CN205426373U - 基于柔性基材的传感器和应用该传感器的柔性发热面料 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了基于柔性材料的传感器和柔性发热面料，该传感器包括柔性基材层和电阻式传感器，电阻式传感器通过烧印的方式附着在柔性基材层上，电阻式传感器设有接线端子，接线端子为铆接点或焊接点。与现有产品相比，本实用新型的传感器采用柔性基材层作为基材，将感应电阻浆料通过烧印的方式附着在柔性基材层上，使得本实用新型的传感器具有柔性变形的特性，可以更好的贴附在被检测对象上，获得更准确的检测结果；可以满足智能穿戴设备和智能衣物的精度要求；由于具有柔性变形的特性，在应用到智能穿戴设备和智能衣物时，不容易损坏，使用寿命更长。应用本实用新型的传感器的柔性发热面料制成的电热产品，具有检测准确，使用体验好的优点。

Description

基于柔性基材的传感器和应用该传感器的柔性发热面料

技术领域

本实用新型属于传感元件技术领域，具体涉及基于柔性基材的传感器和应用该传感器的柔性发热面料。

背景技术

目前的传感器一般采用硬性材料作为基材，硬性基材对传感器的感应元件起到保护的作用。目前的硬性传感器用途广泛，不但广泛用于测量器具中，而且在智能穿戴设备和智能衣物中也起着非常重要的作用。

由于智能穿戴设备和智能衣物不仅可以取代一般的电子产品，而且可以对人体的健康状态进行实时检测，从而有利于人们提高生活质量，因此智能穿戴设备会是未来电子产品的一个重大趋势。

对于智能穿戴设备和智能衣物来说，目前最大的难题是传感器采集用户数据的准确度。由于目前广泛采用的硬性基材传感器，通常与被检测对象有一定的距离，导致传感器隔着空气计算与被检测对象的相对关系，再转换成检测结果。这无疑会造成检测误差累积，导致智能穿戴设备和智能衣物的检测效果不佳。

另一方面，由于智能穿戴设备和智能衣物未来发展的趋势是多元化，目前采用的硬性基材结构的传感器无法适应未来智能穿戴设备和智能衣物的检测精度要求。

此外，智能控制加热是电发热布料技术领域的发展趋势，通过智能控制加热可以实现节能的目的，同时可以为人们提供更舒适的温度环境。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于克服现有技术存在的不足，提供基于柔性基材的传感器。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

基于柔性材料的传感器，包括柔性基材层和电阻式传感器，所述电阻式传感器通过烧印的方式附着在柔性基材层上，所述电阻式传感器设有接线端子，所述接线端子为铆接点或焊接点。

与现有产品相比，本实用新型的传感器采用柔性基材层作为基材，将感应电阻浆料通过烧印的方式附着在柔性基材层上，使得本实用新型的传感器具有柔性变形的特性，可以更好的贴附在被检测对象上，获得更准确的检测结果；可以满足智能穿戴设备和智能衣物的精度要求；由于具有柔性变形的特性，在应用到智能穿戴设备和智能衣物时，不容易损坏，使用寿命更长。

一种优选的方案，所述电阻式传感器为电阻式温度传感器。所述电阻式温度传感器以平铺或回折的方式布置在柔性基材层上，提高电阻式温度传感器的检测精度；电阻式温度传感器的电阻值根据检测对象的温度的变化而改变，从而采集检测对象的温度参数。

一种优选的方案，所述电阻式传感器为电阻式压力传感器，所述电阻式压力传感器的电阻值随柔性基材层的形变而变化，采集压力参数。所述电阻式温度传感器以平铺或回折的方式布置在柔性基材层上，提高电阻式温度传感器的检测精度。

一种优选的方案，所述电阻式传感器为电阻式湿度传感器，所述电阻式湿度传感器包括两个不接触的电极，所述电阻湿度传感器通过感应两个电极之间的电阻值采集湿度参数。为了提高电阻湿度传感器的检测精度，可以在两个电极上设置相对靠近且错位布置的延伸部，这样可以增加两个电极的检测面积，从而提高检测精度。

