CN220670773U - 柔性压力传感器及座椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器技术领域，公开了一种柔性压力传感器及座椅，其包括第一电极层、第二电极层、压感层和控制主板，所述第一电极层、所述压感层以及所述第二电极层依次层叠设置，并且所述第一电极层、所述第二电极层均与所述压感层电性连接；所述压感层用于产生电阻值信号，所述第一电极层和所述第二电极层用于传输所述电阻值信号，所述控制主板用于接收所述电阻值信号；所述第一电极层、所述压感层以及所述第二电极层均具有柔性。本实用新型的柔性压力传感器只在扩大其覆盖面积和增强其柔软性，应用于智能座椅上能够给用户提供良好的使用体验。

Description

柔性压力传感器及座椅

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种柔性压力传感器及座椅。

背景技术

压力传感器是传感器中较为常见的一种，其广泛应用于多个领域。压力传感器主要利用压电效应进行工作，能感受外部压力信号，并按照一定的规律将压力信号转换成输出的电信号。

相关技术中，在智能座椅中应用压力传感器，但是由于压力传感器的覆盖面积有限，受限于较弱的机械形变，很难精确地检测较小的压力变化，并且由于压力传感器不可弯折，使用时会产生异物感，导致智能座椅的体验较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柔性压力传感器及座椅，以解决压力传感器的覆盖面积有限，并且不可弯折，导致智能座椅的使用体验较差的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种柔性压力传感器，其包括第一电极层、第二电极层、压感层和控制主板，所述第一电极层、所述压感层以及所述第二电极层依次层叠设置，并且所述第一电极层、所述第二电极层均与所述压感层电性连接；所述压感层用于产生电阻值信号，所述第一电极层和所述第二电极层用于传输所述电阻值信号，所述控制主板用于接收所述电阻值信号；其中，所述第一电极层、所述压感层以及所述第二电极层均具有柔性。

本实用新型提供一种柔性压力传感器，其有益效果在于：

本实用新型的柔性压力传感器包括第一电极层、压感层以及第二电极层，第一电极层和第二电极层分别贴设于压感层的正反两面，使用时将柔性压力传感器铺设在智能座椅的座垫或靠背的表面，当用户坐上智能座椅，其身体贴合座垫或靠背，施加压力以使压感层产生电阻值信号，第一电极层和第二电极层将电阻值信号传输至控制主板，控制主板根据压力值的变化和分布情况对智能座椅的按摩部位作出调整。本实用新型的柔性压力传感器在压感层的正反两面均设置电极层，导电线路覆盖面更广，两面均可适用，检测压力的结果可以更加精确，并且传感器的柔软性较高，应用于智能座椅上能够给用户提供良好的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的柔性压力传感器的爆炸示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一电极层的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第二电极层的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的柔性压力传感器的另一个爆炸示意图；

图5为本实用新型实施例提供的控制主板与第一线路板的连接示意图；

图6为本实用新型实施例提供的柔性压力传感器的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的座椅的结构示意图。

图中标记：1、第一电极层；11、第一基体；12、第一电极；2、第二电极层；21、第二基体；22、第二电极；3、压感层；4、控制主板；5、第一线路板；51、第一电极片；6、第二线路板；61、第二电极片；7、座垫；8、靠背；100、柔性压力传感器；200、座椅。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，应当说明的是，本实用新型中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置和元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

压力传感器是一种感受施加在其表面压力大小的电子元件，其通过感受外部按压、撞击或敲击力度的大小，将采集到的压力数据应用于产品的二次开发，比如用于机械臂或者工业机器人及其末端执行器上，或者是轮式移动机器人、腿足式机器人、防撞墙、乐器踏板、智能拳击手套和智能拳靶等智能运动器材。

相关技术中，随着压力传感器更新迭代，智能座椅对压力传感器有更高的要求，目前使用在按摩座椅上的压力传感器普遍有以下缺点:刚性不可弯折；体积和厚度大、硬度高；安装在座椅上有异物感；感应覆盖面积有限等等。

有鉴于此，如图1所示，本实用新型实施例提供一种柔性压力传感器100，包括第一电极层1、第二电极层2、压感层3和控制主板4，第一电极层1、压感层3以及第二电极层2依次层叠设置，并且第一电极层1和第二电极层2均与压感层3电性连接，压感层3用于产生电阻值信号，第一电极层1和第二电极层2用于传输电阻值信号，控制主板4用于接收电阻值信号；其中，第一电极层1、压感层3以及第二电极层2均具有柔性。

