围的湿度，并且其响应速率快。电容类型的湿度传感器使用电容随聚合物材料中所吸收的水量进行变化的原理所制成。电容类型的湿度传感器具有1至100％的宽湿度测量范围并具有线性输出，从而能够简单地实现应用电路。而且，在测量和调节领域，电容类型的湿度传感器不仅能够在室内温度中进行工作，而且能够在-40℃至100℃的温度中进行工作而无需独立的温度补偿装置。此外，电容类型的湿度传感器能够方便地应用于使用微计算机的电路，原因在于其能够以直流电进行操作。
然而，传统的电容类型的湿度传感器非常昂贵，其仅被局限于微量元素制造领域。因此，它们并不适于在农业、渔业、林业、医疗、卫生和工业领域中使用。
此外，在本发明的湿度传感器所能够应用的用于尿布的检测传感器领域的情况下，传统的用于尿布的检测传感器通常包括薄的电极膜(铝膜)，其是导电材料，附着在硅或合成树脂上的给定间隔中以制成带状。在这种配置中，尿液作为电性连接电极膜的导体，由此检测到尿液检测信号。
用于检测尿布中的尿液和粪便并发送到时更换尿布的警报的技术已经得到广泛推广。然而，传统技术由于高昂的制造成本和故障而在材料制造和投放实际使用中具有许多限制。并且传统技术能够通过离子等所形成的电流而用于检测尿液，但是在检测粪便时存在困难。而且，传统技术由于它们使用电流的流动而存在可能产生对人体的突然刺激的重要问题。换句话说，能够在电极之间施加足以影响人体的电压，并且尿液会导致在电极之间流过高且突然的电流，对人体造成突然刺激。
发明内容
技术问题
因此，本发明已经考虑到现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目标是提供一种湿度传感器及其管理系统，其具有高精确度、非常小的电力消耗以及简化的构造，并且还是经济的且适用于农业、渔业、林业、医药、卫生和工业领域。
本发明的另一个目标是提供一种尿布管理系统，其具有高精确度、非常小的电力消耗，并且是经济的且还能够以高精确度检测尿液和粪便，而且对人体没有刺激。
技术方案
本发明的以上目标能够通过一种湿度传感器来实现，其包括：两个具有渗水性和导电性的电极板；用于吸收湿气的吸收层，所述吸收层被置于所述两个电极板之间；和用于通过所述两个电极板之间的电容变化检测湿度的感应单元。
本发明的以上目标还能够通过一种湿度传感器来实现，其包括：两个具有渗水性和导电性的电极板；用于吸收湿气的吸收层，所述吸收层被置于所述两个电极板之间；和用于通过所述两个电极板之间的电阻变化检测湿度的感应单元。
优选地，本发明的两个电极板进一步包括缠绕有柔软材料的传导材料所构成的连接端(线)。
优选地，本发明的两个电极板被设置为一个上层和一个下层，或者一个右层和一个左层。
本发明的电极板优选为具有厚度范围为0.02mm到0.06mm的可渗水电极板。
本发明的一个或两个电极板优选为线和电导体细线混合或编织所制成的织物。
本发明的一个或两个电极板优选地通过将网格状的电导体细线结合到纸板所制成。
本发明的一个或两个电极板优选地通过在织物板上以网格状的细线印刷或涂覆导电材料而制成。
本发明的一个或两个电极板优选地通过在纸板上以网格状的细线印刷或涂覆导电材料而制成。
本发明的一个或两个电极板优选为网格状的电导体细线所制成的织物。
本发明的一个或两个电极板优选为涂覆有具有绝缘特性的吸收材料的网格状的电导体细线所制成的织物。
优选地，本发明的湿度传感器进一步包括用于接收和显示所述感应单元所检测的湿度信号的显示单元。
并且优选地，本发明的湿度传感器进一步包括用于接收所述感应单元所检测的湿度信号并将所述湿度信号发送到接收单元的发送单元。
本发明的以上目标能够通过一种湿度传感器的管理系统来实现，其包括：根据权利要求14的湿度传感器；用于从发送单元接收湿度信号的接收单元；和用于显示接收单元所接收的湿度的管理显示单元。
优选地，在所述湿度传感器的管理系统中，所述发送单元发送多个湿度传感器分别固有的识别信号，并且接收单元通过所述固有的识别信号来区分湿度传感器，并且所述管理显示单元向所述多个湿度传感器中的每一个归类和显示湿度。
