CN109141690A - 一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器 - Google Patents

一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器 Download PDF

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曾杨芮
杨晓宏
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
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Abstract

本发明公开了一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器，所述柔性压力传感器阵列包括从上至下依次重叠的上柔性薄膜层、上电极层、力敏阵列层、下电极层和下柔性薄膜层，其中，上电极层为铺设在上柔性薄膜层内表面的若干行电极，下电极层为铺设在下柔性薄膜层内表面的若干行电极，上电极层上的电极与下电极层上的电极相互交叉形成压力感应阵列，本发明可以解决目前爬行垫不能测试压力的技术问题。

Description

一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器
技术领域
本发明涉及一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器，属于爬行垫压力检测技术领域。
背景技术
2016年1月1日国家开放二胎政策以来，婴幼儿的数量呈持续增长态势，但由于日常生活的繁琐和工作中的压力，有许多父母没能够拥有足够多的时间来照顾陪伴孩子，同时伴随着儿童意外事故发生率越来越高，父母的看护压力不断增加。基于这样的现状，针对婴幼儿的安全看护问题进行相关研究是非常必要的，需对婴幼儿的看护问题提出优良的解决方案。
物联网（Internet of Things，简称IoT）是近年来信息领域的一次重大变革，被认为是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。物联网通过各种信息传感设备，按照约定的协议，实时采集任何需要识别、管理、定位和监控的物体信息，与互联网结合成一个巨大的网络，其目的就是实现物与物、物与人、物与网络的连接，从而进行信息交互。物联网的产生使得人们的生活不断朝着信息化和便利化的方向发展，从目前发展形势看，物联网发展飞速且用途愈来愈广泛，遍及交通、农业、工业、家居等多个领域。物联网技术逐渐融入人们的生活并且硬件成本也越来越低，为此我们可以利用云平台作为后台管理设计一些稳定且高性价比的控制和管理系统，基于云平台对传感器获取到的数据加以管理。
在婴幼儿成长中，爬行垫的使用期可从爬行期、初学走步期、学步走动期到幼儿成长期，一直陪伴着宝宝长大。若将婴幼儿每日使用的爬行垫加以改进，设计一种基于STM32和柔性压力传感器阵列的物联网接入方案，父母便可在非视距范围内实时监测孩子周围的环境和当前的活动状态。目前还没有针对婴幼儿爬行垫的压力传感器。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器，以解决目前爬行垫不能测试压力的技术问题。
本发明的技术方案是：一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器，所述柔性压力传感器阵列包括从上至下依次重叠的上柔性薄膜层、上电极层、力敏阵列层、下电极层和下柔性薄膜层，其中，上电极层为铺设在上柔性薄膜层内表面的若干行电极，下电极层为铺设在下柔性薄膜层内表面的若干行电极，上电极层上的电极与下电极层上的电极相互交叉形成压力感应阵列。
所述上柔性薄膜层和下柔性薄膜层为PET聚酯薄膜。
所述电极材质为铜。
本发明的有益效果是：将本发明柔性压力传感器阵列嵌入至爬行垫内胆，可实时采集：婴幼儿在爬行垫上的活动区域、活动状态、睡眠时间、睡眠压力分布、身体指标等数据，其采集到的数据在移动终端上显示，方便父母在非视距范围内实时查看。
附图说明
图1为本发明中爬行垫的分层结构示意图；
图2为本发明中柔性压力传感器阵列的分层结构示意图；
图中：1-上CPP薄膜层，2-上植物油墨图案层，3-柔性压力传感器阵列，4-内胆层，5-下植物油墨图案层，6-下CPP薄膜层，7-上柔性薄膜层，8-上电极层，9-力敏阵列层，10-下电极层，11-下柔性薄膜层。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
请参阅图1和图2，根据本发明一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器，包括从上至下依次重叠的上柔性薄膜层7、上电极层8、力敏阵列层9、下电极层10和下柔性薄膜层11，其中，上电极层8为铺设在上柔性薄膜层7内表面的若干行电极，下电极层10为铺设在下柔性薄膜层11内表面的若干行电极，电极材质为铜，上电极层8上的电极与下电极层10上的电极相互交叉形成压力感应阵列。在一个例子中，上柔性薄膜层7和下柔性薄膜层11为PET聚酯薄膜。
制作时，将两层PET聚酯薄膜作为衬底，一层薄膜内表面铺设若干行铜电极，另一层内表面铺设若干列铜电极，电极外表面涂覆柔性力敏薄膜材料，并将两片聚酯薄膜贴合在一起。制作完成的柔性压力传感器阵列3的各行各列便互相连通，行列交叉处形成一个单点压力传感器，大量的横向电极和纵向电极的交叉点就形成了压力感应阵列。
在一个例子中，柔性压力传感器阵列3参数根据《儿童生长发育参照标准》和婴儿床尺寸来进行设计。传感阵列参数为：感应区域面积60cm*120cm，行列数为90*180的共计16200个压力敏感点，点阵密度2.25cm2，压力量程1KG—30KG。柔性电极各为九十行一百八十列上下覆盖于柔性力敏层，并采用FPC接口将柔性压力传感阵列与数据采集模块相连。同时考虑到爬行垫的实用性，可以对多个阵列进行拼接从而实现更大面积的感应区。
在爬行垫内胆外层设有用于放置柔性压力传感器阵列和数据采集模块的凹槽。柔性压力传感器阵列放置在内胆上表面的外部凹槽中。通过婴幼儿在爬行垫上的活动，传感阵列上产生相应的压力状态分布，由此可判断出婴幼儿在爬行垫上当前的活动状态，如爬行、睡觉、活动玩耍，进而实现非视距内的实时监测。
在一个例子中，爬行垫选用XPE高端材质作为内胆，具有隔热、隔水、防潮、防震、抗撞力强和回弹性好等特质，保护婴幼儿在活动中免受伤害；在XPE内胆外层覆盖趣味性卡通图案的植物油墨，满足婴幼儿视觉上的要求；最外层再附上食品级CCP环保压膜，保证婴幼儿娇嫩的皮肤不直接接触油墨。如图1所示，爬行垫从上至下依次为上CPP薄膜层1、上植物油墨图案层2、柔性压力传感器阵列3、内胆层4、下植物油墨图案层5和下CPP薄膜层6爬行垫也可选用其他的材质，例如PVC。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器，其特征在于：所述柔性压力传感器阵列包括从上至下依次重叠的上柔性薄膜层（7）、上电极层（8）、力敏阵列层（9）、下电极层（10）和下柔性薄膜层（11），其中，上电极层（8）为铺设在上柔性薄膜层（7）内表面的若干行电极，下电极层（10）为铺设在下柔性薄膜层（11）内表面的若干行电极，上电极层（8）上的电极与下电极层（10）上的电极相互交叉形成压力感应阵列。
2.根据权利要求1所述的用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器，其特征在于：所述上柔性薄膜层（7）和下柔性薄膜层（11）为PET聚酯薄膜。
3.根据权利要求1所述的用于婴幼儿爬行垫的柔性压力传感器，其特征在于：所述电极材质为铜。
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