基于上述技术方案，本实施例的柔性压力传感器包括第一电极层1、压感层3以及第二电极层2，第一电极层1和第二电极层2分别贴设于压感层3的正反两面，使用时将柔性压力传感器铺设在智能座椅的座垫或靠背的表面，当用户坐上智能座椅，其身体贴合座垫或靠背，施加压力以使压感层3产生电阻值信号，第一电极层1和第二电极层2将电阻值信号传输至控制主板4，控制主板4根据压力值的变化和分布情况对智能座椅的按摩部位作出调整。

示例性地，第一电极层1、第二电极层2采用普通的柔软布料制成，比如以布料为基底设置导电线路，从而形成电极层；压感层3采用压阻膜或电阻薄膜。其中，电阻薄膜是通过诸如真空蒸发、磁控溅射等工艺方法，将具有一定电阻率的材料沉积在绝缘基体上，形成具有一定厚度的导电膜层，如碳膜、金属膜(NiCr、TaN2、SiCr等)、金属氧化膜等。本实施例的压感层3可以感受施加在其表面压力大小，并以电阻值信号形式向外传输。

需要说明的是，如果只在压感层3的一面单独设置一层的电极层，其实也可以实现检测压力的功能，但是由于导电线路覆盖面不够全，检测结果不够精确。本实施例在压感层3的正反两面均设置电极层，其导电线路覆盖面更广，而且两面均可适用，检测压力的结果可以更加精确。

作为一种实施方式，第一电极层1包括第一基体11和多个第一电极12，多个第一电极12间隔排列于第一基体11；第二电极层2包括第二基体21和多个第二电极22，多个第二电极22间隔排列于第二基体21，并且第二电极22的延伸方向与第一电极12的延伸方向交叉；第一电极12和第二电极22分别连接压感层3的两面，并与压感层3电性连接，压感层3产生的电阻值信号通过第一电极12和第二电极22传输。

具体地，如图2和图3所示，第一电极层1的导电线路与第二电极层2的导电线路交叉，将第一电极层1和第二电极层2贴合压感层3的正反两面，以使第一电极12和第二电极22均与压感层3形成电性连接，由于多个第二电极22与多个第一电极12交叉布置，使得导电线路几乎覆盖压感层3全部表面，压感层3可以感受施加在表面每处地方的压力大小，并以电阻值信号形式向外传输，从而提高检测压力的精确度。

作为一种实施方式，第一电极12和第二电极22包括导电布或/和导电丝。

示例性地，第一基体11和第二基体21均采用布料作为基底，第一电极12和第二电极22采用导电布作为导电线路，长条形的导电布贴合在布料上进行固定，以使第一电极层1和第二电极层2具有柔性特质，将其应用于智能座椅的座垫和靠背，可以在检测压力的同时提高智能座椅的舒适度。当然，在实际应用中，第一电极12和第二电极22不局限于导电布和导电丝的形式，还可以采用其他具有柔性特质的导电材料来代替。

作为一种实施方式，第一电极12与第一基体11一体成型，第二电极22与第二基体21一体成型。

应该说明的是，为了提高安装便利和生产效率，在实际生产中，导电布可以通过热熔胶贴合在布料上，以实现电极与基体的一体成型。当然，不局限于热熔胶的工艺方式，还可以采用缝纫线固定，或者双面胶固定，能够保证第一电极层1和第二电极层2的柔软性即可。

作为一种实施方式，如图4和图6所示，所述柔性压力传感器100还包括第一线路板5和第二线路板6，第一线路板5的一端与第一电极层1电性连接，第一线路板5的另一端与控制主板4电性连接；第二线路板6的一端与第二电极层2电性连接，第二线路板6的另一端与控制主板4电性连接。

一般来说，控制主板4采用硬质电路板(PCB)，为了避免其硬质结构对柔性压力传感器的柔软特性造成影响，本实施例将控制主板4与第一电极层1和第二电极层2间隔开设置。但是为了保证控制主板4与第一电极层1和第二电极层2的电性连接，本实施例采用第一线路板5和第二线路板6分别与控制主板4连接。

作为一种实施方式，第一线路板5和第二线路板6均为柔性电路板，柔性电路板简称FPC，FPC不仅是可以挠曲的线路板，同时它也是连成立体线路结构的重要设计方式，这种结构搭配其他电子产品设计，可以构建出各式各样不同的应用。相关技术中，FPC主要应用在需要重复挠曲及一些小部件的连接，比如在本实施例中，第一线路板5和第二线路板6应用于智能座椅时，分别与第一电极层1和第二电极层2连接，以形成整体柔软的薄膜结构，即使经常因为受压产生变形，第一电路板5和第二电路板11的导电性能也不会受到影响。