此外，本发明的以上目标能够通过一种用于尿布的管理系统来实现，其包括：用于尿布的检测传感器，其是根据权利要求14的湿度传感器；用于从发送单元接收排小便或排大便信号的接收单元；以及用于根据接收单元所接收的排小便或排大便信号显示是否已经排小便或排大便的管理显示单元。
优选地，在所述用于尿布的管理系统中，所述发送单元发送多个湿度传感器分别固有的识别信号，并且接收单元通过所述固有的识别信号来区分湿度传感器，并且所述管理显示单元向所述多个湿度传感器中的每一个归类和显示是否已经排小便或排大便。
优选地，本发明的用于尿布的管理系统进一步包括用于在所述接收单元接收到排小便或排大便信号时通过扬声器、灯等来通知是否已经排小便或排大便的警报单元。
优选地，本发明的用于尿布的管理系统进一步包括用于管理的发送单元，其对有线或无线终端通知排小便或排大便信号。
有益效果
依据本发明的用于尿布的湿度传感器或检测传感器具有简化的结构。并且其具有电力消耗非常少的有益效果，原因在于其检测电容变化或电阻变化。
而且，本发明的湿度传感器以高精确度进行工作，原因在于其使用高渗水性的电极板来测量电容变化或电阻变化。出于该原因，其是经济的并且可具有适于在诸如农业、渔业、林业、医药、卫生和工业的许多领域中使用的结构。
此外，依据本发明的用于尿布的检测传感器对人体没有影响且非常经济，原因在于感应单元和发送单元等能够附着到尿布并从尿布取下。并且其具有对人体或皮肤没有刺激或危害的有益效果，原因在于其中使用了柔软和可形变的垫板、感应单元和发送单元。
附图说明
图1是图示根据本发明的电极板和电极板之间的吸收层的简化示意图，它们可用作尿布的湿度传感器和检测传感器；
图2是根据本发明的使用了织物的电极板的构造图，在织物中混合或编织了线和电导体细线；
图3是示出根据本发明的被设置为一个右层和一个左层的电极板的构造图，电极板使用线和电导体细线混合或编织的织物；
图4是表示根据本发明第一实施例的湿度传感器和用于所述湿度传感器的管理系统的示意图；
图5是根据本发明第二实施例的湿度传感器和用于所述湿度传感器的管理系统的示意图；以及
图6是图示根据本发明实施例的配备有用于尿布的检测传感器的尿布的构造图。
<主要附图标记的说明>
101，102，301，302，401，402，501，502：电极板
103：吸收层 201：电导体细线
202：线 203，303，406，506：连接端(线)
403：电容感应单元 404，504：发送单元
405，505：显示单元 407，507：可变电阻
408，508：供电单元 410，510：接收单元
411，511：管理显示单元 503：电阻感应单元
601：内部电极板和吸收层 602：内部覆盖物
603：吸收片 604：外部电极板和吸收层
605：防水覆盖物 606：外部覆盖物
具体实施方式
说明书中所使用的术语和词语不应当以一般或单词含义来局限性理解。相反，它们应当以根据本发明思想的含义和概念进行理解，遵循发明人能够对术语概念进行适当定义以便以最佳方式对其发明进行描述的原则。
虽然是参考特定图示的实施例对本发明进行了描述，但是其不应当被实施例所限制，而是仅有所附权利要求进行限定。应当意识到的是，本领域技术人员能够对实施例进行变化和修改而不会背离本发明的精神和范围。
此后，将参考附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
图1是图示根据本发明的电极板和电极板之间的吸收层的简化示意图，它们可用作尿布的湿度传感器和检测传感器。
本发明涉及一种传感器，其具有网格状的电极板101和102之间的能够吸收湿气等的吸收层103，该传感器检测所述电极板之间的电容变化或电阻变化。所述传感器能够用来测量湿度或者检测尿布是否被小便或大便所污染。
如图2所示，依据本发明的网格状的电极板是通过将线202和电导体细线201进行混合或编织所制成的织物。编织线和电导体细线意思是将它们彼此缠绕来制成线。织物是用这样的线编织以形成电极板101和102。此时，诸如混合纤维、棉等的各种线可被用于所述线，并且铝合金、铜、不锈钢合金等可被用于电导体细线。而且，金银细线也可被用于这样的情况。此外，电极板101和102还可使用纸制成，并且此时纸可以是无纺织物。
