DE3836712A1 - Highly flexible large-area sensor mat - Google Patents

Highly flexible large-area sensor mat

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Volker Dipl Chem Genrich
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    • H03K17/967Switches controlled by moving an element forming part of the switch having a plurality of control members, e.g. keyboard

Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft eine dünne, großflächige und hochflexible Sensormatte, die mit leitfähigen Elementen durchsetzt ist. The invention relates to a thin, large area and highly flexible sensor mat which is laced with conductive elements. Die sensorische Funktion der Matte entsteht durch die Auswertung elektrischer Eigenschaften (Widerstand bzw. Leitfähigkeit, Kapazität, Impedanz, Resonanzfrequenz) an den in der Fläche verteilten Leitelementen (Elektroden). The sensory function of the mat is produced by the evaluation of electrical characteristics (resistance or conductivity, capacitance, impedance, resonant frequency) to the distributed in the surface guiding elements (electrodes).

Die erfindungsgemäße Sensormatte kann beispielsweise als kontaktsensibler Schutzbelag (Flächengebilde) im Arbeitsschutz (Maschinenschutz) eingesetzt werden. The sensor mat according to the invention can be used for example as contact sensitive protective coating (sheet) in the work protection (equipment protection). Ähnliche Anwendungsmöglichkeiten sind in der Objektsicherung oder bei der Erfassung (Auszählung) von Personen- oder Fahrzeugbewegungen gegeben. Similar applications are possible to persons or vehicle movements in the object fuse or in the detection (count). Darüber hinaus kann die Konstruktion auch als feuchtigkeitssensibles Element im Sinne eines großflächigen Leckdetektors zur Überwachung von Anlagen, Rohrleitungen oder Maschinen herangezogen werden. In addition, the construction can also be used as a moisture-sensitive element in the sense of a large-scale leak detector for monitoring equipment, pipes or machines. Auch im medizinischen Bereich können entsprechende Sensormatten in steriler Ausführung als Einmal-Artikel eingesetzt werden, beispielsweise in Verbindung mit Geräten zur Überwachung auf Inkontinenz (Bettnässen). Also in the medical field corresponding sensor mats in sterile versions can be used as one-time items, for example in connection with devices to monitor for incontinence (bedwetting).

Vom Prinzip her sind derartige Sensormatten und zugehörige Auswerteschaltungen bekannt. In principle, such sensor mats and associated evaluation circuits are known. Gegenstand dieser Erfindung ist eine besonders vorteilhafte Variante im Aufbau der Sensormatte. This invention relates to a particularly advantageous variant of the structure of the sensor mat. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion betreffen einerseits die elektrischen Eigenschaften der Sensormatte und andererseits die zur Herstellung angewendete Fertigungstechnik. The advantages of the construction according to the invention relate on the one hand, the electrical properties of the sensor mat and the other hand used to prepare manufacturing technology. Auf diese Weise können neue Anwendungsgebiete für die Sensormatten erschlossen werden. In this way, new applications for the sensor mats can be tapped.

Der prinzipielle Aufbau der hier zur Diskussion stehenden Sensormatten ist in Fig. 1 dargestellt. The basic structure of the discussion here, for sensor mats is shown in FIG. 1. Die Punkte [A] und [B] sind Kontaktstellen zum Anschluß der Sensormatte an eine zugehörige Auswerte-Elektronik (Monitor). The points [A] and [B] are contact points for connecting the sensor mat to an associated evaluation electronics (monitor). Zwischen diesen beiden Kontaktstellen werden die elektrischen Eigenschaften der Sensormatte ausgewertet. Between these two points of contact, the electrical properties of the sensor mat are evaluated. Von den Kontaktstellen [A] und [B] führt zunächst je ein zugehöriger Längsleiter 1 bzw. 6 als Sammelschiene zu den in großer Zahl vorhandenen Querleitern 2 bzw. 5 . Of the contact points [A] and [B] initially each an associated longitudinal conductors 1 and 6, provided as bus bar to the existing large numbers of transverse conductors 2 and 5 respectively. Die Querleiter müssen (elektrisch) wechselweise mit den Kontaktstellen [A] und [B] verbunden sein, so daß sich innerhalb der Sensormatte das folgende Kontaktierungsschema wiederholt: Querleiter 2 zu Kontaktstelle [A] und Querleiter 5 zu Kontaktstelle [B] . The transverse conductors have (electric) to be alternately connected to the contact points [A] and [B], so that repeated within the sensor mat, the following Kontaktierungsschema: cross head 2 to contact point [A] and transverse conductor 5 to contact point [B]. Als sensorisch aktive Fläche ist hier das eingerahmte Areal 7 anzusehen, also nur diejenige Fläche, in der die Querleiter 2 und 5 kammförmig ineinander greifen. As sensory active area the framed area should be considered 7 here, so only the one area in which the cross-conductor 2 and 5 comb mesh.

