DE3212660A1

DE3212660A1 - Druckwandler

Info

Publication number: DE3212660A1
Application number: DE19823212660
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Schewe; Otto Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-04-05
Filing date: 1982-04-05
Publication date: 1983-10-06

Description

Druckwandler
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckwandler mit mindestens einem flachen Piezokdrper und einer Matrix von Wandlerelementen, die in den Kreuzungspunkten von Zeilen- und Spaltenleitern gebildet sind.
Es ist eine Alarm- oder Sicherungsanlage bekannt mit einem Fußbodenbelag, der eine Detektormatte bildet, die eine Folie aus Polyvinylidenfluorid PVDF enthält und mit Metallauflagen versehen ist, die als Elektroden dienen.
Diese Baueinheit ist auf wenigstens einer Flachseite mit einem flexiblen Flächengebilde aus einem elektrisch isolierenden Elastomer, beispielsweise Schaumstoff, versehen. Eine Biegebeanspruchung des Elastomers bewirkt Zug- oder Druckspannungen in der Folie, die als elektrisches Signal an den Elektroden abgenommen werden können.
Dieses Signal ist Jedoch unabhängig vom Ort der Belastung auf der Detektormatte (deutsche Auslegeschrift 28 34 863).
Eine bekannte Ausführungsform eines Druckwandlers mit einer Matrix von Wandlerelementen, die in den Kreuzungspunkten von Zeilen- und Spaltenleitern gebildet sind, enthält zwei Folien aus Polyvinylidenfluorid PVDF, von denen eine mit den Zeilenleitern und die andere mit den Spaltenleitern versehen ist. Die beiden Folien sind getrennt durch eine elektrisch isolierende Zwischenlage.
Diese Sandwich-Anordnung ist auf ihren beiden Flachseiten Jeweils durch eine elektrisch leitende Schicht abgedeckt und kann außerdem an den beiden Flachseiten Jeweils noch mit einer Lochplatte versehen sein. Die zur Signalbildung erforderliche Piezoladung wird durch Druckeinwirkung und Verbiegen der Piezofolien erzeugt (PCT-Offenlegungsschrift WO 81/02223).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen bekannten Druckwandler mit einer Matrix von Wandlerelementen zu verbessern, insbesondere soll die Druckempfindlichkeit der Anordnung erhöht und die Herstellung vereinfacht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelost mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1, In dieser Ausfuhrungsform eines Druckwandlers bilden die Zeilen- und Spaltenelektroden zugleich sowohl die elektrischen Zuleitungen als auch die Elektroden fUr die Wandlerelemente. In einer besonderen AusSUhrungstorm des Druckwandlers können die Zeilen- und Spaltenleiter Jeweils aus parallel zueinander angeordneten, elektrisch leitenden Bereichen eines flachen Elastomers gebildet sein.
Ferner können für die Zeilen- und Spaltenelektroden Jeweils verschiedene Piezokdrper vorgesehen sein, die durch eine Zwischenlage aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer getrennt sind.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figur 1 ein AusfUhrungsbeispiel eines Druckwandlers nach der Erfindung als zerlegte Sandwich-Darstellung schematisch veranschaulicht ist. Figur 2 zeigt eine besondere Anordnung der Zeilen- oder Spaltenleiter. In Figur 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Druckwandlers dargestellt.
In der Ausfunrungsform nach Figur 1 ist ein flacher Piezokörper 2, vorzugsweise eine Folie mit einer Dicke von beispielsweise etwa 5 bis 100 /um, die vorzugsweise aus Polyvinylidenfluorid PVDF bestehen kann, an ihren beiden Flachseiten Jeweils mit einem Elastomer 4 bzw. 6 versehen, das beispielsweise aus Gummi oder Silikonkautschuk bestehen kann. Die Elastomere 4 und 6 bestehen aus elektrisch isolierendem Material, das parallel zueinander angeordnete elektrisch leitende Bereiche enthält. Die Elastomere 4 und 6 sind Jeweils auf einer Flachseite des Piezokörpers 2 derart angeordnet, daß die elektrisch leitenden Bereiche des Elastomers 4 auf der unteren Flachseite des Piezokörpers 2 Zeilenelektroden bilden, die in der Figur mit 8 bis 11 bezeichnet sind, und auf der oberen Flachseite durch die elektrisch leitenden Bereiche Spaltenelektroden 12 bis 15 gebildet werden. Die Zeilen- und Spaltenelektroden sind dann Jeweils durch eine elektrisch isolierende Zwischenlage voneinander getrennt.
Die Elastomere 4 und 6 werden dann mit dem Piezokörper 2 in der Form eines Sandwich aufeinandergelegt und zweckmäßig miteinander verbunden, beispielsweise verklebt.
Der Druckwandler kann dann zweckmäßig noch an den äußeren Flachseiten mit einer in der Figur nicht dargestellten Abdeckung aus elektrisch isolierendem Material versehen sein. Die Zeilenleiter 8 bis 11 und auch die Spaltenleiter 12 bis 15 werden Jeweils mit einem in der Figur nicht dargestellten elektrischen Anschlußleiter versehen. Sie dienen dann zugleich zur Signalableitung.
In der Ausführungsform nach Figur 1 bilden die Zeilenleiter und die Spaltenleiter Jeweils einen integrierten Teil der Elastomere. Der Piezokörper 2 kann auf seinen beiden Flachseiten aber Jeweils auch mit einzelnen parallel zueinander angeordneten streifenformigen Elektroden aus einem leitfähigen Elastomer versehen werden, die dann jeweils aus einem Stollen mit einer Dicke von beispielsweise etwa 0,5 bis 2 mm bestehen können und Jeweils durch einen Hohlraum voneinander getrennt sind. In dieser Ausführungsform wird die Anordnung auf der oberen und unteren Flachseite Jeweils mit einer Abdeckung aus elektrisch isolierendem Material versehen. Zum Herstellen dieser Ausfuhrungsform können die Zeilen- und Spaltenelektroden beispielsweise Jeweils an einer der Abdeckungen befestigt und dann auf den Piezokörper 2 aufgelegt und vorzugsweise mit diesem verbunden werden.
Die Elektroden können Jedoch auch in entsprechende Nuten der Elastomere 4 oder 6 eingebettet sein, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Die Tiefe H der in der Figur nicht näher bezeichneten Nuten wird dann zweckmäßig so gewählt, daß sie etwas geringer ist als die Dicke D der Zeilen- oder Spaltenleiter, die in der Figur mit 16 und 17 bezeichnet sind. Die Nuten imElastomer 18, das aus elektrisch isolierendem Material besteht und zugleich als Abdeckung dienen kann, können dann nach ihrer dem Piezokörper 2 zugewandten Öffnung zweckmäßig etwas verbreitert sein, wie es in der Figur angedeutet ist, damit die seitliche Ausdehnung der Spaltenleiter 16 und 17 bei Belastung nicht behindert wird.
In der AusSUhrungsform nach Figur 3 sind für die Zeilenelektroden 8 bis 11 und die Spaltenelektroden 12 bis 15 Jeweils getrennte Piezokörper 22 bzw. 23 vorgesehen, die durch eine Zwischenlage 24 aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer voneinander getrennt sind. In dieser Ausführungsform des Druckwandlers wird das elektrische Ubersprechen zwischen einander benachbarten Kreuzungs- punkten, die Jeweils ein Wandlerelement bilden, weitgehend vermieden. Zu diesem Zweck wird die Zwischenlage 24 vorzugsweise auf Nullpotential gelegt.
5 Patentansprtlche 3 Figuren