一种优选的方案，电阻式传感器为油性传感器，所述油性传感器包括两个不接触的电极，所述油性传感器通过感应两个电极之间的电阻值采集油脂度参数或酸碱度参数。

一种优选的方案，所述电阻式传感器为电阻式比例计，所述电阻式比例计包括若干以一点为圆心间隔分布的测量电阻，所述若干测量电阻的阻值沿同一旋向变化，所述测量电阻靠近圆心的一端并联作为公共接线端子，所述测量电阻远离圆心的一端为测量触点。上述电阻的阻值沿同一旋向变化，可以是电阻的阻值沿同一旋向增大或减少。本实用新型的电阻式比例计可以应用于检测流量的大小或物体运动偏移角度的大小；使用时，通过和处理器连接的转子与不同的测量电阻的测量触点接触，获得不同的检测参数。如用于检测流量时，水流带动转子转动，实现流量的检测；用于检测物体运动偏移角度时，利用重力特性使转子转动，实现物体运动偏移角度的检测。

优选的，当所述电阻式传感器为电阻式温度传感器或电阻式压力传感器时，所述柔性基材层设有两层，所述电阻式传感器设置在两层柔性基材层之间，所述两层柔性基材层通过热压密封贴合。将电阻式传感器设置在两层柔性基材层之间，可以对电阻式传感器起到保护和防水的作用。

优选的，所述柔性基材层可以采用高温胶纸或PET膜，因此高温胶纸或PET膜具有耐高温、防水、绝缘、耐酸碱性和耐折叠等特性，使本实用新型的传感器能适用于各种环境，延长使用寿命。

本实用新型的另一个目的是提供一种应用上述传感器的柔性发热面料。其采用的技术方案为：所述厚膜发热面料包括至少一层柔性基材层，在所述柔性基材层上附着有以回折或平铺方式布置的厚膜发热电路，所述厚膜发热电路设有电源连接端子；所述电阻式传感器通过烧印的方式附着在厚膜发热面料的柔性基材层上。本实用新型的柔性发热面料采用厚膜发热电路作为发热体，具有发热均匀、使用寿命长和发热效率高等优点；由于厚膜发热电路轻薄，耐揉搓性能好，故应用本实用新型发热布料制成的电热产品的不受形状的影响，应用范围广，使用体验佳；将本实用新型的传感器应用到柔性发热面料上，可以准确检测使用者的温度、环境的湿度、使用者的施压部位、油性度、酸碱度等因素，控制装置可以检测上述因素智能调整柔性发热面料的工作状态，从而获得更佳的使用体验。

优选的，所述电阻式传感器的一个接线端子与厚膜发热电路的一个电源连接端子连接，采用上述共线连接方式，可以减少柔性发热面料的接线端子，使产品的结构更简单，故障率降低。

优选的，所述电阻式传感器沿厚膜发热电路的轨迹布置，可以提高电阻式传感器的检测范围，提高检测精度。

优选的，所述厚膜发热电路设有2条以上，所述电阻式传感器对应地设有2个以上；每条厚膜发热电路对应1个电阻式传感器；或者，每条厚膜发热电路对应2个以上不同的电阻式传感器；所述2条以上的厚膜发热电路分布在柔性基材层的不同区域。

厚膜发热电路设有2条以上，可以通过控制装置实现分区加热，实现节能目的。通过与各条厚膜发热电路对应的电阻式传感器检测到的参数(如温度、湿度、压力等)，控制装置根据上述电阻式传感器检测到的参数，控制厚膜发热电路的工作状态。本实用新型的每条厚膜发热电路还可以设置2个以上的电阻式传感器，提高控制的多元性。

优选的，每条厚膜发热电路采用独立的供电端子；或者，所述2条以上的厚膜发热电路的一个供电端子并联连接，多条厚膜发热电路采用一个公共供电端子，可以使产品的结构更简单。

