CN108140286A - 用于形成一种用于检测施加在其上的压力的地板的系统、用于这种系统中的装置、其设有的地板材料以及用于该装置的连接元件 - Google Patents
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Abstract
用于检测压力的装置包括第一箔层，其设有彼此电隔离的至少一个第一电导体和至少一个第二电导体；第二箔层，其包括电阻；其中所述第一层和所述第二层被布置在彼此的顶部上，以使得具有所述至少一个第一和第二电导体和所述电阻的各个侧面彼此面对，且其中所述装置被定尺寸为使得在所述第一层上的所述电阻的位置的突起覆盖所述至少一个第一和第二电导体所延伸至的区域；以及分离器，其用于当不存在被施加至所述装置的压力时保持所述第一和所述第二层至少局部地彼此相距一段距离；至少一个第一连接器点，其被电耦合至所述第一电导体且在所述装置的第一对相对侧处为向外可用的；至少一个第二连接器点，其被电耦合至所述第二电导体且在所述装置的第二对的相对侧处为向外可用的。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于形成用于检测施加在其上的压力的地板的系统、用于这种系统中的装置、地板材料以及用于该装置的连接元件。
背景技术
由于各种原因，可能发现检测地板上的压力，特别是由行走、坐在或躺在该地板上的人所施加的压力是令人感兴趣的。可以使用有关人员存在的信息为该人员创建便利性，例如通过自动打开人员所在房间中的灯或其他设备来进行，出于安全的原因，这可以用作报警系统的一部分，或用于确定异常现象，诸如人员跌倒在地板上。可以使用更高级的系统来跟踪人员并监控其行为。在超市或要监控一群人的行为的其他地方可能会发生这种情况。
存在有用于上述目的中的至少一些的系统。然而，其具有各种缺点。特别地，其对能够应用的地板材料设置许多要求，且其模块性和可测量性通常很差，由于技术上的复杂性这不是最后的结果，其结果通常是具有很高的成本。其他系统缺乏在另外的配置和/或位置中进行重新使用的可能性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于形成用于检测施加在其上的压力的地板的系统，该系统消除了上述缺点中的至少一些缺点，或至少提供了现有技术的有用的替代方案。
本发明随之提出了一种用于形成用于检测施加在其上的压力的地板的装置，其包括第一箔层，其设有彼此电隔离的至少一个第一电导体和至少一个第二电导体；第二箔层，其包括电阻；其中第一层和第二层被布置在彼此的顶部上，以使得具有至少一个第一和第二电导体和电阻的各个侧面彼此面对，且其中装置被定尺寸为使得在第一层上的电阻的位置的突起覆盖至少一个第一和第二电导体所延伸至的区域；以及分离器，其用于当不存在被施加至装置的压力时保持第一和第二层至少局部地彼此相距一段距离；至少一个第一连接器点，其被电耦合至第一电导体且在装置的第一对相对侧处为向外可用的；至少一个第二连接器点，其被电耦合至第二电导体且在装置的第二对的相对侧处为向外可用的。
第一和第二箔层的形状可以是基本上呈矩形的，但是其他形状如六边形或圆形也是可能的。特别地，能够按覆盖闭合的或几乎闭合的区域的图案进行组合的形状是优选的，其中使用具有不同形状的多片也是可以允许的。
当在第一和第二电导体的高度上在根据本发明的装置上施加压力时，该电导体均被压靠在电阻上。在第一和第二电导体之间测量的电阻依赖于装置上的压力而减小。通过这种方式，不仅能够确定表示压力(且从而为物体或人员)的存在的二进制值，还能够确定与人员或物体的重量相关的压力的量。第一连接器点和第二连接器点在装置的相对侧处为向外可用的，以使得使用根据本发明的多个装置，能够形成像网格的x乘以y的矩阵，其中当其第一连接器点和第二连接器点互连时，互连装置的x条平行线在第一方向上，且互连装置的y条平行线在垂直于第一方向的第二方向上。
本发明随之还提供了一种互连器，其包括箔层，在其第一侧处设有电导体；以及被设在其第二侧处的粘合剂，用于将互连器固定至基底，诸如地板。互连器的电导体能够被布置成抵靠如上所述的用于形成用于检测施加在其上的压力的地板的各个装置的两个向外可用的连接器点。