或者，所述电极板可包括仅利用电导体细线制成的织物。所述电极板可包括使用通过具有绝缘特性的吸收材料进行涂覆的网格状电导体细线的织物。
或者，所述电极板也可通过在织物板或纸板使用传导材料印刷或涂覆网格状细线来制成。当所述传导材料被印刷或涂覆时，能够根据用户需要或应用来形成具有一定厚度、宽度、间隔和网格状的细线。
所述电极板根据其使用可具有不同厚度。但是优选地，所述电极板101、102自身具有0.02mm～0.06mm的非常薄的厚度，原因在于测量目标是吸收层103中的电容变化或电阻变化。并且对于本发明的传感器而言，两个电极板都能够使用织物或纸来制成，或者一个电极板可使用织物制成而另一个电极板可使用纸制成。
如图1所示，吸收层103形成于所述电极板之间。能够吸收湿气的任意材料都能够被用作吸收层103。吸收层103的厚度决定两个电极板之间的距离并且能够根据传感器的使用和精度充分进行控制。
电极板101和102可被设置为其间具有吸收层103的一个上层和一个下层。或者它们可设置在吸收层103的一个左侧和一个右侧。
图3示出了与如图2所示的电极板相同的电极板被设置在电极板的左侧和右侧。参见图3，为纸板或织物板的电极板301和302被设置在吸收层103的右侧和左侧。在这样的左右配置中，湿气吸收层可被设置在电极板301和302的一侧或两侧以便改善检测电容变化或电阻变化的功能。
依据本发明的电极板101、102、301和302具有渗水性和传导性，从而湿气能够穿过电极板101、102、301和302而被快速吸收到电极板之间的吸收层103中。并且由于电极板101、102、301和302是柔软且柔韧的，所以电极板能够紧紧附着于测量目标，由此使得能够进行更为准确的测量。
连接端(线)203和303是缠绕有柔软材料的传导材料构成的，从而其能够与电极板101、102、301和302以及感应单元和发送单元轻易进行连接。
所述柔软材料能够由对人体无害的合成树脂所制成，诸如聚氯乙烯(PVC)、硅、海绵等。
更优选地，所述连接端(线)中进一步包括缠绕有柔软材料的传导接线单元，以与电极板101、102、301和302以及传感单元和发送单元形成更为有效的连接。
参见图4，当电极板之间的吸收层103吸收湿气等时，电容感应单元403测量电极板之间的电容变化。使用什么样的根据本发明的传感器要根据电容感应单元403所获得的测量值的类型来确定。也就是说，如果电容变化被准确测量并连续追踪，则传感器可用作湿度传感器。如果仅检测关键的电容变化，则所述传感器可被用作用于尿布的检测传感器。
参见图5，当电极板之间的吸收层103吸收湿气等时，电阻感应单元503测量两个电极板之间的电阻变化。使用什么样的根据本发明的传感器根据电阻感应单元503所获得的测量值的类型来确定。也就是说，如果电阻变化被准确测量并连续追踪，则传感器可用作湿度传感器。其间，如果仅检测关键的电阻变化，则所述传感器可被用作用于尿布的检测传感器。
电容感应单元403和电阻感应单元503能够单独或同时使用。
参见图4和5，与电容感应单元403或电阻感应单元503所检测的结果数值相对应的信号能够被发送给连接至传感器的显示单元405、505并在其中进行显示。或者，与电容感应单元403或电阻感应单元503所检测的结果数值相对应的信号能够被发送给发送单元404、504，并接着在配备有接收单元410、510的接收设备中进行显示，或者能够通过扬声器、灯等进行通知。此时，接收单元410、510接收从发送单元404、504发送的信号。必需注意的是，尽管其字面含义如此，但是根据本发明的接收单元能够发送信号以使传感器提高性能，并且发送单元能够接收信号。也就是说，接收单元和发送单元的功能并不局限于这里所使用的文字术语。
图4是表示根据本发明第一实施例的湿度传感器和用于所述湿度传感器的管理系统的示意图。依据本发明的传感器包括电极板401和402、电容感应单元403、发送单元404、显示单元405、将每个电极板401和402与感应单元403或电源进行连接的连接端(线)406，控制传感器敏感度的可变电阻407、供电单元408等。此外，用于所述传感器的管理系统中进一步包括接收单元410和管理显示单元411。
