CN207832356U - 柔性压力感测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种柔性压力感测系统，用于感测一待测物的压力，其包含一柔性压力感测装置以及一电子装置。柔性压力感测装置用于容置待测物，并且藉由QTCs压力感测单元量获得测物的压力值。电子装置自柔性压力感测装置接收压力值，并且将压力值显示于电子装置。相较于已知技术，本实用新型的柔性压力感测装置不具有固定的形体，可以用于包覆待测物或将待测物平放于柔性压力感测装置上，比传统压力感测器更方便量测待测物的压力值。同时，本实用新型的电子装置可以接收多个柔性压力感测装置所传送的压力值，具有集中管理的功效。

Description

柔性压力感测系统

技术领域

本实用新型有关于一压力感测装置，并且特别地，关于一种具有可挠性的压力感测装置。

背景技术

一般来说，测量重量的方式大致可分为机械式量测以及电子式量测，机械式量测方式如传统指针式的体重计，运用弹簧受到重力产生变形的原理换算成重量数值，电子式量测方式主要是利用荷重元件(load cell)受到重力发生形变，从而使阻抗发生变化，同时激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号，将此模拟信号经过转换而得到重量数值。然而，不论是机械式或是电子式重量量测仪器，通常具有固定的形体而不具有可挠性，因此使用上受到限制。

近年来软性薄片式压力感测器广泛的被应用于各个领域中，软性薄片式压力感测器目前大致可分为电容式(Capacitive)、电阻式(Resistive)及压电式(Piezoelectric)三种，因感测机制的不同，输出分别为电容值、电阻值和电压值。

两平行板电极即可构成一个电容，电容的大小会和两电极的面积大小成正比，也会和两电极间的距离成反比。薄型的电容式压力感测器(Capacitive Pressure Sensor)主要结构为上下两个平行板电极，中间介质可以为空气或其他软性的填充物质，一旦感测器受到压力，两电极间的距离会改变，因为存在两电极间的电容值也会改变，因此只要能够量测其电容值的变化，就可以得知压力的变化。

薄型的电阻式压力感测器(Resistive Pressure Sensor)，其感测机制主要来自于复合式压阻材料(Piezo Resistive Material)，压阻材料的组成主要为聚合物塑料(Silicon 或PET等)内混合可导电的物质(如碳黑)所构成，内部导电物质因为压力压合后产生形变而聚集，在上下电极间产生了导电路径(Conducting Path)，因此内部的阻值降低。压力不断地增加，导电路径也随之增加，所以压力越大，电阻越小。

可变形触敏量子隧道材料(Quantum Tunneling Composites,QTCs)属于电阻式压力感测器的一种，此类材料由弹性体包覆金属粒子而构成，当未受压力作用时，因金属粒子间距大而导致高电阻值，当材料受到压力时，金属粒子间距缩小而使电阻值变小(电阻值呈指数变化)而导通电荷。可变形触敏量子隧道材料的优点在于可以使用感应油墨将可变形触敏量子隧道材料印刷在各种类型的材料上，这也意味着可变形触敏量子隧道材料不受到固定形体的限制。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种柔性压力感测系统，用于感测一待测物的压力，其包含一柔性压力感测装置。柔性压力感测装置包含一柔性容器、一压力感测单元以及一处理器。柔性容器具有一容置空间，容置空间用于容置待测物。压力感测单元设置于柔性容器，用于量测待测物的压力并且发送一压力信号。处理器连接于压力感测单元，自压力感测单元接收压力信号，并且依据压力信号产生并发送一压力值。

于实际应用上，压力感测单元由一可变形触敏量子隧道材料(Quantum TunnelingComposites,QTCs)所构成。

于实际应用上，柔性容器可以卷曲包覆待测物或将待测物放置柔性容器上。

于一具体实施例中，本实用新型的柔性压力感测系统另包含一电子装置，连接于柔性压力感测装置并且用于接收压力值。其中，电子装置得同时连线多个柔性压力感测装置，并且接收各个柔性压力感测装置所传送的压力值，并且藉由一应用程式排序以及管理所接收的压力值。

于一具体实施例中，柔性压力感测装置进一步包含一警示单元，连接于处理器。警示单元可以透过与一电子装置远端连线，设定一警示阈值，其中，当该压力值超过警示阈值时，警示单元发出一警示讯息，警示讯息为警示音、警示振动或是警示灯光。

相较于已知技术，本实用新型的柔性压力感测系统利用可变形触敏量子隧道材料(QTCs)的特性，实用新型不具有固定的形体的柔性压力感测装置。柔性压力感测装置可以包覆待测物或直接将待测物放置于其之上来测量压力值，比起传统压力感测器更为方便。同时，本实用新型的电子装置可以同时接收多个柔性压力感测装置所传送的压力值，并且可依据每个柔性压力感测装置的力值大小自动进行排序，便于使用者统一管理多个柔性压力感测装置。