Bei einer Reihe von Anwendungen ist es wünschenswert, die sensorisch wirksame Fläche 7 einer Sensormatte sehr groß zu gestalten, dh sie möglichst auf mehrere Quadratmeter auszudehnen. In a number of applications it is desirable to make the sensorially active surface 7 of a sensor mat very large, that is, they extend over several square as possible. In der Praxis sind hier jedoch bestimmte (physikalische) Grenzen gesetzt. In practice, however, certain (physical) limits here. Die erreichbare Maximalgröße hängt insbesondere mit verschiedenen konstruktiven Details der Matte zusammen. The achievable maximum size depends in particular along with various structural details of the mat. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, die begrenzenden Faktoren zu definieren und ggf. zu überwinden. It is therefore crucial to define the limiting factors and overcome, if necessary.

Zur Verdeutlichung dieser Phänomene soll nun in einem Modellbeispiel an einer punktförmigen Einwirkungsstelle 8 ein zu erkennendes Ereignis (Berührung, Leck) auf eine großflächige Sensormatte einwirken. To illustrate this phenomena an event to be recognized (contact leak) will now act on a large-area sensor mat in a model example at a point-like impact site. 8 Anhand von Fig. 1 ist zu erkennen, daß der meßtechnisch zugängliche Effekt - der primär an der mit Bezugszeichen 8 gekennzeichneten Stelle entsteht - über einen langen Leitungspfad mit den Kontaktstellen [A] und [B] in Verbindung steht. . On the basis of Figure 1 it can be seen that the effect of measurement technology accessible - originates primarily at the point marked with reference numeral 8 place - is connected by a long cable path with the contact points [A] and [B]. Im vorliegenden Fall bedeutet das, daß der von [A] ausgehende Meßstrom innerhalb der Sensormatte zunächst über den Längsleiter 1 , die Verbindungsstelle 3 und einen der Querleiter 2 fließen muß, bevor er die Einwirkungsstelle 8 erreicht. In the present case this means that the outgoing of [A] measuring current must flow within the sensor mat on the first longitudinal conductor 1, the joint 3, and a cross head 2, before it reaches the impact site. 8 Von dort muß der Strom wieder über einen der gegenüberliegenden Querleiter 5 , die Verbindungsstelle 4 und den Längsleiter 6 zur zweiten Kontaktstelle [B] fließen. From there, the current must flow back over one of the opposite transverse conductor 5, the connecting point 4 and the longitudinal conductors 6 to the second contact point [B].

In einer dünnen, hochflexiblen Sensormatte kommen typischerweise relativ geringe Leiterquerschnitte in einer feingliedrigen Anordnung zum Einsatz. In a thin, highly flexible sensor mat typically relatively small conductor cross-sections are used in a delicate arrangement for use. Dies bedeutet dann, daß schon die Leitelemente einer großflächigen Matte für sich allein einen nennenswerten elektrischen Widerstand aufweisen. This then means that the guide elements have a large area mat only have a significant electrical resistance of its own. Dieser Widerstandsanteil bringt in der Praxis eine Reihe von Problemen mit sich. This resistance component brings in practice a number of problems. Der Widerstand der Leitelemente muß daher in jedem Fall berücksichtigt, dh elektronisch kompensiert oder (besser) durch eine günstige Auslegung der Leitelemente auf einem sehr niedrigen Niveau gehalten werden. The resistance of the conducting elements must therefore be taken into account in each case, that is electronically compensated, or (better) are held by a favorable construction of the guide elements at a very low level.

Fig. 2 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild einer räumlich ausgedehnten Sensormatte. Fig. 2 shows the electrical equivalent circuit diagram of a spatially extended sensing mat. Die durch die verschiedenen Leitelemente und die zugehörigen Verbindungsstellen hervorgerufenen Leitungs- und Übergangswiderstände sind hier durch die beiden Serienwiderstände Rs symbolisiert. The induced by the different guide elements and the associated connection points line and contact resistances are symbolized by the two series resistors Rs. Neben diesen leitungsbedingten Serienwiderständen treten bei großflächigen Gebilden in der Praxis auch nennenswerte Parallelwiderstände Rp auf, die von dem Isolationswert des jeweiligen Trägermaterials (Gewebe etc.) und ggf. auch noch von der relativen Luftfeuchte abhängen. In addition to these circuit-related series resistors also appreciable parallel resistances of the insulation value of the respective carrier material (fabric, etc.) occur in large sheet-like structures, in practice, Rp, and possibly also dependent on the relative humidity.

Bei einer Auswertung mit Wechselstrom sind darüber hinaus auch die zwischen den Leiterstrukturen entstehenden Parasitär-Kapazitäten Cp zu berücksichtigen. In an evaluation on AC also produced between the conductor structures parasitic capacitances Cp must be considered beyond. Der Einsatz von Wechselstrom ist beispielsweise bei der Detektion von Flüssigkeiten notwendig, um elektrolytische Polarisationseffekte an den Elektroden auszuschalten. The use of alternating current is necessary, for example in the detection of liquids in order to eliminate electrolytic polarization effects at the electrodes.