本发明可以用几种类型的地板材料，诸如地毯、乙烯基地板材料(均质、异质LVT)、油毡、木材或层压板进行实施。
本发明还涉及一种地板材料部件，诸如，地毯块，其包括地毯顶层，该顶层包括柱子；地毯底层，该底层包括背衬，或诸如层压板、吸震的亚麻地板或油毡片，其各个背衬在背离柱子的侧面上或其后侧设有如上所述的用于形成用于检测施加在其上的压力的地板的装置。地板材料部件和装置可以基本上具有相同的大小和/或形状，且可以彼此固定或粘附以便进行快速且容易的放置。
优选地，第一和第二箔层作为整体的组合为防水的，例如，通过印刷的非导体材料来实现。随之，在一个优选实施例中，第一和第二箔层和互连器设有防水粘合剂。
本发明还涉及一种用于形成用于检测施加在其上的压力的地板的系统，其包括多个如上所述的相邻布置的地板材料部件，多个如上所述的互连器，其中相邻的地板材料部件的各个第一连接器点和第二连接器点是通过互连器的电导体而相互电连接的，其中一个地板材料部件的连接器点和互连器的导体的每个触点设有导电粘合剂，其用于将地板材料部件和互连器进行电和机械耦合，以使得在第一方向上的在相邻布置的地板材料部件中的地板材料部件的所有第一电导体为电连接的，且在相邻布置的地板材料部件的垂直于第一方向的第二方向上的地板材料部件的所有第二电导体为电连接的。
通过这种方式，形成了x乘以y矩阵的网格，其中当其第一连接器点和第二连接器点互连时，互连装置的x条平行线在第一方向上，且互连装置的y条平行线在垂直于第一方向的第二方向上。为了检测压力或人员，矩阵网格应进行“扫描”。
为此，系统还可以包括控制器，其用于随后测量在电连接的第一电导体和电连接的第二电导体的组合之间的电阻。控制器随后确定在行x和y的每个组合之间的电阻，以获得整个表面的地图。连续地重复该操作，以使得可获得关于在表面上的人或物体的存在的实际概述。
看起来当一个块的第一和第二电导体的电连接的最小电阻合起来比当在该块上施加压力时的第二箔层的最小电阻小约1000倍时，这在降低噪声，特别是线之间的串扰的意义上是有益的。
而且，为了测量电阻，必须要在电连接的第一电导体和电连接的第二电导体的组合上施加DC电压。为此，线性(非转换)电源是优选的，其没有纹波或具有非常低的纹波。
控制器适于提供表示在地板材料部件中的每一个上的压力的数据信号，其可以用于多个目的，诸如控制另外的设备，诸如灯，用于报警系统中，以及用于检测异常现象，诸如跌倒的人员，以便能够提供急救。
在装置和地板材料部件中，第一电导体和第二电导体可以被布置成在彼此之间延伸的指状物。这在有压力的情况下产生通过电阻的短路径且使得能够进行“敏锐的”检测。尽管出于其电特性，银或铜可以被认为是明显的选择，但为了使该材料更易于回收，在这里也可以选择铝。电阻可以包括碳层。
分离器可以由被布置在层中的至少一个上的多个点，特别是非导电的多个漆点进行具体化。其他分离器的形状可以是六边形网格或随机线。
对于地板材料部件而言，特别地，地毯块可以很容易地用静电充电，可能需要提供从装置的第一箔层至第二箔层的源于面向外部的侧面的导电路径。当地板材料部件本身设有碳或其他类型的导电纱以及用于在其下方的任何层的导电路径时，除了电力布线之外，该导电路径也可以由通孔形成。
附图说明
现在将参考附图更详细地解释本发明。
在这里：
-图1a、b示出了根据本发明的装置的示意性的俯视和横截面视图；
-图2示出了根据本发明的地板材料的示意图；以及
-图3a、b示出了根据本发明的地板材料的电学方案。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的装置1的示意图。装置1包括第一基本上为矩形的箔层2，其设有彼此电隔离的至少一个第一电导体3和至少一个第二电导体4；第二基本上为矩形的箔层5，其包括电阻6，其中第一层2和第二层5被布置在彼此的顶部上，以使得具有至少一个第一和第二电导体3、4和电阻6的各个侧面彼此面对，且其中所述装置进行定尺寸以使得在第一层上的电阻的位置的突起覆盖至少一个第一和第二电导体所延伸至的区域。该装置还包括分离器7，其在这里是由多个升高点来实现具体化的，其用于当不存在被施加至装置的压力时保持第一和第二层2、5至少局部地彼此相距一段距离。该装置还示出了被电连接到第一导电体3且在装置1的第一对的相对侧处为向外可用的第一连接器点8以及被电连接到第二电导体4且在装置1的第二对的相对侧处为向外可用的第二连接器点9。所述装置包括通孔10，其形成从第一基本上为矩形的箔层至第二基本上为矩形的箔层的源于面向外部的侧面的导电路径，其用于使地毯块能够接地。