附图说明

图1绘示了本实用新型的柔性压力感测系统的一具体实施例的功能方块图。

图2绘示了本实用新型的柔性压力感测装置的一具体实施例的示意图。

图3绘示了本实用新型的柔性压力感测系统的一具体实施例的功能方块图。

图4绘示了本实用新型的柔性压力感测装置的一具体实施例的示意图。

图5绘示了本实用新型的柔性压力感测装置的一具体实施例的示意图。

图6绘示了本实用新型的柔性压力感测装置的一具体实施例的示意图。

图7绘示了本实用新型的柔性压力感测系统的另一具体实施例的示意图。

符号说明

1：柔性压力感测系统

110：柔性容器

120：处理器

140：通讯协定单元

100、100’：柔性压力感测装置

112：压力感测单元

130：显示单元

150：警示单元

200：电子装置 300：待测物

S1：压力值 S2：重量值

S3：控制信号

具体实施方式

请参阅图1，图1绘示了本实用新型的柔性压力感测系统1的一具体实施例的功能方块图。如图1所示，本实用新型提供一种柔性压力感测系统1，用于感测一待测物的压力，其包含一柔性压力感测装置100以及一电子装置200。柔性压力感测装置100包含一柔性容器110、一压力感测单元112以及一处理器120。柔性容器110具有一容置空间，容置空间用于容置待测物。压力感测单元112设置于柔性容器110，用于量测待测物的压力并且发送一压力信号。处理器120连接于压力感测单元112，自压力感测单元112接收压力信号，并且依据压力信号产生并发送一压力值S1。电子装置200无线连接于柔性压力感测装置100，并且自处理器120 接收压力值S1。

请参阅图2，图2绘示了本实用新型的柔性压力感测装置100的一具体实施例的示意图。于一具体实施例中，本实用新型的柔性容器110可以由布、皮革、尼龙、任意软性材质或直接由压力感测单元112所构成，而压力感测单元112由一可变形触敏量子隧道材料(Quantum Tunneling Composites,QTCs)所构成，并且设置于柔性容器110。利用可变形触敏量子隧道材料可挠的特性，可以直接将压力感测单元112 列印(打印)于柔性容器110的容置空间上，或将压力感测单元112放置于柔性容器110的材料夹层(例如放置于双层布料之间)。当待测物直接或间接地接触到压力感测单元112时，压力感测单元112量测待测物的压力并且发送压力信号。于本具体实施例中，使用的压力感测单元112为可变形触敏量子隧道材料，但实际应用上并不限于此，压力感测单元112亦可为压电式压力感测器、电容式压力感测器、或其他电阻式压力感测器。

请参考图2以及图3，图3绘示了本实用新型的柔性压力感测系统1的一具体实施例的功能方块图。于一具体实施例中，柔性压力感测装置100另包含一显示单元130、一通讯协定单元140以及一警示单元150。显示单元130连接于处理器120，用于显示处理器120所产生的压力值S1，其中，显示单元130可以为可挠式显示器或固定式显示面板。通讯协定单元140连接于处理器120以及无线连线于电子装置200，作为处理器120与电子装置200的沟通桥梁，通讯协定单元140可以自处理器120接收压力值S1，并且将压力值S1传送至连线之电子装置200，其中，通讯协定单元140可以透过蓝牙、WiFi、Zigbee、RFID或是Internet等各种通讯协定与电子装置200进行沟通。电子装置200可以为智慧型手机、智慧型手环、个人电脑、数位行动助理等任意具有通讯功能的电子装置。

警示单元150连线于处理器120，用于监测压力值S1是否超过一警示阈值，实际应用上警示单元150可以为一过压判断回路，当压力值S1超过警示阈值时，警示单元150发出一警示讯息提醒使用者所监控的压力值过大。其中，警示单元 150可以透过通讯协定单元140与电子装置200连线，并且由电子装置200之一应用程式发送控制讯息S3设定警示讯息以及警示阈值。使用者可以依据待测物的材质以及重要性自行设定警示阈值，例如，若待测物为玻璃制品，则使用者可能设定较低的警示阈值。进一步地，警示讯息提醒方式可以为警示音、警示振动或是警示灯光，同时亦可以设定将警示讯息显示于显示单元130。

于另一具体实施例中，当待测物接触到压力感测单元112时，压力感测单元 112亦可以感测待测物与压力感测单元112的接触面积，并且将接触面积以及压力信号传送至处理器120，处理器120依据接触面积以及压力信号产生待测物的重量值S2。其中，处理器120可以将压力值S1、重量值S2或其组合传送至电子装置 200。使用者也可以透过电子装置200的应用程式发送控制信号S3设定显示单元 130显示压力值S1或是重量值S2，或是设定警示单元150监测待测物的重量值S2。