Anhand des Ersatzschaltbildes von Fig. 2 wird erkennbar, daß eine lokale Einwirkung 8 auf die Sensormatte - gekennzeichnet als elektrische Veränderung Rx, Ry, Cz - nur dann mit ausreichender Sicherheit an den Kontaktstellen [A] und [B] erkannt werden kann, wenn die mit der Einwirkung verbundene Veränderung der elektrischen Werte in einem günstigen Verhältnis zu den ohnehin schon vorhandenen Serienwiderständen Rs , dem Parallelwiderstand Rp und der parasitären Kapazität Cp steht. . On the basis of the equivalent circuit of Figure 2 is seen that a local action 8 on the sensor mat - marked as electrical change Rx, Ry, Cz - can only be detected with sufficient reliability at the contact points [A] and [B], when the with the action associated change in electrical properties in a favorable ratio to the already existing series resistors Rs, is the parallel resistance Rp and the parasitic capacitance Cp.

Die hier zu erhebenden Anforderungen in Bezug auf Rs, Rp und Cp können bei räumlich kleinen Sensormatten (wenige dm²) in der Regel noch problemlos erfüllt werden. The here to be collected requirements relating to Rs, Rp and Cp can (a few dm) are still met usually trouble with spatially small sensor mats. Wenn jedoch eine große räumliche Ausdehnung der Sensormatte angestrebt wird, dann können die genannten Arbeitsbedingungen nur mit Hilfe besonderer Techniken erreicht werden. However, when a large spatial extent of the sensor mat is desired, then the working conditions mentioned can be achieved only by using special techniques. Bei der Auswahl der Fertigungstechniken ist auch zu berücksichtigen, daß die industrielle Herstellung großflächiger Sensormatten nur mit einfachen, dh kostenoptimierten Verfahren wirtschaftlich interessant sein kann. In the selection of production technologies should also be noted that the industrial production of large-area sensor mats may be economically attractive only with simple, that is cost-effective method.

Die flächenhafte Verarbeitung leitfähiger Elemente mit dem Ziel, sensorisch nutzbare Flächen zu erhalten, ist vom Prinzip her bekannt. The planar conductive processing elements with the aim of preserving sensory useable space, is known in principle. Beispielsweise lassen sich die Strukturen nach Fig. 1 (bei Anwendung von Leitpasten) im Siebdruckverfahren herstellen. For example, the structures of FIG. 1 (when using conducting pastes) can be produced by screen printing. Aber selbst beim Einsatz von (teuren) mit Edelmetall gefüllten Siebdruckpasten enstehen bei großen Matten in der Regel schon unzulässig hohe Serienwiderstände. But even filled in the use of (expensive) with precious metal screen printing pastes incur already unacceptably high series resistances at large mats in general. Weiterhin zeigt sich, daß die im Siebdruckverfahren aufgebrachten Leiterstrukturen bereits bei geringer mechanischer Beanspruchung (Knittern) zahlreiche Unterbrechungen bekommen. A second observation is that the applied by screen printing conductor structures received numerous interruptions even with low mechanical stress (wrinkling).

Eine andere Fertigungstechnik könnte beispielsweise darin bestehen, eine textile Struktur mit leitfähigen Elementen im Webverfahren herzustellen. Another manufacturing technique could for example be to prepare a textile structure with conductive elements in the weaving process. Mit der klassischen Webtechnik lassen sich jedoch entweder nur Längs- oder nur Querleiter einarbeiten (vergl. Fig. 1). With the classic weaving technique, however, either longitudinal or transverse conductors only (Figure 1 comp..) Can be incorporated. Bisher wurde keine großtechnisch praktikable Lösung angegeben, die es ermöglicht, die parallel eingezogenen Fäden (wechselweise im Sinne einer Kammstruktur) zu kontaktieren. So far, no industrially viable solution has been specified, which allows it to contact the retracted parallel yarns (alternately in the sense of a comb structure). Jede nachträglich erzeugte Verbindungsstelle müßte dann auch unter dem Aspekt der Qualitätssicherung als eine Schwachstelle angesehen werden. Each joint subsequently generated would then also be considered under the aspect of quality assurance as a weak point. Bei einem Webverfahren wäre daher sorgfältig zu testen, welche Zuverlässigkeit von einer solchen Sensormatte unter realen Einsatzbedingungen erwartet werden kann. In a weaving process would be to test thoroughly the reliability can be expected from such a sensor mat under real operating conditions.

