CN103063340A

CN103063340A - 薄膜状柔软感应材料的二维矩阵传感器

Info

Publication number: CN103063340A
Application number: CN 201110333164
Authority: CN
Inventors: 郭松
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2013-04-24

Abstract

本发明涉及利用薄膜形状柔软感应材料来感应二维面上的高密度多点的压力信号时的二维面传感器的构造设计。即，应用简单的构造能够快速地感应和测量二维面上的各个点的压力信号的装置及设计方法。发明了将感应压力的柔软材料应用于二维面传感器的二维面传感器的构造设计方法。是将长条状分布的柔软感应材料上下两面上加上柔软的电极，并将此薄膜状柔软电极在上下两面上纵横交叉排列组成感应二维面上的压力的大小和位置的二维矩阵传感器。当在柔软感应材料所在的点上施加压力时，柔软感应材料的电气特性将发生变化，通过上下两个面上在该点交叉的两个电极检测到所受压力的电上的柔软感应材料的电气特性的变化作为压力信号输出。参考图2。

Description

薄膜状柔软感应材料的二维矩阵传感器

技术领域

本发明涉及利用薄膜形状柔软感应材料来感应二维面上的高密度多点的压力信号时的二维面传感器的构造设计。即，应用简单的构造能够快速地感应和测量二维面上的各个点的压力信号的装置及设计方法。

背景技术

关于感应二维面上的多个点的压力信号的发法，已知的有在二维的面上的各个点上放置压力传感器，检测各个点上的压力来得到二维面上的压力分布的方法。

但是，在二维面上的各个点上放置多个压力传感器的方法，需要大量的压力传感器，并且在布线上当大面积时布线将非常复杂。

发明内容

本发明的目的，是提供了新的应用柔软感应材料的构造简单的二维面压力传感器装置及其构造设计方法。

并且，本发明专利的另外一个目的是提供的柔软的二维面压力传感器。即整个二维面传感器感知面上是由柔软的材料组成，可以任意弯曲，变形。有利于需要柔软表面的二维面压力传感器的应用。如，可以作为像人一样的下一代机器人的柔软机器人皮肤等的应用。

本专利申请的第一个发明内容是，发明了将感应压力的柔软材料应用于二维面传感器的二维面传感器的构造设计方法。是将长条状分布的柔软感应材料上下两面上加上柔软的电极，并将此薄膜状柔软电极在上下两面上纵横交叉排列组成感应二维面上的压力的大小和位置的二维矩阵传感器。

当在柔软感应材料所在的点上施加压力时，柔软感应材料的电气特性将发生变化，通过上下两个面上在该点交叉的两个电极检测到所受压力的电上的柔软感应材料的电气特性的变化作为压力信号输出。

本发明申请的第二个发明内容是，该二维面传感器装置由以下几部分组成：a，薄膜形状柔软压力感应材料；b，上下两个面上纵横相交的柔软电极；c，分时扫描检测回路及通信模块；d，分布分析及表示软件模块。

另外，本发明的第三个内容是纵横电极上的各个电极通过开关分时扫描电路于与其交叉的所有电极按一定的时间间隔接通，接通后通过检测回路来检测各个交叉点上的柔软感应材料的受压后的电气特性的变化来的得到相应点上的所受到的压力。

关于发明的效果的说明

依据本发明申请的发明，对于二维面压力传感器，其感应压力的面上由柔软的材料构成。这样整个二维面上的感应压力部分完全由柔软材料组成，可以任意弯曲变形，并且，感应面有柔软的薄膜组成，可以将压力感应点的密度做成高密度的二维柔软压力传感器。这有利于二维压力传感器的应用于需要高密度的二维面压力感应传感器中。如：做成手写文字的计算机输入装置，柔软键盘等。

本发明实施时最佳方案的说明

一，柔软感应材料二维面压力传感器的按一定时间间隔进行扫描的检测方法的说明。

首先就本发明申请中的二维面传感器的感知感应面上所受压力的位置时的定位方法进行说明：

对于二维柔软面传感器，在柔软感应材料的上下两个面上，分别纵横排列X和Y个电极。有X*Y个柔软压力感应材料分布在二维柔软感应面上。

在感应二维柔软感应面上柔软感应材料上所受的压力变化时，通过开关控制回路，只是接通在该点交叉的纵横两个电极于感应回路相连接，其他的各个电极使其处于高阻抗状态。在检测完该点的压力变化后，按一定的顺序接通其他的两个纵横交叉的电极，检测在纵横交叉的电极之间的柔软感应材料的压力信号。

这样，对于X*Y个放置了柔软感应材料点的压力的检测，通过X*Y次检查可以完成一次整个二维柔软感应面上的压力信号检测。可以将每次接通交叉的电极进行检查的时间设计的远远短于二维柔软感应面上的各个压力信号的变化的速度，这样可以得到各个压力点在柔软材料感应面上的连续变化的路线及压力大小。