图5是表示根据本发明第二实施例的湿度传感器和用于所述湿度传感器的管理系统的示意图。依据本发明的传感器包括电极板501和502、电阻感应单元503、发送单元504、显示单元505、将每个电极板501和502与感应单元503或电源进行连接的连接端(线)506，控制传感器敏感度的可变电阻507、供电单元508等。此外，用于所述传感器的管理系统中进一步包括接收单元510和管理显示单元511。
用于根据本发明的第一和第二实施例的湿度传感器的管理系统包括湿度传感器、接收单元410、510和管理显示单元411、511。此时，可以使用一个或一个以上的湿度传感器。并且在多个湿度传感器的情况下，多个湿度传感器的每个发送单元404和504具有固有的识别信号，并且接收单元410和510能够使用所述固有的识别信号来判断信号来自哪个湿度传感器。用来接收来自湿度传感器的信号的接收单元410和510可安装有管理显示单元411、511，以显示接收单元410和510所接收的湿度值。管理显示单元411、511通过每个湿度传感器固有的识别信号来确定信号来自哪个湿度传感器，并且显示来自相应湿度传感器的湿度数据。此外，更为优选地，向接收单元和发送单元添加双向或单向通信器件以防止干扰。
用于根据本发明的湿度传感器的管理系统可在诸如渔业、林业以及所有类型的工业领域中用于耕种农产品的容器、用于发育种子的装置、用于所存储或显示的农业或海产品的管理系统或者必需保持非常干燥的环境的工业密封工具。也就是说，用于湿度传感器的管理系统具有广泛的应用范围。特别地，用于湿度传感器的管理系统可以广泛应用于需要织物或纸质材料制成的电极板并由此具有良好的可形变性和渗水性的湿度管理领域。而且，根据本发明的湿度传感器可被用作尿布的检测传感器，其确定尿布是否具有小便或大便。
图6是图示根据本发明实施例的配备有用于尿布的检测传感器的尿布的构造图。检测传感器的内部电极板和吸收层601附着在尿布的内部覆盖物602和吸收片603之间。防水覆盖物605和外部覆盖物606形成在外部电极板和吸收层604之外。更为优选地，与图6不同，所述防水覆盖物位于吸收片603和外部电极板以及吸收层604之间。而且，根据尿布的使用，诸如用于婴儿、用于患者等，用于尿布的检测传感器的电极板和吸收层可配备在吸收片602的上侧和下侧之一或二者上。此时，可将尿布可制成用户能够更换电极板和吸收层的位置。
与电极板、发送单元或显示单元相连接的传感单元配备在尿布带上或附近，并且能够形成为与电极板分离或者通过连接端(线)连接到电极板。此时，电极板的位置和形状可以随它们的应用而变化。在尿布穿戴者产生小便或大便的情况下，感应单元检测到电极板之间的电容变化或电阻变化，并且向发送单元或显示单元发送相应信号。所述感应单元能够连续或周期性地检测尿布穿戴者是否产生了小便或大便。此外，根据本发明的用于尿布的检测传感器可具有用于测量电源寿命的内置器件。从而，当可用电力低于标准值时，根据本发明的用于尿布的检测传感器能够向发送单元或显示单元发送相应信号。
所述感应单元、显示单元和发送单元缠绕有对人体无害的柔软和柔韧材料，从而它们在与人体接触时不会对人体皮肤产生任何问题。并且可使得所述感应单元、显示单元和发送单元具有适于其使用的形状。
用于尿布的管理系统可包括根据本发明实施例的用于尿布的检测传感器及其管理设备。所述用于尿布的检测传感器的管理设备包括用来接收来自发送单元的小便或大便信号的接收单元和用来根据接收单元所接收的小便或大便信号来显示是否产生小便或大便的管理显示单元。根据本发明的用于尿布的管理系统能够管理多个检测传感器。此时，所述多个检测传感器的每个发送单元具有固有的识别信号，并且由此所述管理设备中的接收单元能够识别信号来自哪个检测传感器。所述管理设备使用所接收信号的固有的识别信号来确定信号来自哪个检测传感器，并接着显示来自相应检测传感器的信号的信息。并且所述管理设备能够通过经扬声器、灯等进行警报来给出来自所述信号的信息。而且，所述管理设备可进一步包括用于管理的发送单元，其能够使用有线或无线网络将信号发送给通信网络的有线或无线终端，比如外部管理员的传呼机。此外，依据本发明的管理设备能够根据其相应检测传感器存储小便或大便信号的数据并利用所述数据进行诊断。