附图说明

图1是电阻式传感器的第一种方案的电路简图；

图2是电阻式传感器的第二种方案的电路简图；

图3为本实用新型的电阻式温度传感器(电阻式压力传感器)的一种实施方式的结构简图；

图4为本实用新型的电阻式温度传感器(电阻式压力传感器)的另一种实施方式的结构简图；

图5为本实用新型的电阻式湿度传感器的结构简图；

图6为本实用新型的电阻式油性传感器的结构简图；

图7为本实用新型的电阻式比例计的结构简图；

图8为本实用新型的厚膜发热面料的结构简图。

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的技术方案：

图1和图2示出了电阻式传感器的电路简图，图中A为处理器，B为电阻式传感器，C为参考电阻，D为供电路端，E为接地端。电阻式传感器C将温度、位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器，当上述非电物理量变化时，电阻式传感器的电阻值也随之发生变化，并通过与参考电阻的对比分压，采集检测对象的检测参数。

本实用新型应用电阻式传感器的结构和工作原理，将其通过烧印的方式附着在柔性基材层上，获得具有柔性变形的特性，可以更好的贴附在被检测对象上，获得更准确的检测结果。以下说明本实用新型的几种电阻式传感器。

实施例一：

图3示出了本实用新型的基于柔性材料的电阻式温度传感器的一种结构形式，其包括柔性基材层1和电阻式温度传感器201，电阻式温度传感器201通过烧印的方式附着在柔性基材层1上，电阻式温度传感器的两端设有接线端子2011，接线端子2011为铆接点或焊接点。接线端子2011最好与柔性基材层1固定连接，以防止接线时扯坏电阻式温度传感器201。

作为进一步的改进，电阻式温度传感器201以平铺或回折的方式布置在柔性基材层1上，提高电阻式温度传感器201的检测精度；电阻式温度传感器201的电阻值根据检测对象的温度的变化而改变，从而采集检测对象的温度参数。

图4示出了本实用新型的电阻式温度传感器的另一种结构形式，其包括以回折的方式布置在柔性基材层1上的主干路201，以及若干并联在主干路201上的支路2012，通过上述结构优化，可以提高电阻式温度传感器的检测精度。

作为进一步的改进，所述柔性基材层1设有两层，电阻式温度传感器201(当设置2012时，包括支路2012)设置在两层柔性基材层1之间，两层柔性基材层1通过热压密封贴合。将电阻式温度传感器201设置在两层柔性基材层1之间，可以对电阻式温度传感器201起到保护和防水的作用。

作为进一步的改进方案，所述柔性基材层1可以采用高温胶纸或PET膜，因为高温胶纸或PET膜具有耐高温、防水、绝缘、耐酸碱性和耐折叠等特性，使本实用新型的传感器能适用于各种环境，延长使用寿命。

实施例二：

图3示出了本实用新型的基于柔性材料的电阻式压力传感器的一种结构形式，其包括柔性基材层1和电阻式压力传感器201，电阻式压力传感器201通过烧印的方式附着在柔性基材层1上，电阻式压力传感器的两端设有接线端子2011，所述接线端子2011为铆接点或焊接点。接线端子2011最好与柔性基材层1固定连接，以防止接线时扯坏电阻式压力传感器201。

作为进一步的改进，电阻式压力传感器201以平铺或回折的方式布置在柔性基材层1上，提高电阻式压力传感器201的检测精度；电阻式压力传感器201的阻值随柔性基材层1的形变而变化，采集压力参数。

图4示出了本实用新型的电阻式压力传感器的另一种结构形式，其包括以回折的方式布置在柔性基材层1上的主干路201，以及若干并联在主干路201上的支路2012，通过上述结构优化，可以提高电阻式压力传感器的检测精度。

作为进一步的改进，所述柔性基材层1设有两层，电阻式压力传感器201(当设置2012时，包括支路2012)设置在两层柔性基材层1之间，两层柔性基材层1通过热压密封贴合。将电阻式压力传感器201设置在两层柔性基材层1之间，可以对电阻式压力传感器201起到保护和防水的作用。

作为进一步的改进方案，所述柔性基材层1可以采用高温胶纸或PET膜，因为高温胶纸或PET膜具有耐高温、防水、绝缘、耐酸碱性和耐折叠等特性，使本实用新型的传感器能适用于各种环境，延长使用寿命。