作为一种实施方式，如图4和图5所示，第一线路板5设有多个间隔排列的第一电极片51，各第一电极片51与各第一电极12一一对应连接，以实现第一线路板5与第一电极层1的电性连接；第二线路板6设有多个间隔排列的第二电极片61，各第二电极片61与各第二电极22一一对应连接，以实现第二线路板6与第二电极层2的电性连接。

如图5所示，以第一线路板5为例进行说明。在本实施例中，第一线路板5以薄膜作为基底，薄膜上丝印银浆线作为导电线路，第一电极12采用导电布，然后通过第一电极片51实现银浆线与导电布的电性连接。

作为一种实施方式，第一电极片51与第一电极12通过导电胶或/和缝纫线连接，第二电极片61第二电极22通过导电胶或/和缝纫线连接。

本实施例以第一线路板5为例进行说明，在实际生产时，先通过导电胶将第一电极12与第一电极片51连接固定，但是如果只用导电胶，其粘性不足以应对第一线路板5受压产生变形的场景，可能会因为使用时间长而导致脱胶，导致电性连接不可靠，所以本实施例在此基础上再增加一层物理连接，具体而言，通过缝纫工艺，用缝纫线将第一电极12与第一电极片51进一步地连接固定，既能提高第一电极12与第一电极片51的连接稳定，同时能够保持整体结构的柔软性。

作为一种实施方式，第一电极层1、第二电极层2与压感层3通过双面胶连接。

具体地，第一电极层1、第二电极层2除了分别设置第一电极12、第二电极22，还保留了一部分空白区域，该空白区域用于贴设双面胶，以使第一电极层1、第二电极层2与压感层3连接固定，使用双面胶也能够保持整体结构的柔软性。

另一方面，如图7所示，本实用新型实施例还提供了一种座椅200，所述座椅200包括座垫7和靠背8，座垫7和靠背8均设有柔性压力传感器100。

具体地，将柔性压力传感器100设计成与座垫7、靠背8能够相贴合的形状，并能够覆盖座垫7、靠背8的面积区域，当用户使用该座椅200时，其身体贴合座垫7或靠背8的柔性压力传感器100，施加压力以使柔性压力传感器100检测到压力，座椅200根据压力分布情况提供相应的控制程序，比如按摩服务。需要说明的是，本实施例的座椅200不仅在座垫7、靠背8两处采用柔性压力传感器100，还在腿托、扶手等区域铺设柔性压力传感器100，扩大压力感应的覆盖面极，并且由于柔软性好，舒适度高，从而能够给用户提供良好的使用体验。

应当理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括第一电极层、第二电极层、压感层和控制主板，所述第一电极层、所述压感层以及所述第二电极层依次层叠设置，并且所述第一电极层、所述第二电极层均与所述压感层电性连接；所述压感层用于产生电阻值信号，所述第一电极层和所述第二电极层用于传输所述电阻值信号，所述控制主板用于接收所述电阻值信号；其中，所述第一电极层、所述压感层以及所述第二电极层均具有柔性。

2.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一电极层包括第一基体和多个第一电极，多个所述第一电极间隔排列于所述第一基体；

所述第二电极层包括第二基体和多个第二电极，多个所述第二电极间隔排列于所述第二基体，并且所述第二电极的延伸方向与所述第一电极的延伸方向交叉；

所述第一电极和所述第二电极分别连接所述压感层的两面，并与所述压感层电性连接，所述压感层产生的所述电阻值信号通过所述第一电极和所述第二电极传输。

3.根据权利要求2所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极包括导电布或/和导电丝。

4.根据权利要求2所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一电极与所述第一基体一体成型，所述第二电极与所述第二基体一体成型。

5.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，还包括第一线路板和第二线路板，所述第一线路板的一端与所述第一电极层电性连接，所述第一线路板的另一端与所述控制主板电性连接；所述第二线路板的一端与所述第二电极层电性连接，所述第二线路板的另一端与所述控制主板电性连接。

6.根据权利要求5所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一线路板和所述第二线路板均为柔性电路板。

7.根据权利要求5所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一线路板设有多个间隔排列的第一电极片，各所述第一电极片与各所述第一电极一一对应连接，以实现所述第一线路板与所述第一电极层的电性连接；

所述第二线路板设有多个间隔排列的第二电极片，各所述第二电极片与各所述第二电极一一对应连接，以实现所述第二线路板与所述第二电极层的电性连接。

8.根据权利要求7所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一电极片与所述第一电极通过导电胶或/和缝纫线连接，所述第二电极片所述第二电极通过导电胶或/和缝纫线连接。

9.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述第一电极层、所述第二电极层与所述压感层通过双面胶连接。

10.一种座椅，其特征在于，所述座椅包括座垫和靠背，所述座垫和所述靠背均设有如权利要求1至9中任一项所述的柔性压力传感器。