图2示出了根据本发明的地板材料的示意图，其中每一个均设有根据图1的装置的地毯块21、22、23、24、31、32、33、34、41、42、43、44、51、52、53、54、61、62、63、64、71、72、73、74被布置在房间中，从而形成地板材料，其包括七行2*、3*、4*、5*、6*、7*和四列*1、*2、*3和*4。在相同行中的块的第一连接器通过互连器，如互连器25进行相互连接，且在相同行中的块的第二连接器通过互连器，如互连器26进行相互连接。
地板材料上的压力是通过扫描与各个地板材料部件相对应的装置的电阻(这是通过将行和列的每个组合相继连接至电压源来完成的)以及确定流过的电流来确定的。可以间接确定该电流，即通过测量在电阻27上的电压来进行，该电阻与行和列的各个组合成串联耦合。
图3a示出了用于3乘以3的矩阵的根据本发明的地板材料的电学方案并示出了用于确定在电阻R1上测量的电压的等式。该等式使得能够确定在特定块下方的与装置相对应的电阻。使用在装置的电阻和被施加在其上的压力之间的预定关系，能够确定在地板材料上的人员或物体的重量。
图3b示出了当使用身体或压力相关的电容来代替电阻时，能够使用的替代的电学方案。在那种情况下，使用交流参考电压是优选的，但却不是严格必需的。使用在装置的电容和被施加在其上的压力之间的预定关系，能够确定在地板材料上的人员或物体的重量。
应注意的是，仅具有电阻的实施例也能够用于基于电容特性来进行的测量。特别地，当第一电导体和第二电导体被布置成在彼此之间延伸的指状物时，能够确定接近根据本发明的装置或地毯块的人员的人体电容，甚至是在装置或地板材料部件上施加压力之前。
Claims (18)
1.用于形成用于检测施加在其上的压力的地板的系统，其包括：
-多个相邻布置的地板材料部件，每个部件包括：
-地板材料部件层，其包括顶侧；
-后侧，其设有：
-第一箔层，其设有彼此电隔离的至少一个第一电导体和至少一个第二电导体；
-第二箔层，其包括电阻；
-其中所述第一层和所述第二层被布置在彼此的顶部上，以使得具有所述至少一个第一和第二电导体和所述电阻的各个侧面彼此面对，且被定尺寸为使得在所述第一层上的所述电阻的位置的突起覆盖所述至少一个第一和第二电导体所延伸至的区域；
-分离器，其用于当不存在被施加至所述地板材料部件的压力时保持所述第一和所述第二层至少局部地彼此相距一段距离；
-至少一个第一连接器点，其被电耦合至所述第一电导体且在所述地板材料部件的第一对相对侧处为向外可用的；
-至少一个第二连接器点，其被电耦合至所述第二电导体且在所述地板材料部件的第二对的相对侧处为向外可用的；
-多个互连器，所述互连器中的每一个均包括：
-箔层，在其第一侧处设有电导体，
-粘合剂，被设在箔层的第二侧处，用于将互连器固定至基底，诸如地板；
其中，
-在第一方向上的在相邻布置的地板材料部件中的地板材料部件的所有第一电导体为电连接的，且在相邻布置的地板材料部件的第二方向上的地板材料部件的所有第二电导体为电连接的。