Claims

Patentansprüche 1 Druckwandler mit mindestens einem flachen Piezokörper (2; 22, 23) und einer Matrix von Wandlerelementen, die in den Kreuzungspunkten von Zeilenleitern (8 bis 11) und Spaltenleitern (12 bis 15) gebildet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zeilenleiter (8 bis i1) und die Spaltenleiter (12 bis 15) aus elektrisch leitfähigen Elastomeren bestehen.
2. Druckwandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Piezokdrper (2) an einer Flachseite mit einem Elastomer (4) versehen ist, das parallel zueinander angeordnete elektrisch leitende Bereiche enthält, welche die Zeilenelektroden (8 bis 11) bilden, daß an der anderen Flachseite ein in gleicher Weise gestaltetes Elastomer (6) derart angeordnet ist, daß seine leitenden Bereiche Spaltenleiter (12 bis 15) bilden.
3. Druckwandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zeilenleiter (8 bis 11) und die Spaltenleiter (12 bis 15) Jeweils in einer Ausnehmung eines flachen Elastomers (18) eingebettet sind.
4. Druckwandler nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei Piezokörper (22, 23) vorgesehen sind, von denen einer mit den Zeilenleitern (8 bis 11) und der andere mit den Spaltenleitern (12 bis 15) versehen ist und die durch eine Zwischenlage (24) aus einem elektrisch leitenden Elastomer getrennt sind.
5. Druckwandler nach Anspruch 4, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß diefi Zwischenlage (24) auf Nullpotential liegt.