实施例三：

图5示出了本实用新型的基于柔性材料的电阻式湿度传感器的结构，其包括柔性基材层1和电阻式湿度传感器，电阻式湿度传感器包括两个不接触的电极202A和202B，电极202A和202B通过烧印的方式附着在柔性基材层1上，电阻式湿度传感器的电极202A和202B分别设有接线端子2021，所述接线端子2021为铆接点或焊接点。接线端子2021最好与柔性基材层1固定连接，以防止接线时扯坏电阻式温度传感器的电极202A和202B。电阻湿度传感器通过感应两个电极202A和202B之间的电阻值采集湿度参数。为了提高电阻湿度传感器的检测精度，可以在两个电极202A和202B上设置相对靠近且错位布置的延伸部2022A和2022B，这样可以增加两个电极202A和202B的检测面积，从而提高检测精度。

作为进一步的改进方案，所述柔性基材层1可以采用高温胶纸或PET膜，因为高温胶纸或PET膜具有耐高温、防水、绝缘、耐酸碱性和耐折叠等特性，使本实用新型的传感器能适用于各种环境，并具有更长的使用寿命。

实施例四：

图6示出了本实用新型的基于柔性材料的电阻式油性传感器的结构，其包括柔性基材层1和电阻式传感器，油性传感器包括两个不接触的电极203A和203B，电极203A和203B通过烧印的方式附着在柔性基材层1上，电阻式油性传感器的电极203A和203B上分别设有接线端子2031，所述接线端子2031为铆接点或焊接点。接线端子2031最好与柔性基材层1固定连接，以防止接线时扯坏电阻式温度传感器的电极203A和203B。所述油性传感器通过感应两个电极203A和203B之间的电阻值采集油脂度参数或酸碱度参数。

作为进一步的改进方案，所述柔性基材层1可以采用高温胶纸或PET膜，其具有耐高温、防水、绝缘、耐酸碱性和耐折叠等特性，使本实用新型的传感器能适用于各种环境，延长使用寿命。

实施例五：

图7示出了本实用新型的基于柔性材料的电阻式比例计的结构，包括柔性基材层1和若干以一点为圆心间隔分布的测量电阻204，测量电阻204通过烧印的方式附着在柔性基材层1上，所述若干测量电阻204的阻值沿同一旋向(如图中箭头方向)增大，所述测量电阻204靠近圆心的一端2042并联，作为公共接线端子2043，所述测量电阻204远离圆心的一端为测量触点2041。所述公共接线端子2043和测量触点2041为铆接点或焊接点。公共接线端子2043和测量触点2041最好与柔性基材层1固定连接，以防止接线时扯坏测量电阻204。本实用新型的电阻式比例计可以应用于检测流量的大小或物体运动偏移角度的大小；使用时，通过与处理器连接的转子与不同的测量电阻2014的测量触点2041接触，获得不同的检测参数。如用于检测流量时，水流带动转子转动，实现流量的检测；用于检测物体运动偏移角度时，利用重力特性使转子转动，实现物体运动偏移角度的检测。

作为进一步的改进方案，所述柔性基材层1可以采用高温胶纸或PET膜，因为高温胶纸或PET膜具有耐高温、防水、绝缘、耐酸碱性和耐折叠等特性，使本实用新型的传感器能适用于各种环境，并具有更长的使用寿命。

实施例六：

图8示出了应用上述传感器的柔性发热面料。所述厚膜发热面料包括至少一层柔性基材层1，在所述柔性基材层1上附着有以回折方式布置的厚膜发热电路3；在其它实施例中，厚膜发热电路3可以采用平铺的方式布置在层柔性基材层1上；所述厚膜发热电路3设有电源连接端子301；电源连接端子301与控制装置连接，以控制厚膜发热电路3的工作状态；所述电阻式传感器(20Y1、20Y2、20Y3)通过烧印的方式附着在厚膜发热面料的柔性基材层1上。本实用新型的柔性发热面料采用厚膜发热电路3作为发热体，具有发热均匀、使用寿命长和发热效率高等优点；由于厚膜发热电路3轻薄，耐揉搓性能好，故应用本实用新型发热布料制成的电热产品的不受形状的影响，应用范围广，使用体验佳；将本实用新型的传感器应用到柔性发热面料上，可以准确检测使用者的温度、环境的湿度、使用者的施压部位、油性度、酸碱度等因素，控制装置可以检测上述因素智能调整发热面料的工作状态，从而获得更佳的使用体验。