Als eine aufwendige Lösung wäre das Aufnähen leitfähiger Elemente denkbar. As an expensive solution, the sewing conductive elements could be considered. Allerdings ist diese Technik - auch bei Einsatz automatisch gesteuerter Industrie-Nähmaschinen - sehr zeitintensiv, da die gesamte Strecke aller Leitelemente vom Nähkopf abgefahren werden muß. However, this technique is - even with the use of automatically controlled industrial sewing machines - very time-consuming because the entire route of all guide elements must be executed from the sewing head. Diese Strecke liegt üblicherweise in der Größenordnung von mehr als 100 Metern je Quadratmeter Sensorfläche. This route is usually in the order of more than 100 meters per square meter sensor surface. Nähtechniken sind daher nur bedingt zu industriellen Herstellung großflächiger Sensormatten geeignet. Sewing techniques are therefore only suitable for industrial production of large sensor mats.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dünne, großflächige und hochflexible Sensormatte zu schaffen, deren Leitelemente dauerhaft, zuverlässig und mit geringem elektrischen Widerstand nach dem Kamm-Schema von Fig. 1 kontaktieren. The invention has for its object to provide a thin, large area and highly flexible sensor mat whose vanes durable, reliable and contact with low electrical resistance after the comb scheme Fig. 1. Das Konstruktionsprinzip soll den Einsatz effizienter und kostengünstiger Fertigungstechniken erlauben. The design principle is to allow the use of efficient and cost-effective manufacturing techniques. Es soll insbesondere für eine Endlos-Fertigung am laufenden Band geeignet sein. It should be particularly suitable for a continuous production churning.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sensormatte in einem Schichtaufbau gefertigt wird. The object is inventively achieved in that the sensor mat is made in a layer structure. Im Inneren des Schichtaufbaus befindet sich eine flächenhafte Anordnung von elektrisch leitfähigen Elementen (Drähten, Folien, Fasern). In the interior of the layered structure is a two-dimensional array of electrically conductive elements (wires, sheets, fibers). Diese Leitelemente dienen als Meßelektroden. These guide elements serve as measuring electrodes. Als Träger- bzw. Deckmaterial können preiswerte, nichtleitfähige Deckschichten (Gewebe, Vlies, Filz, Pappe, Papier, Folie) in Form von Rollenware eingesetzt werden. The carrier or cover material inexpensive, non-conductive outer layers may be used in the form of roll material (fabric, fleece, felt, cardboard, paper, foil).

Die flächenhafte Anordnung von elektrischen Leitern (Meßelektroden) wird im Wesentlichen von einer Schar dünner, parallel aufgespannter Leitelemente (Drähte, Litzen, Folienstreifen, Fasern oder Fäden) gebildet. The dimensional arrangement of electrical conductors (measurement electrodes) is substantially of a band of thin, formed parallel spanned guide elements (wires, strands, strips of film, fibers, or filaments). In einer Endlos-Fertigung beispielsweise würde die Laufrichtung dieser Leiterschar zugleich die Laufrichtung der Maschine darstellen. In a continuous manufacturing for example, the direction of these conductors flock would also constitute the running direction of the machine.

Ein praktisches Problem ist nun die wechselweise Kontaktierung der Leiterschar nach dem in Fig. 1 wiedergegebenen Schema. A practical problem is the alternate contact with the conductor flock to the model shown in Fig. 1 scheme. Fig. 3 zeigt, auf welche Weise die (hier längslaufenden) Querleiter 2 bzw. 5 nach dem erfindungsgemäßen Prinzip kontaktiert werden können: Zur Kontaktierung werden bandförmige Kontaktleisten 10 eingesetzt, die hier die Funktion der Längsleiter 1 und 6 von Fig. 1 übernehmen. Fig. 3 shows how the (longitudinal here) cross-conductors can be 2 or 5 contacted by the inventive principle: For contacting strip-shaped contact strips 10 are used, which take over the function of the longitudinal conductors 1 and 6 of Figure 1 here..

Die Kontaktleisten 10 bestehen aus einem Isolierstoff-Trägerband, auf welchem beidseitig eine leitfähige Struktur als Kontaktband aufkaschiert ist. The contact strips 10 are made of an insulating material carrier tape on which a conductive pattern as the contact band on both sides is laminated. Eine wechselweise Kontaktierung der Querleiter 2 bzw. 5 wird nun dadurch erreicht, daß die Querleiter abwechselnd oberhalb und unterhalb der Kontaktleiste 10 verlaufen. An alternate contact of the transverse conductors 2 and 5 is now achieved in that the cross-conductor alternately above and below the contact strip extending 10th Auf diese Weise verbindet das obenliegende Kontaktband alle mit dem Bezugszeichen 2 versehenen Querleiter und stellt damit die Verbindung der Querleiter 2 zur Kontaktstelle [A] her. In this way, the overhead contact strip connects all provided with the reference numeral 2 cross-conductors, and thus represents the connection of the transverse conductors 2 to the contact point [A] here. In analoger Weise werden auf dem rückseitigen Kontaktband alle mit dem Bezugszeichen 5 versehenen Querleiter erfaßt und mit der auf der Rückseite der Kontaktleiste 10 gelegenen Kontaktstelle [B] verbunden. In an analogous way, all the cross-conductor is provided with the reference numeral 5 are detected on the back contact strip and connected to the located on the rear side of the contact strip 10 contact point [B].