虽然已经参考若干优选实施例对本发明进行了描述，但是所述描述是本发明的说明并不被理解为限制本发明。本领域技术人员可进行各种修改和变化而不会背离所附权利要求所限定的本发明的范围。
工业应用性
根据本发明的湿度传感器和所述湿度传感器的管理系统例如可在渔业、林业以及所有类型的工业领域中用于耕种农产品的容器、用于发育种子的装置、用于所存储或显示的农业或海产品的管理系统或者必需保持非常干燥的环境的工业密封工具。
根据本发明的湿度传感器和所述湿度传感器的管理系统可广泛应用于需要织物或纸质材料制成的电极板并由此具有良好的可形变性和渗水性的湿度管理领域。
此外，根据本发明的湿度传感器和所述湿度传感器的管理系统可被应用于卫生保健产品或医药保健产品，原因在于所述湿度传感器能够附着到尿布并被用来确定尿布穿戴者是否产生了小便或大便。
Claims (13)
1.一种湿度传感器，其为利用渗水性电极板的用于尿布的湿度传感器，其包括：
两个具有渗水性、导电性及柔性的电极板；
用于吸收湿气的吸收层，所述吸收层被置于所述两个电极板之间；以及
用于通过所述两个电极板之间的电容变化检测湿度的感应单元，
所述湿度传感器的特征在于：
所述两个电极板中的一个或两个由编织线和电导体细线的织物而制成，或者在纸板上结合网格状电导体细线而制成，或者在织物板上结合网格状电导体细线而制成。
2.一种湿度传感器，其为利用渗水性电极板的用于尿布的湿度传感器，其包括：
两个具有渗水性、导电性及柔性的电极板；
用于吸收湿气的吸收层，所述吸收层被置于所述两个电极板之间；以及
用于通过所述两个电极板之间的电阻变化检测湿度的感应单元，
所述湿度传感器的特征在于：
所述两个电极板中的一个或两个由编织线和电导体细线的织物而制成，或者在纸板上结合网格状电导体细线而制成，或者在织物板上结合网格状电导体细线而制成。
3.如权利要求1或2所述的湿度传感器，其中所述两个电极板包括连接端，所述连接端由缠绕有柔软材料的传导材料所构成。
4.如权利要求1或2所述的湿度传感器，其中所述两个电极板被设置为一个上层和一个下层。
5.如权利要求1或2所述的湿度传感器，其中所述两个电极板被设置为一个右层和一个左层。
6.如权利要求1或2所述的湿度传感器，其中所述电极板具有0.02mm到0.06mm的厚度范围。
7.如权利要求1或2所述的湿度传感器，其中在所述织物板结合网格状的电导体细线是指在所述织物板以网格状细线印刷或涂覆导电材料。
8.如权利要求1或2所述的湿度传感器，其中在所述纸板上结合网格状的电导体细线是指在所述纸板以网格状细线印刷或涂覆导电材料。
9.如权利要求1或2所述的湿度传感器，其中所述网格状的导电体细线涂覆有具有绝缘特性的吸收材料。
10.如权利要求1或2所述的湿度传感器，进一步包括用于接收和显示所述感应单元所检测的湿度信号的显示单元。
11.如权利要求1或2所述的湿度传感器，进一步包括用于接收所述感应单元所检测的湿度信号并将所述湿度信号发送到接收单元的发送单元。
12.一种用于尿布的管理系统，包括：
一个以上的根据权利要求1或2所述的用于尿布的湿度传感器；
用于向接收单元发送对应湿度传感器的排小便或排大便信号及固有的识别信号的一个以上的发送单元；
用于接收所述排小便或排大便信号及固有的识别信号，并通过所述固有的识别信号来区分一个以上的用于尿布的湿度传感器的接收单元；
根据所述排小便或排大便信号显示对所述经识别的用于尿布的湿度传感器的排小便或排大便的结果的管理显示单元；
当从所述接收单元接收到所述排小便或排大便信号时，通过扬声器来通知的警报单元；以及
当从所述接收单元接收到排小便或排大便信号时，通知有线或无线终端的用于管理的发送单元。
13.如权利要求1或2所述的湿度传感器，进一步包括防水层，所述防水层配置于所述两个电极板中的一个和所述吸收层之间。
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