作为一种改进方案，所述电阻式传感器(20Y1、20Y2、20Y3)的一个接线端子与厚膜发热电路3的一个电源连接端子301连接，采用上述共线连接方式，可以减少柔性发热面料的接线端子，使产品的结构更简单，故障率降低。

作为一种改进方案，所述电阻式传感器(20Y1、20Y2、20Y3的一种或2种或3种组合))沿厚膜发热电路3的轨迹布置，可以提高电阻式传感器(20Y1、20Y2、20Y3)的检测范围，提高检测精度。

作为一种改进方案，所述厚膜发热电路3设有2条以上(图8示出了厚膜发热电路3设有2条的情况)，所述电阻式传感器(20Y1、20Y2、20Y3的一种或2种或3种组合)对应地设有2个以上；每条厚膜发热电路3对应1个电阻式传感器(20Y1、20Y2、20Y3的一种)；或者，每条厚膜发热电路3对应2个以上不同的电阻式传感器(20Y1、20Y2、20Y3的2种或3种组合)；所述厚膜发热电路3分布在柔性基材层的不同区域。

厚膜发热电路3设有2条以上，每条厚膜发热电路3对应一个加热区域，通过与各条厚膜发热电路3对应的电阻式传感器(20Y1、20Y2、20Y3的一种或2种或3种组合)检测到的参数(如温度、湿度、压力等)，控制装置提供根据上述电阻式传感器20Y1、20Y2、20Y3的一种或2种或3种组合)检测到的参数，控制对应的厚膜发热电路3的工作状态，实现分区加热，实现节能目的。本实用新型的每条厚膜发热电路3还可以同时配置2个以上的电阻式传感器，提高控制的多元性。每条厚膜发热电路3可以采用独立的供电端子301。作为一种优选的方案，所述2条以上的厚膜发热电路3的一个供电端子301并联连接，这样多条厚膜发热电路3采用一个公共供电端子，可以使产品的结构更简单。

以下结合附图说明具体的应用实施例，图8示出的20Y1为电阻压力传感器，其具有两个接线端子20Y11，每条厚膜发热电路3对应一个电阻压力传感器20Y1，电阻压力传感器20Y1的接线端子20Y11与控制装置连接，电阻压力传感器20Y1检测柔性发热面料的压力变化，并将检测到地压力变化参数反馈给控制装置，当电阻压力传感器20Y1反馈的压力参数满足设定的条件时(通过设定一个压力参数值，以确定是否有人触压该柔性发热面料)，控制装置控制该厚膜发热电路3切换到工作状态；而当某厚膜发热电路3对应的电阻压力传感器20Y1上反馈的压力参数小于设定的参数时，控制装置控制该厚膜发热电路3切换到非工作状态；控制装置根据压力变化参数对应的控制厚膜发热电路3的工作状态，实现分区加热。电阻压力传感器20Y1沿厚膜发热电路3的轨迹设置的好处是，电阻压力传感器20Y1的探测范围覆盖对应的厚膜发热电路3的加热区域；当厚膜发热电路3对应的加热区域上某一部分受到的压力满足设定的条件时，控制模块控制该厚膜发热电路3切换到工作状态。

当所述柔性发热面料用于发热床垫时，可以通过控制装置的设置，实现根据使用者的睡眠状态进行智能控制；如某区域的电阻压力传感器20Y1检测到T1时间(如30min,T1可根据实际情况设定)内有持续压力N1(如≥300N，N1可根据实际情况设定)时，证明有人在睡觉，通过控制装置控制对应区域上的厚膜发热电路3切换到睡眠模式(通常为根据人体设定的加热功率)，其它没有检测到持续压力N1的区域上的厚膜发热电路3切换到非工作模式，这样可以为使用者提供更舒适的使用体验，并可以实现节能的目的。