Die vorstehend beschriebene Anordnung von Leitern ist ein vollständiges Abbild des kammförmig ineinandergreifenden Elektroden-Musters nach dem Schema von Fig. 1. Fertige Sensormatten können nun sehr einfach dadurch hergestellt werden, daß die aufgespannte Elektroden-Anordnung zusammen mit den zugehörigen Kontaktleisten 10 zwischen zwei Deckschichten aus Gewebe, Vlies, Filz, Pappe, Papier, Folie o. ä. aufeinander fixiert (eingebettet, kaschiert, verschweißt) wird. The arrangement of conductors described above is a complete picture of the comb-shaped interdigitated electrode pattern according to the scheme of Fig. 1. Finished sensor mats can now easily be produced, that the plane spanned electrode assembly together with the associated contact strips 10 between two outer layers of fabric, fleece, felt, cardboard, paper, foil o. ä. fixed to each other (embedded, laminated welded) is.

Fig. 4 zeigt eine für die Endlos-Fertigung der erfindungsgemäßen Sensormatten geeignete Einrichtung: Zwischen einer oberen Schar von Querleitern 2 und einer unteren Schar von Querleitern 5 wird an der mit einem Pfeil 23 bezeichneten Stelle in regelmäßigen Abständen eine neue Kontaktleiste 10 eingeschoben. Fig. 4 shows an apparatus suitable for continuous manufacture of the sensor mats according to the invention means: Between an upper band of transverse conductors 2 and a lower array of transverse conductors 5 at the point indicated with an arrow 23 station at regular intervals a new contact strip 10 is inserted. Diese Leiste wird von der weiterlaufenden Drahtschar zu einem Walzenpaar 22 (Kalander) transportiert. This bar is further from the moving wire flock to a pair of rollers 22 (calender) transported. Am Walzenpaar 22 erfolgt dann fortlaufend die Fixierung (Einbettung) aller Leitelemente mit Hilfe der als Rollenware zugeführten Deckschichten 20 und 21 . At the roller pair 22, the fixing (potting) is then continuously all the guide elements with the aid of the supplied rolls cover layers. 20 and 21

Mit Hilfe des Walzenpaars wird die gesamte Anordnung dauerhaft fixiert. With the aid of the roller pair, the entire assembly is permanently fixed. Die Haftung der Deckschichten aufeinander kann je nach Anwendungsfall mit Hilfe von Sprühklebern, Schmelzklebern oder durch Verschweißen erfolgen. The bond between the outer layers depending on the application with the help of spray adhesives, hot melt adhesives or by welding carried out. Auf diese Weise entsteht das Produkt 24 zunächst als ein laufendes Band. In this way the product 24 initially produced as a moving belt. Die einzelnen Sensormatten können dann fortlaufend in beliebiger Form aus dem Band herausgestanzt werden. The individual sensor mats can then be continuously punched in any form from the band. Für jede Matte ist im Flächengebilde (Band) eine separate Kontaktleiste 10 vorgesehen. For each mat in the fabric (belt), a separate contact strip 10 is provided.

Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Kontaktierungsprinzips ist in Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für eine Kontaktleiste 10 im Querschnitt dargestellt. To clarify the invention Kontaktierungsprinzips in Fig. 5 shows an embodiment of a contact strip 10 is shown in cross section. Ein 20 mm breites Papierband bildet hier den Isolierstoff-Träger 30 . A 20 mm wide strip of paper here forms the insulating carrier 30th Entlang dieses Trägers sind beidseitig Kontaktbänder 32 aufkaschiert. Along this contact carrier strips 32 are laminated on both sides. Sie bestehen in diesem Fall aus einem durch Zugabe von Edelstahl- Fasern leitfähig gemachten Textilband. They consist in this case of a made conductive by the addition of stainless steel fibers textile band. Dieses Band ist elastisch und hat die Abmessungen von etwa 2,0 × 0,3 mm. This band is elastic and has the dimensions of about 2.0 x 0.3 mm. Als Querleiter 2 und 5 dienen Edelstahl-Drähte von etwa 0,1 mm Durchmesser. As a cross-head 2 and 5 stainless steel wires are used of about 0.1 mm diameter. Diese Drähte sind in Abständen von 10 mm parallel aufgespannt. These wires are stretched in parallel at intervals of 10 mm.

