CN219977619U - 一种力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种力传感器，包括：弹性形变感测部件和封装电极；所述弹性形变感测部件为条状，用于接收外部的水平拉力并产生应力形变；所述弹性形变感测部件包括导电层、Ecoflex纤维弹性基底、Ecoflex封装薄膜；所述Ecoflex纤维弹性基底基于所述水平拉力产生应力形变；所述封装电极的碳纤维导线作为连接导线为所述弹性形变感测部件供电，并传导与所述应力形变对应的电信号；所述导电层包裹所述Ecoflex纤维弹性基底、铜箔及所述Ecoflex纤维弹性基底对应的贴合部分；所述Ecoflex封装薄膜部署于导电层的外部；所述封装电极用于为所述弹性形变感测部件供电；所述封装电极包括铜箔及碳纤维导线。本实用新型能够实现应力的高精度、稳定检测。

Description

一种力传感器

技术领域

本实用新型涉及力传感器技术领域，尤其涉及一种力传感器。

背景技术

力传感器通过检测弹性形变来检测应力大小，而常规导体导电性能指标与弹性形变相关性较低，柔性材料往往导电性较差。灵敏度越大的传感器在较小应变时越能获得较大的电信号反馈，传感器的性能越好。因此，需要使用兼具可拉伸性和导电性的材料制备力传感器的组成部件，以实现通过检测电信号明显变化而检测应力大小，提高力传感器的感测精度和准确性。

为了解决以上问题，有必要设计一种力传感器。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种力传感器，所述力传感器，用以解决力传感器的组成部件复杂，灵敏度低，测试范围小，反馈信号弱等技术问题。

根据本实用新型的第一方面，提供一种力传感器，包括：

弹性形变感测部件和封装电极；

所述弹性形变感测部件为条状，用于接收外部的水平拉力并产生应力形变；所述弹性形变感测部件包括导电层、Ecoflex纤维弹性基底、Ecoflex封装薄膜；所述Ecoflex纤维弹性基底基于所述水平拉力产生应力形变；所述封装电极的碳纤维导线作为连接导线为所述弹性形变感测部件供电，并传导与所述应力形变对应的电信号；所述封装电极的碳纤维导线的长度大于所述弹性形变感测部件的长度，所述碳纤维导线与所述Ecoflex纤维弹性基底的表面形成贴合部分，所述贴合部分包括在上表面和/或下表面形成的上贴合部分和/或下贴合部分，上贴合部分及下贴合部分的长度均与所述弹性形变感测部件的长度相同，铜箔固定所述贴合部分；所述碳纤维导线的未贴合的部分作为外部接头；所述导电层包裹所述Ecoflex纤维弹性基底、铜箔及所述Ecoflex纤维弹性基底对应的贴合部分；所述Ecoflex封装薄膜部署于导电层的外部；

所述封装电极用于为所述弹性形变感测部件，所述封装电极包括铜箔及碳纤维导线。

优选地，所述导电层为碳纳米管CNTs。

优选地，所述Ecoflex封装薄膜为弹性薄膜。

优选地，所述铜箔为环状铜箔。

优选地，所述铜箔在所述弹性形变感测部件与所述碳纤维导线形成的贴合部分的覆盖宽度为2mm。

优选地，所述导电层外部还部署有环状铜箔。

本实用新型提供了一种力传感器，具备以下效果：

(1)本实用新型的力传感器的组成部件能够提高感受材料的导电性和可拉伸性，提高了测量范围和灵敏度。

(2)本实用新型的力传感器能够实现对应力的高精度、稳定检测，达到对可导致弹性形变的包含拉伸在内的各种力学量的检测，该力传感器可反复拉伸且变化量稳定。

(3)本实用新型的力传感器连接稳固，导电性良好。不易形变，不会对弹性形变感受材料施加过多应力影响，可在该传感器施加作用力的同时进行电信号检测。本实用新型的力传感器特别适用于测量水平方向拉伸应力，在人体穿戴设备、工业、医疗等多个领域具有良好的应用前景。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型提供如下附图进行说明。在附图中：

图1为本实用新型一个实施方式的力传感器结构示意图。

图2为本实用新型一个实施方式的力传感器封装后的俯视图。

附图标记说明：

1：导电层；

2：Ecoflex纤维弹性基底；

3：Ecoflex封装薄膜；

4：铜箔；

5：碳纤维导线；

6：弹性形变感测部件；

7：环状铜箔；

8：多束碳纤维导线。

具体实施方式

首先结合图1-图2说明本实用新型一个实施方式的力传感器。如图1-图2所示，所述力传感器，包括：

弹性形变感测部件和封装电极；

所述弹性形变感测部件为条状，用于接收外部的水平拉力并产生应力形变；所述弹性形变感测部件包括导电层1、Ecoflex纤维弹性基底2、Ecoflex封装薄膜3；所述Ecoflex纤维弹性基底2基于所述水平拉力产生应力形变；所述封装电极的碳纤维导线5作为连接导线为所述弹性形变感测部件供电，并传导与所述应力形变对应的电信号；所述封装电极的碳纤维导线5的长度大于所述弹性形变感测部件的长度，所述碳纤维导线5与所述Ecoflex纤维弹性基底2的表面形成贴合部分，所述贴合部分包括在上表面和/或下表面形成的上贴合部分和/或下贴合部分，上贴合部分及下贴合部分的长度均与所述弹性形变感测部件的长度相同，铜箔4固定所述贴合部分；所述碳纤维导线5的未贴合的部分作为外部接头；所述导电层1包裹所述Ecoflex纤维弹性基底2及所述Ecoflex纤维弹性基底2对应的贴合部分；所述Ecoflex封装薄膜3部署于导电层1的外部，用于保护所述导电层1；