图1是本发明中的二维柔软面传感器的感应面的构造示意图。

图1是在柔软压力感应材料的薄膜上粘接了柔软电极的二维柔软面传感器感应面构造示意图。柔软电极的形状可以是方形，也可以是圆形或其他形状。

在检测A点的压力变化时，通过开关电路，接通将电极X1和Y1接通到检测回路。同时使其他的各个电极处于高阻抗状态。这样通过开关电路分别接通各个交叉点的电极进行该交叉点的压力变化的检测。

二，利用本发明二维面传感器的应用例：

上述有相互交叉的电极及柔软压力感应材料组成的二维面传感器的系统略图由图2来表示。

在二维的平面上的上下有两组纵横的柔软电极。开关回路分时间段间隔接通各个电极交叉点上的两个电极到检测回路进行检测，并将检测到的压力信号的结果传输到分析和显示模块。将所有的电极的交叉点上的信号检测完毕后形成压力在整个二维柔软面传感器上的压力分布图。

[设计上的注意点]

为了保护柔软电极不受外界电磁信号的干扰及漏电，在上下两面的外部要加上绝缘保护薄膜的同时加上防止外界电磁干扰的外罩，以保证检测回路检测到的压力信号的精确可靠。

【应用例1】

全体构成说明：

图2是本发明的第一应用例的二维柔软面传感器的略图。

应用本发明的二维柔软面传感器装置由，二维面压力信号感应面100，开关回路200，检测回路300，分析显示模块400组成。

并且，应用本发明的二维柔软面传感器可以由一个感应面组成，也可以由多个二维柔软感应面组成，将检测到的随时间变化的压力信号传输到一个中央压力信号分析和检测模块。组成大面积的二维压力信号检测分析系统。

在压力信号的传输手段上，可以通过有线的传输方式，也可以将检测到的压力信号通过无线的方式传输到分析和显示模块上，分析和检测模块可以是单独的工业计算机，也可以是普通的个人计算机，也可以是局域网络或互联网络上的计算机。

(1)二维面压力信号感应部分100

二维面压力信号感应部分100是压力信号的感应部分，在柔软压力感应材料的薄膜的上下两面交叉放置由纵横两组电极组成的感应二维压力信号及其变化的柔软薄膜。柔软压力感应材料的上下两面的柔软电极交叉分布。

为了保护二维面压力信号感应部分，在其外部要有绝缘保护层及抗电磁干扰保护层。

(2)开关回路200：

开关回路连接二维面压力信号感应部分的各个电极和检测回路。开关回路按一定的时间将接通各个柔软压力感应材料上下的相互交叉的柔软材料电极到检测回路。当完成所有的柔软电极交叉点的接通和检测之后，二维柔软面传感器系统将得到完整的面压力分布图。之后，开关回路反复以上过程进行反复循环。

(3)检测回路300

检测部分是检测加载到柔软压力感应材料上压力大小随时间变化的电子回路部分。根据二维柔软压力感应面上所使用的柔软感应材料的性质，可以使用简单的测量电阻值变化的方法，也可以使用同时检测电阻，电容，及电感变化的方法。

(4)分析和显示模块400

分析和显示模块400是将由检测回路传输过来的各个交叉点的压力值随时间变化的动态压力信号进行分析和计算，得到各个压力点的行走线路及压力值大小的部分。

【应用例2】

本发明的第2应用例说明。

图3是本发明的第二个应用例。在本应用例中，二维柔软面传感器的感应面部分采用纵横两组相互交叉的圆形的结构。

【图的简单说明】

【图1】柔软压力感应面示意图。

【图2】二维柔软面传感器系统示意图。

【图3】二维柔软面传感器系统实施例2示意图。

【符号说明】

10：非导电类柔软材料

20：柔软压力信号感应材料

100：二维压力信号感应面

200：开关回路

300：检测回路

400：分析及检测模块。

Claims

1.发明了将感应压力的柔软材料应用于二维面传感器的二维面传感器的构造设计方法。是将长条状分布的柔软感应材料上下两面上加上柔软的电极，并将此薄膜状柔软电极在上下两面上纵横交叉排列组成感应二维面上的压力的大小和位置的二维矩阵传感器。当在柔软感应材料所在的点上施加压力时，柔软感应材料的电气特性将发生变化，通过上下两个面上在该点交叉的两个电极检测到所受压力的电上的柔软感应材料的电气特性的变化作为压力信号输出

2.该二维面传感器装置由以下几部分组成：a，薄膜形状柔软压力感应材料；b，上下两个面上纵横相交的柔软电极；c，分时扫描检测回路及通信模块；d，分布分析及表示软件模块。

3.纵横电极上的各个电极通过开关分时扫描电路于与其交叉的所有电极按一定的时间间隔接通，接通后通过检测回路来检测各个交叉点上的柔软感应材料的受压后的电气特性的变化来的得到相应点上的所受到的压力。