Wenn die Kontaktleiste 10 gemäß Fig. 3 bzw. 4 zwischen den Drahtscharen 2 und 5 eingeschoben ist, wird bei dem hier beschriebenen Beispiel als zusätzliche Maßnahme beidseitig noch eine dünne Zinnfolie 34 in der Länge der Kontaktleiste zugegeben. When the contact bar 10 is inserted as shown in FIG. 3 and 4 between the wire hosts 2 and 5, in the example described here, a thin tin foil or added as an additional measure both sides 34 in the length of the contact bar. Die Zinnbänder 34 schließen die als Querleiter fungierenden Edelstahldrähte ein. The Zinnbänder 34 include the functions as a cross-ladder stainless steel wires. Auf diese Weise berühren alle Drähte sowohl ober- als auch unterseitig eine zum Längsleiter gehörende Leiterstruktur. In this way, all the wires touching each other both above and below a longitudinal conductors associated with the conductor structure. Dieser beidseitige Einschluß gewährleistet eine sehr hohe Kontaktsicherheit zu den Querleitern 2 bzw. 5 und sorgt entlang der Längsleiter für minimale Serienwiderstände zu den Kontaktstellen [A] und [B] . This double-sided enclosure ensures a very reliable contact to the transverse conductors 2 and 5 and provides along the longitudinal conductors for series resistors minimum to the contact points [A] and [B].

Je nach Einsatzfall könnten sowohl die in diesem Beispiel eingesetzten Kontaktbänder 32 als auch die entsprechenden Zinnfolien 34 durch andere Leitelemente mit ähnlichen elektrischen und mechanischen Eigenschaften substituiert werden. Depending on the use case, both the contact strips used in this Example 32 and the corresponding tin foils could be substituted by other guide elements 34 with similar electrical and mechanical properties. Eines der beiden Elemente 32 bzw. 34 könnte beispielsweise auch durch ein leitfähiges Elastomer ersetzt werden, wenn das jeweils gegenüberliegende Element eine um so höhere (dh metallische) Leitfähigkeit aufweist. One of the two elements 32 and 34 could also be replaced by a conductive elastomer for example, when the respective opposite element has a so higher (ie, metallic) conductivity. Wesentlich für den Erfindungsgedanken ist die allseitige und elastische Einbettung der Quersträge 2 und 5 . Essential to the idea of the invention is the all-round, elastic embedding of the cross carrier 2 and 5. FIG.

Um die parasitäre Kapazität innerhalb der Kontaktleiste 10 gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die vorder- und rückseitig auf dem Isolierstoff-Träger 30 angebrachten Kontaktbänder 32 sich nicht direkt gegenüberstehen, sondern - wie in Fig. 5 dargestellt - ausreichend gegeneinander versetzt sind. In order to keep the parasitic capacitance within the contact strip 10 small, it is advantageous if the front and rear-mounted on the insulating support 30 contact bands 32 does not face directly, but - shown 5 as shown in Figure -. Are sufficiently offset from one another.

Als Deckschicht 20 bzw. 21 wird in dem hier beschriebenen Beispiel ein mit Schmelzkleber beschichtetes Vlies eingesetzt. As the top layer 20 or 21 in the example described here, a substrate coated with hot-melt adhesive non-woven is used. Der Einsatz dieses handelsüblichen Materials als Rollenware führt zu Sensormatten mit einem äußerst günstigen Konsten-Niveau pro Flächeneinheit. The use of this standard material rolls leads to sensor mats with an extremely favorable Konsten level per unit area.

In der Praxis werden mit dem erfindungsgemäßen Kontaktierungsverfahren mühelos Fehlerraten von besser als 1 Fehlkontakt pro 10 000 Kontaktstellen erreicht. In practice, error rates can be achieved by better than 1 false contact per 10,000 contact points with the inventive contacting methods effortlessly. Versuche haben gezeigt, daß die hohe Kontaktsicherheit auch unter der Einwirkung von Umwelteinflüssen und bei starker mechanischer Beanspruchung in vollem Umfang erhalten bleibt. Experiments have shown that the high contact reliability is maintained even under the influence of environmental conditions and high mechanical stress in full screen.

An einer gemäß der obenstehenden Beschreibung gefertigten Sensormatte in den Abmessungen 1 m × 1 m wurden folgende elektrische Daten bestimmt: The following electrical data was determined on a manufactured according to the above description, sensor mat with dimensions 1 m x 1 m:

Serienwiderstand im Längsleiter: Series resistance in the longitudinal conductors: max. Max. 1 Ohm 1 Ohm
Serienwiderstand im Querleiter: Series resistance in the cross-conductors: max. Max. 50 Ohm 50 ohms
Parallelwiderstand: Parallel resistor: ca. 100 MOhm about 100 megohms
Parallelwiderstand: Parallel resistor: ca. 100 pF 100 pF

Aus den vorliegenden Meßwerten ergibt sich, daß nach dem hier beschriebenen Verfahren auch extrem große Sensormatten hergestellt werden können. From the present measurements it appears that also extremely large sensor mats can be prepared according to the methods described herein. Bei einer wirksamen Sensorfläche von beispielsweise 1000 m² sind Serienwiderstände in der Größenordnung von 1 kOhm und ein Parallelwiderstand in der Größenordnung von 100 kOhm zu erwarten. An effective sensor area of, for example, 1000 m² series resistances in the order of 1 kohm and a parallel resistance in the order of 100 kOhm are expected. Eine Matte mit diesen Abmessungen könnte noch problemlos elektrisch ausgewertet werden - beispielsweise in der Funktion als Leckdetektor für eine chemische Anlage. A mat with these dimensions could be easily evaluated electrically - for example, in the function of leak detector for a chemical plant.