所述封装电极用于为所述弹性形变感测部件供电并检测电学量变化，同时将所述应力形变转化为电信号；所述封装电极包括铜箔4及碳纤维导线5。

本实施例中，所述导电层1用于保证所述弹性形变感测部件导电性良好稳定。所述Ecoflex纤维弹性基底2作为所述弹性形变感测部件的主要子部件，用于维持所述弹性形变感测部件的弹性及可拉伸性。所述Ecoflex封装薄膜3部署于导电层1和铜箔4外部表层，用于保护导电层1不被破坏，维持导电性能均匀良好。所述铜箔4部署于所述Ecoflex纤维弹性基底2两端及所述导电层1外部，用于固定所述碳纤维导线5与所述弹性形变感测部件的连接处；所述碳纤维导线5部署于所述铜箔4下，并与所述弹性形变感测部件的两端连接，用于作为连接导线给力传感器供电，并传导所产生的的变化的电信号。

所述封装电极用于为所述弹性形变感测部件供电并检测电学量变化，供电时产生的形变会使所述弹性形变感测部件导电性(电阻值)发生变化，同时检测供电两端电学量的变化，从而将所述应力形变转化为电信号。

本实施例中，所述封装电极部署于弹性形变感测部件两端，保证应力完全作用于感测部件。所述封装电极用于作为连接导线给力传感器供电并检测电学量变化，同时传导所产生的的变化的电信号。当所述弹性形变感测部件受到应力作用，导电性发生变化。如当恒电流供电时，该力传感器两端电压将会有明显变化，以将弹性形变感测部件产生的应力形变转化为电信号，通过检测变化的电信号测算应力大小。

进一步地，所述导电层1为碳纳米管CNTs。

进一步地，所述Ecoflex封装薄膜3为弹性薄膜。

进一步地，所述铜箔4为环状铜箔。

进一步地，所述封装电极包括多束所述碳纤维导线5。所述铜箔4在所述弹性形变感测部件与所述碳纤维导线5形成的贴合部分的覆盖宽度为2mm。

进一步地，所述所述导电层1外部还部署有环状铜箔。

力传感器封装后的结构如图2所示，弹性形变感测部件6感测应力形变，封装电极包括多束碳纤维导线8，环状铜箔7起到固定的作用。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种力传感器，其特征在于，包括：

弹性形变感测部件和封装电极；

弹性形变感测部件为条状，用于接收外部的水平拉力并产生应力形变；弹性形变感测部件包括导电层(1)、Ecoflex纤维弹性基底(2)、Ecoflex封装薄膜(3)；Ecoflex纤维弹性基底(2)基于所述水平拉力产生应力形变；封装电极的碳纤维导线(5)作为连接导线为所述弹性形变感测部件供电，并传导与所述应力形变对应的电信号；所述碳纤维导线(5)与所述Ecoflex纤维弹性基底(2)的表面形成贴合部分，铜箔(4)固定所述贴合部分；所述碳纤维导线(5)的未贴合的部分作为外部接头；所述导电层(1)包裹所述Ecoflex纤维弹性基底(2)、铜箔(4)及所述Ecoflex纤维弹性基底(2)对应的贴合部分；所述Ecoflex封装薄膜(3)部署于导电层(1)的外部；

封装电极用于为所述弹性形变感测部件供电，同时将所述应力形变转化为电信号；所述封装电极包括铜箔(4)及碳纤维导线(5)。

2.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于，所述封装电极的碳纤维导线(5)的长度大于所述弹性形变感测部件的长度，所述碳纤维导线(5)与所述Ecoflex纤维弹性基底(2)的表面形成贴合部分，所述贴合部分包括在上表面和/或下表面形成的上贴合部分和/或下贴合部分，上贴合部分及下贴合部分的长度均与所述弹性形变感测部件的长度相同，铜箔(4)固定所述贴合部分；所述导电层(1)为碳纳米管CNTs。

3.如权利要求1-2中任一项所述的力传感器，其特征在于，所述Ecoflex封装薄膜(3)为弹性薄膜。

4.如权利要求1-2中任一项所述的力传感器，其特征在于，所述铜箔(4)为环状铜箔。

5.如权利要求1-2中任一项所述的力传感器，其特征在于，所述铜箔(4)在所述弹性形变感测部件与所述碳纤维导线(5)形成的贴合部分的覆盖宽度为2mm。

6.如权利要求1-2中任一项所述的力传感器，其特征在于，所述导电层(1)外部还部署有环状铜箔。