请参考图4、图5以及图6，图4、图5以及图6分别绘示本实用新型的柔性压力感测装置100的一具体实施例的示意图。其中，图4、图5及图6中的压力感测单元设置于柔性容器110之上或其内部，为图示简洁而未绘示于图中。于图4 中，待测物300为一马克杯，柔性容器110为一布质平面，将马克杯放置于柔性容器110上，并且由显示单元130显示马克杯的压力值或重量值。于图5中，柔性容器110为皮质平面，将柔性容器110卷曲包覆待测物后加以固定，并且由显示单元 130显示待测物的压力值或重量值。于图6中，待测物300为一马克杯，柔性容器 110为一尼龙材质束口袋，将马克杯放入柔性容器110中，并且由显示单元130显示马克杯的压力值或重量值。

请参考图7，图7绘示了本实用新型的柔性压力感测系统1的另一具体实施例的示意图。于另一具体实施例中，本实用新型的柔性压力感测装系统1得包含多个柔性压力感测装置100。如图7所示，多个柔性压力感测装置100被放置于一个较大型的柔性压力感测装置100'，其中，柔性压力感测装置100'得于显示单元130显示内部物品总合的压力值或重量值。电子装置200同时接收多个柔性压力感测装置 100、100'的压力值、重量值或其组合，并且于应用程式上排序及管理所接收的压力值或重量值。于实际应用上，使用者可以透过电子装置200的应用程式发送控制信号S3给群组中压力值最高的柔性压力感测装置，使该柔性压力感测装置发出警示音。于实际应用上，电子装置200的应用程式得筛选出超过警示阈值的柔性压力感测装置，并且让超过警示阈值的柔性压力感测装置一并发出警示灯光。

上述实施例的柔性压力感测装置100得包含一电力单元，用于提供柔性压力感测装置100运作时所需的能源，其中，电力单元可以为碳锌电池、碱性电池、水银电池或是充电电池中其中一者。

相较于已知技术，本实用新型的柔性压力感测系统利用可变形触敏量子隧道材料(QTCs)的特性，实用新型不具有固定的形体的柔性压力感测装置。柔性压力感测装置可以包覆待测物或直接将待测物放置于其之上来测量压力值，比起传统压力感测器更为方便。同时，本实用新型的电子装置可以同时接收多个柔性压力感测装置所传送的压力值，并且依据每个柔性压力感测装置的压力值大小自动进行排序，便于使用者统一管理多个柔性压力感测装置。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (10)

1.一种柔性压力感测系统，用于感测一待测物之压力，其包含一柔性压力感测装置，该柔性压力感测装置又包含：

一柔性容器，具有一容置空间，该容置空间用于放置该待测物；

一压力感测单元，设置于该柔性容器，用于量测该待测物的压力并且发送一压力信号；以及

一处理器，连接于该压力感测单元，自该压力感测单元接收该压力信号，并且依据该压力信号产生并发送一压力值。

2.如权利要求1所述的柔性压力感测系统，其特征在于，该压力感测单元由一可变形触敏量子隧道材料所构成。

3.如权利要求1所述的柔性压力感测系统，其特征在于，该柔性容器卷曲包覆该待测物。

4.如权利要求1所述的柔性压力感测系统，其特征在于，另包含一电子装置，连接于该柔性压力感测装置并且用于接收该压力值，其中该电子装置得同时连线多个柔性压力感测装置，并且接收这些柔性压力感测装置所传送的这些压力值。

5.如权利要求4所述的柔性压力感测系统，其特征在于，该电子装置进一步包含有一应用程式，用于排序以及管理所接收的这些压力值。

6.如权利要求1所述的柔性压力感测系统，其特征在于，该柔性压力感测装置进一步包含一显示单元，连接于该处理器，该显示单元用于接收并显示该压力值。

7.如权利要求1所述的柔性压力感测系统，其特征在于，该柔性压力感测装置进一步包含一警示单元，连接于该处理器，该警示单元预存一警示阈值，其中，当该压力值超过该警示阈值时，该警示单元发出一警示讯息。

8.如权利要求7所述的柔性压力感测系统，其特征在于，该警示讯息为警示音、警示振动以及警示灯光之一者或其组合。

9.如权利要求7所述的柔性压力感测系统，其特征在于，该警示阈值可以由与该警示单元连线的一电子装置进行设定。

10.如权利要求1所述的柔性压力感测系统，其特征在于，该压力感测单元感测该待测物与该压力感测单元的接触面积，并且将该接触面积传送置该处理器，该处理器依该压力信号以及该接触面积产生该待测物的重量值。