Bei Sensormatten mit kleineren Abmessungen ermöglicht allein schon die Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren bei hohen Stückzahlen einen erheblichen Kostenvorteil im Vergleich mit den herkömmlichen Fertigungstechniken. In sensor mats with smaller dimensions already applying the manufacturing process according to the invention at high volume alone enables a significant cost advantage compared with conventional manufacturing techniques. Für die Sensormatten in der erfindungsgemäßen Bauart sind daher auch zahlreiche Anwendungen in der Konsumgüter-Industrie gegeben. numerous applications in the consumer goods industry are therefore given for the sensor mats in the inventive design.

Claims (4)

1. Dünne, hochflexible Sensormatte, durchsetzt mit leitfähigen Elementen, die als Meßelektroden fungieren, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Elemente im Wesentlichen aus einer Schar von dünnen, parallel aufgespannten Drähten oder Fäden bestehen, die zwischen zwei Deckschichten aus Gewebe, Vlies, Filz, Pappe, Papier, Folie o. dgl. fixiert (eingebettet, kaschiert, verschweißt) sind. 1. thin, highly flexible sensor mat, interspersed with conductive elements that function as measuring electrodes, characterized in that the conductive elements consist essentially of a multitude of thin, parallel spanned wires or threads, which, between two outer layers of woven fabric, fleece, felt cardboard, paper, foil or. the like fixed. (embedded, laminated, sealed) are.
2. Sensormatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wechselseitige, kammförmige Kontaktierung der parallel verlaufenden Leitelemente 2 bzw. 5 mit Hilfe einer quer eingeschobenen Kontaktleiste 10 erfolgt. 2. Sensor mat according to claim 1, characterized in that a mutual comb-shaped contact with the parallel guide elements 2 and 5 is effected by means of a transverse bar inserted contact 10th
3. Sensormatte nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktleiste 10 aus einem elastischen, bandförmigen Isolierstoff- Träger 30 und zwei aufkaschierten, elastischen Kontaktbändern 32 zusammengesetzt ist. 3. Sensor mat according to claim 1 or 2 characterized in that the contact strip 10 made of an elastic, ribbon-shaped support 30 and two laminated Isolierstoff-, resilient contact bands composed 32nd
4. Sensormatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß zur Optimierung der Übergangswiderstände zusätzlich zum Kontaktband 32 eine flexible Metallfolie 34 entlang der Kontaktleiste 10 geführt wird, in der Weise, daß die Schar von Drähten oder Fäden beidseitig von Leitelementen umschlossen ist. 4. characterized Sensor mat according to one of claims 1 to 3 in that a flexible metal foil 34 is guided along the contact strip 10 to optimize the contact resistance in addition to the contact strip 32, in such a way that the group of wires or filaments is surrounded on both sides by guide elements.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7052480B2 (en) 2002-04-10 2006-05-30 Baxter International Inc. Access disconnection systems and methods
US7959594B2 (en) 2002-04-10 2011-06-14 Baxter International Inc. Access disconnection systems and methods
US8114043B2 (en) 2008-07-25 2012-02-14 Baxter International Inc. Electromagnetic induction access disconnect sensor
FR2988213A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-20 Patrice Brand Surface coating i.e. carpet for activation of e.g. lighting function, upon detection of user, has upper face and lower face in contact with ground, where proximity capacitive sensor realized by metal sheet is placed on lower face of carpet
DE102012103322A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Conductix-Wampfler Gmbh Device for condition monitoring of a housing
US8920356B2 (en) 2002-04-10 2014-12-30 Baxter International Inc. Conductive polymer materials and applications thereof including monitoring and providing effective therapy
US9039648B2 (en) 2003-11-05 2015-05-26 Baxter International Inc. Dialysis system with enhanced features
US10155082B2 (en) 2002-04-10 2018-12-18 Baxter International Inc. Enhanced signal detection for access disconnection systems