2.根据权利要求1所述的系统，其中相邻的地板材料部件的所述各个第一连接器点和第二连接器点是通过互连器的电导体而相互电连接的，其中一个部件的连接器点和互连器的导体的每个触点均设有导电粘合剂，其用于将所述地板材料部件和所述互连器进行电和机械耦合。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述第一连接器的所述第一方向和所述第二连接器的所述第二方向之间有一个角度，且特别地为相互垂直的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其还包括控制器，其用于随后测量在电连接的第一电导体和电连接的第二电导体的组合之间的电阻。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制器适于提供表示在所述地板材料部件中的每一个上的压力的数据信号。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统中使用的地板材料部件，其用于形成用于检测压力的地板，其包括：
-地板材料部件层，其包括顶侧；
-地板底层，其包括背衬，背离所述顶侧的一侧上的所述背衬设有：
a.第一箔层，其设有彼此电隔离的第一电导体和第二电导体；
b.第二箔层，其包括电阻；
c.其中所述第一层和所述第二层被布置在彼此的顶部上，以使得具有所述第一和第二电导体和所述电阻的各个侧面彼此面对，且被定尺寸为使得在所述第一层上的所述电阻的位置的突起覆盖所述第一和第二电导体所延伸至的区域；
d.分离器，其用于当不存在被施加至所述装置的压力时保持所述第一和所述第二层至少局部地彼此相距一段距离；
e.至少一个第一连接器点，其被电耦合至所述第一电导体且在所述装置的第一对相对侧处为向外可用的；
f.至少一个第二连接器点，其被电耦合至所述第二电导体且在所述装置的第二对的相对侧处为向外可用的。
7.根据权利要求6所述的地板材料部件，其中所述第一电导体和所述第二电导体被布置成在彼此之间延伸的指状物。
8.根据权利要求6或7所述的地板材料部件，其中所述第一和/或第二电导体包括铝。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的地板材料部件，其中所述电阻包括碳层。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的地板材料部件，其中所述分离器包括被布置在所述层中的至少一个上的漆点。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的地板材料部件，其包括从所述第一箔层至所述第二箔层的源于所述面向外部的侧面的导电路径。
12.根据权利要求11所述的地板材料部件，其中所述导电路径是由通孔形成的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的地板材料部件，其中所述第一和第二箔层作为整体的组合是防水的。
14.用于检测压力的装置包括：
-第一箔层，其设有彼此电隔离的至少一个第一电导体和至少一个第二电导体；
-第二箔层，其包括电阻；
-其中所述第一层和所述第二层被布置在彼此的顶部上，以使得具有所述至少一个第一和第二电导体和所述电阻的各个侧面彼此面对，且被定尺寸为使得在所述第一层上的所述电阻的位置的突起覆盖所述至少一个第一和第二电导体所延伸至的区域；
-分离器，其用于当不存在被施加至所述装置的压力时保持所述第一和所述第二层至少局部地彼此相距一段距离；
-至少一个第一连接器点，其被电耦合至所述第一电导体且在所述装置的第一对相对侧处为向外可用的；
-至少一个第二连接器点，其被电耦合至所述第二电导体且在所述装置的第二对的相对侧处为向外可用的。
15.用于根据权利要求1至5所述的系统中的互连器，其具有根据权利要求6至13中任一项所述的地板材料部件或具有根据权利要求14所述的装置，其包括：
a.箔层，其在其第一侧处设有电导体，
b.粘合剂，其被设在箔层的第二侧处，用于将互连器固定至基底，诸如地板。
16.根据权利要求15所述的互连器，其包括扩展的形状以适应像砖块或方石之类的地板材料部件图案。
17.根据权利要求15或16所述的互连器，其设有防水粘合剂。
18.用于检测人员的电阻器和电容装置，其包括：
-如在权利要求14中指定的压敏装置，其是通过像分离的接地电极一样的工具，例如，通过PVDF层延伸的以同时测量身体或压力相关的电容。
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