图8示出的电阻式传感20Y2和电阻式传感20Y3为电阻式温度传感器、电阻式湿度传感器或电阻式油性传感器，电阻式传感20Y2设置有接线端子20Y21，电阻式传感20Y3设置有接线端子20Y31；接线端子20Y21和接线端子20Y31与控制装置连接。

当电阻式传感20Y2和电阻式传感20Y3为电阻式温度传感器时，能通过检测不同厚膜发热电路3对应区域的温度，控制这些区域的发热温度，为使用者提高舒适的温度环境。

当电阻式传感20Y2和电阻式传感20Y3为电阻式湿度传感器时，能通过检测不同厚膜发热电路3对应区域的湿度，实现过湿断电保护，或根据湿度进行加温烘干的作用。

当电阻式传感20Y2和电阻式传感20Y3为电阻式油性传感器时，能检测对应区域的油脂度状态，当油脂度超过设定值时，控制器提示使用者对柔性发热面料进行护理，以获得更佳的使用体验。

当然，上述电阻式传感20Y1、20Y2和电阻式传感20Y3可以根据实际需要进行组合选用，以满足智能控制的要求。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (12)

1.基于柔性材料的传感器，其特征在于：包括柔性基材层和电阻式传感器，所述电阻式传感器通过烧印的方式附着在柔性基材层上，所述电阻式传感器设有接线端子，所述接线端子为铆接点或焊接点。

2.根据权利要求1所述的基于柔性材料的传感器，其特征在于：所述电阻式传感器为电阻式温度传感器。

3.根据权利要求1所述的基于柔性材料的传感器，其特征在于：所述电阻式传感器为电阻式压力传感器，所述电阻式压力传感器的电阻值随柔性基材层的形变而变化，采集压力参数。

4.根据权利要求1所述的基于柔性材料的传感器，其特征在于：所述电阻式传感器为电阻式湿度传感器，所述电阻式湿度传感器包括两个不接触的电极，所述电阻式湿度传感器通过感应两个电极之间的电阻值采集湿度参数。

5.根据权利要求1所述的基于柔性材料的传感器，其特征在于：电阻式传感器为油性传感器，所述油性传感器包括两个不接触的电极，所述油性传感器通过感应两个电极之间的电阻值采集油脂度参数或酸碱度参数。

6.根据权利要求1所述的基于柔性材料的传感器，其特征在于：所述电阻式传感器为电阻式比例计，所述电阻式比例计包括若干以一点为圆心间隔分布的测量电阻，所述若干测量电阻的阻值沿同一旋向变化，所述测量电阻靠近圆心的一端并联作为公共接线端子，所述测量电阻远离圆心的一端为测量触点。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于柔性材料的传感器，其特征在于：当所述电阻式传感器为电阻式温度传感器或电阻式压力传感器时，所述柔性基材层设有两层，所述电阻式传感器设置在两层柔性基材层之间，所述两层柔性基材层通过热压密封贴合。

8.应用权利要求1-6任一项所述传感器的柔性发热面料，其特征在于：所述厚膜发热面料包括至少一层柔性基材层，在所述柔性基材层上附着有以回折或平铺方式布置的厚膜发热电路，所述厚膜发热电路设有电源连接端子；所述电阻式传感器通过烧印的方式附着在厚膜发热面料的柔性基材层上。

9.根据权利要求8所述的柔性发热面料，其特征在于：所述电阻式传感器的一个接线端子与厚膜发热电路的一个电源连接端子连接。

10.根据权利要求8所述的柔性发热面料，其特征在于：所述电阻式传感器沿厚膜发热电路的轨迹布置。

11.根据权利要求10所述的柔性发热面料，其特征在于：所述厚膜发热电路设有2条以上，所述电阻式传感器对应地设有2个以上；每条厚膜发热电路对应1个电阻式传感器；或者，每条厚膜发热电路对应2个以上不同的电阻式传感器；所述2条以上的厚膜发热电路分布在柔性基材层的不同区域。

12.根据权利要求11所述的柔性发热面料，其特征在于：每条厚膜发热电路采用独立的供电端子；或者，所述2条以上的厚膜发热电路的一个供电端子并联连接。