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2063755B2 (en) * 1970-12-24 1972-06-29 transmitters
DE2529475A1 (en) * 1975-07-02 1977-01-13 Klaus Dr Nicol An apparatus for time dependent measurement of physical quantities
DE2339481B2 (en) * 1973-08-03 1979-04-12 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen
DE2903141A1 (en) * 1978-01-31 1979-08-02 Jarder Pressure-sensitive device
DE2854459A1 (en) * 1978-12-16 1980-08-28 Fraunhofer Ges Forschung share safety device for systems with moving in the room
DE3231345A1 (en) * 1982-08-24 1984-03-01 Bosch Gmbh Robert A method for manufacturing a measuring probe
DE3424060A1 (en) * 1983-07-01 1985-01-10 Alps Electric Co Ltd The pressure-sensitive sheet-
GB2158592A (en) * 1984-05-01 1985-11-13 Marconi Instruments Ltd Electrical probe assembly
DD246816A1 (en) * 1986-03-21 1987-06-17 Smab Forsch Entw Rat Switching means for the collision protection
DE3604120A1 (en) * 1986-02-10 1987-08-13 Siemens Ag Contact-sensitive sensor
DE8802446U1 (en) * 1988-02-25 1988-05-26 Kromberg & Schubert, 5600 Wuppertal, De
DE8709630U1 (en) * 1987-07-13 1988-11-10 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
DE3715871A1 (en) * 1987-05-08 1988-11-17 Thomas Peisler circuitry
DE3721312A1 (en) * 1987-06-27 1989-01-05 List Ingo Adjustable universal spring contact pin for making contact with test points at any desired coordinates on a predetermined grid area

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2063755B2 (en) * 1970-12-24 1972-06-29 transmitters
DE2339481B2 (en) * 1973-08-03 1979-04-12 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen
DE2529475A1 (en) * 1975-07-02 1977-01-13 Klaus Dr Nicol An apparatus for time dependent measurement of physical quantities
DE2903141A1 (en) * 1978-01-31 1979-08-02 Jarder Pressure-sensitive device
DE2854459A1 (en) * 1978-12-16 1980-08-28 Fraunhofer Ges Forschung share safety device for systems with moving in the room
DE3231345A1 (en) * 1982-08-24 1984-03-01 Bosch Gmbh Robert A method for manufacturing a measuring probe
DE3424060A1 (en) * 1983-07-01 1985-01-10 Alps Electric Co Ltd The pressure-sensitive sheet-
GB2158592A (en) * 1984-05-01 1985-11-13 Marconi Instruments Ltd Electrical probe assembly
DE3604120A1 (en) * 1986-02-10 1987-08-13 Siemens Ag Contact-sensitive sensor
DD246816A1 (en) * 1986-03-21 1987-06-17 Smab Forsch Entw Rat Switching means for the collision protection
DE3715871A1 (en) * 1987-05-08 1988-11-17 Thomas Peisler circuitry
DE3721312A1 (en) * 1987-06-27 1989-01-05 List Ingo Adjustable universal spring contact pin for making contact with test points at any desired coordinates on a predetermined grid area
DE8709630U1 (en) * 1987-07-13 1988-11-10 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
DE8802446U1 (en) * 1988-02-25 1988-05-26 Kromberg & Schubert, 5600 Wuppertal, De

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7052480B2 (en) 2002-04-10 2006-05-30 Baxter International Inc. Access disconnection systems and methods
US7682328B2 (en) 2002-04-10 2010-03-23 Baxter International Inc. Access disconnection systems and methods
US7959594B2 (en) 2002-04-10 2011-06-14 Baxter International Inc. Access disconnection systems and methods
US8920356B2 (en) 2002-04-10 2014-12-30 Baxter International Inc. Conductive polymer materials and applications thereof including monitoring and providing effective therapy
US8137300B2 (en) 2002-04-10 2012-03-20 Baxter International Inc. Access disconnection systems and methods using conductive contacts
US8529490B2 (en) 2002-04-10 2013-09-10 Baxter International Inc. Systems and methods for dialysis access disconnection
US8801646B2 (en) 2002-04-10 2014-08-12 Baxter International Inc. Access disconnection systems with arterial and venous line conductive pathway
US8708946B2 (en) 2002-04-10 2014-04-29 Baxter International Inc. Access disconnection systems using conductive contacts
US10155082B2 (en) 2002-04-10 2018-12-18 Baxter International Inc. Enhanced signal detection for access disconnection systems
US9039648B2 (en) 2003-11-05 2015-05-26 Baxter International Inc. Dialysis system with enhanced features
US9550020B2 (en) 2003-11-05 2017-01-24 Baxter International Inc. Dialysis system with a varying rate ultrafiltration profile
US8632486B2 (en) 2008-07-25 2014-01-21 Baxter International Inc. Electromagnetic induction access disconnect systems
US8114043B2 (en) 2008-07-25 2012-02-14 Baxter International Inc. Electromagnetic induction access disconnect sensor
FR2988213A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-20 Patrice Brand Surface coating i.e. carpet for activation of e.g. lighting function, upon detection of user, has upper face and lower face in contact with ground, where proximity capacitive sensor realized by metal sheet is placed on lower face of carpet
DE102012103322A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Conductix-Wampfler Gmbh Device for condition monitoring of a housing
WO2013156424A2 (en) 2012-04-17 2013-10-24 Conductix-Wampfler Gmbh Apparatus for monitoring the state of a housing

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