DE102005055842A1 - Drucksensor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksensor mit streifen- oder filamentartigen Elementen (10; 31-33), die jeweils einen Schichtaufbau mit leitfähigen (12, 32) und mit elektrisch auf Druck reagierenden (11, 33, 51) Schichten aufweisen. Der Drucksensor ist zu textilen Verarbeitungsvorgängen kompatibel und läßt sich beispielsweise als Stehfaden in elastische Gestricke oder Gewirke einbringen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Sensor insbesondere zur Verwendung in druckempfindlichen Textilien.
  • Ein Beispiel für ein druckempfindliches Textilerzeugnis ist ein Strumpf zur Messung der Druckbelastung am Fuß eines Menschen nach DE 0000 103 14 211 A1 . Solche Messungen werden u.a. zur Anpassung von Schuhen bei Diabetikern durchgeführt, bei denen Druckspitzen zu Gewebeschäden führen würden.
  • CA 02278246 (Peratech) offenbart ein gefülltes Elastomer. Das Füllmaterial bewirkt einen druckabhängigen elektrischen Widerstand über dem ansonsten isolierenden Material (Quanten-Tunnel-Effekt). Das Dokument betrifft keine einkomponentigen Polymersysteme, die diesen Effekt intrinsisch zeigen würden.
    •
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drucksensor zu schaffen, der zu textilen Verarbeitungsvorgängen kompatibel ist.
  • Vorzugsweise gelten folgende Anforderung an den Sensor:
    • • Volumen: kleiner als 10 × 10 mm Fläche, 1 mm Dicke,
    • • Arbeitsbereich: Flächendruck 0 bis 10 kg/cm2,
    • • umweltstabil bei: 0°–50°, 30%-90% rel. Feuchte,
    • • flexibel verformbar,
    • • Kompatibilität mit textilen Verarbeitungen in elastischem Gestrick oder Gewirk.
  • Die Erfindung ist in Patentanspruch 1 angegeben.
  • Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Darin zeigt:
  • 1 einen Querschnitt durch einen Sensor,
  • 2 eine Aufsicht auf ein Gestrick mit einem Sensor nach 1,
  • 3 Filamente,
  • 4 einen Sensor aus Filamenten nach 3,
  • 5 einen weiteren Sensor aus Filamenten.
  • Ausführungsbeispiel 1, als Stehfaden in Textilien eingearbeiteter Folienfeinschnitt:
  • Bekannt sind drucksensible Folien, die auf elektrostatisch orientierten Polymeren basieren. Diese Folien zeigen einen piezoelektroschen Effekt bei Belastung (piezoaktive Folien). Üblicherweise kontaktiert man Ober- und Unterseite, um den anliegenden Druck zu messen. Wird eine solche Folie nun in feine Streifen geschnitten (Folienfeinschnitt), die gemäß 1 zueinander montiert werden, so kann ein solcher Streifen gemäß 2 in ein Gestrick eingearbeitet werden.
  • 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Folienfeinschnitt 10 mit einer piezoaktiven Folie 11, einer elektrisch leitenden Folie als Seele 12 und Aussenelektroden 13.
  • 2 zeigt gestrickte Bereiche 21, die nichtleitend sind. Gestrickte Bereiche 22 sind aufgrund leitfähiger Fäden leitend. Zwischen der Seele 12 des als Stehfaden eingearbeiteten Folienfeinschnitts 10 und einem elektrisch leitenden Bereich 22 kann am Meßgerät 23 ein druckabhängiges Signal gemessen werden. Der Stehfaden 10 ist vom Gestrick 21, 22 völlig umschlossen.
  • Ausführungsbeispiel 2:
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist in 3 und 4 dargestellt und basiert auf einer Polymerfaser 31, die zunächst versilbert 32 und anschliessend von einem schlecht leitenden Polymer 33 umgeben wird. Die Beschichtung 32, 33 kann z.B. über ein Tauchverfahren hergestellt werden. Als Polymer kommt u.a. Polyanilin in Frage.
  • Liegen zwei dieser Filmante gekreuzt übereinander (4), so wird die elastische Zwischenschicht 33, 33 unter Druck komprimiert. Der verminderte Abstand zwischen den leitenden Fäden 32 führt zu einem geringeren elektrischen Widerstand.
  • Das Textil wird mit diesen Sensorfilamenten als Strickware abwechselnd mit Sensor-Zonen (mit Sensorfilamenten) und mit passiven Zwischenzonen (ohne Sensorfilamenten) aufgebaut und ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel mit Stehfäden (leitfähigen Fäden oder Sensorfilamenten, die die Sensor-Zonen schneiden) ausgestattet. Über eine Messung des elektrischen Widerstands zwischen den Stehfäden und den umgebenden Sensor-Zonen kann der Flächendruck an jedem Kreuzungspunkt gemessen werden.
  • Ausführungsbeispiel 3:
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist in 5 gezeigt und mit dem vorhergehenden vergleichbar. Ein Unterschied besteht jedoch darin, dass die sensorische Funktion über ein Stück einer zwischen leitfähigen Stehfäden und umgebenden Sensor-Zonen eingearbeiteten Elastomer-Folie 51 anstelle der Beschichtung 33 erzeugt wird. Die Folie 51 kann deutlich dicker sein als die Beschichtung 33.
  • Die Folie 51 ist elastisch kompressibel und zeigt einen flächendruckabhängigen elektrischen Widerstand. Als elastisches Material kommt z.B. Silikon in Frage, das mit Russpartikeln gefüllt ist.

Claims (1)

  1. Drucksensor, mit streifen- oder filamentartigen Elementen (10; 31–33), die jeweils einen Schichtaufbau mit leitfähigen (12, 32) und/oder mit elektrisch auf Druck reagierenden (11, 33, 51) Schichten aufweisen.
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