DE8809052U1

DE8809052U1 - Flächiger Drucksensor

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Publication number: DE8809052U1
Application number: DE8809052U
Authority: DE
Original assignee: Blomberg Robotertechnik 4730 Ahlen De GmbH
Current assignee: Blomberg Robotertechnik 4730 Ahlen De GmbH
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1989-11-16

Description

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Beschreibung Flächiger Drucksensor

Die Neuerung betrifft einen flächigen Drucksensor nach dem dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekannt sind flächige Drucksensoren in Form einer Kunststoffolie, die aus einem piezo- und pyroelektrischen Polymer besteht. Ein solches Polymer ist beispielsweise PoIyvinylidenefluoridc Mit einer solchen Folie können mechanische Kräfte in elektrische Signale umgewandelt werden. Auf diese Weise sind Sensoren herstellbar, mit denen die Eigenschaften einer menschlichen Haut bezüglich der Druckeeneorik nachgeahmt werden.

Bei den co hergestellten Druckseneoren ist' nachteilig, daß sie ein piezoelektrisches Verhalten aufweisen, also auf rasche Druckänderungen, nicht jedoch auf langsame Druckänderungen ansprechen. Weiterhin ist von Nachteil, daß sie neben dem piezoelektrischen ein pyroelektrischee Verhalten aufweisen, also stark temperaturempfindlich sind.

Ee besteht die Aufgabe, den flächigen Drucksensor so auszubilden, daß er auf schnelle und langsame Druckänderungen gleichmäßig anspricht und die Druckmessung nicht von der Umgebungstemperatur beeinflußt wird«

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den UnteransprUchen entnehmbar.

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Ein Aueführungebeiapiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt auf den Teil eines Drucksensors längs der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 2 einen Schnitt länge der Linie B in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt länge der Linie C in Fig. 1 und

Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden

Schnitt bei Einwirken eines Drucks auf den Sensor.

Auf einer folienartigen Unterlage 1, welche aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, sind drei Streifen 2A, 2B, 2C einer Folie angeordnet. Die Streifen 2A, 2B und 2C verlaufen im Abstand und parallel zueinander und sind somit voneinander elektrisch isolier*.. Das Material, aus welchem die Streifen 2 bestehen, ist elektrisch leitend und weist einen ohmschen Wideretand % auf. Die drai Streifen 2 sind linksseitig jeweils elek-

w! triach zuaammengeschaltet, weisen also einen gemeinsamen

■' Anschluß 0 auf. An der rechten Seite ist für jeden Strei-

:. fen ein separater elektrischer Anschluß 1,2,3 vorgesehen.

Durch Messen des Spannungsabfalls zwischen dem Anschluß 0 einerseits und den Anschlüssen 1,2,3 andererseits bzw. durch Messen der über die Anschlüsse 1,2,3 fließenden Ströme ist es möglich, den jeweiligen elektrischen Widerstand der Streifen 2 zu erfassen. Wird der Drucksensor nicht mit Druck beaufschlagt, ist der elektrische

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stund der Streifen 2A* 2B und 2C untereinander gleich.

Über den Streifen 2A, 2B und 2C verlaufen die Streifen |

2 rechtwinkelig kreuzend drei elektrische flächige Leiter- i streifen 3A, 3B und 3C, die im Abstand zueinander angeordnet und somit elektrisch voneinander isoliert sind. Jeder Leiterstreifen ist verbunden mit einem Anschluß a, b und c. Diese Leiteretreifen sind angeordnet auf einer flächigen elektrisch nicht leitenden weiteren Folie 4. Diese Leiterstreifen 3 bestehen bevorzugt aus einem elektrisch gut leitenden Metall, das auf die weitere Folie beispielsweise aufgedampft ist.

An jeder Kreuzungsstelle zwischen einem Streifen, 2A,2B und 2C mit einem Leiterband 3A, 3B und 3C -sind die Streifen 2A, 2B und 2C in Richtung des jeweiligen Leiterstreifens 3A, 3B und 3C konvex gewölbt. Weiterhin weist die weitere Folie 4 an jedem dieser Kreuzungspunkte einen Nippel 5 auf, der in eine entsprechende Vertiefung 6 an jeder Wölbung 7 eingreift· Im Bereich jedes Nippels weisen die Leiterstreifen 3 Aussparungen auf. Die Nippel 5 halten, wie dies die Fig. 2 und 3 zeigen die Leiteretreifen 3 in geringfügigem Abstand zur Oberfläche der Streifen 2.

Wird auf den Drucksensor ein Druck beispielsweise mittels eines Stiftes &bgr; ausgeübt, dann entstehen beispielsweise die Verhältnisse nach Fig. 4. Hierbei kommt der Leiterstreifen 3B in flächigen Kontakt mit dem elektrisch lei- : tenden Streifen 2A und überbrückt diesen dabei über die Strecke X. Der ohmsche Widerstand des Streifens 2A gemes- _: sen zwischen den Anschlüssen 0 und 1 wird somit bestimmt '

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durch die Gesamtlänge des Streifens 2A abzüglich der Strecke X. Weiterhin nimmt der Leiteretreifen 3B ein Potential an, das der halben Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen 0 und 1 entspricht und das am Anschluß b auftritt. Durch das am Anschluß b auftretende Potential und durch den Abfall des Widerstands zwischen den Anschlüssen 0 und i bzw. durch das Anwachsen des über den Anschluß 1 fließenden Stroms ist der Ort bestimmbar, an welchem der Stift &thgr; auf den Sensor einwirkt, nämlich das Feld, wo sich die Leiterbahn 3B und der Streifen 2A kreuzen. Es handelt sich hierbei um das obere mittlere Feld nach Fig. 1.

Claims

Ansprüche

1. Flächiger Drucksensor zum Erfassen des Orts einer Druckausübung auf den Sensor, dadurch gekennzeichnet , daß eine elektrisch leitende, einen ohmschen Widerstand aufweisende Folie vorgesehen ist, die aus mindestens einem Streifen (2) besteht, längs dieses Streifens voneinander getrennte elektrische Leiter (3) vorgesehen sind, die elastisch im Abstand zum Streifen (2) gehalten werden und die bei einer Druckausübung in Berührung mit dem Streifen (2) kommen und eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, die den elektrischen Wideretand des Streifens (2) und das elektrische Potential des Leiters (3) erfaßt.

2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch 'gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (3) aus Plättchen bestehen.

3. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere parallel zueinander verlaufende Streifen (2A,2B,2C) und mehrere rechtwinkelig zu den Streifen (2A,2B,2C) verlaufende und diese überkreuzende Leiterbahnen (3A,3B,3C) vorgesehen sind und die Schaltungsanordnung die elektrischen Widerstände der Streifen (2A,2B,2C) und die elektrischen Potentiale der Leiterbahnen (3A,3B,3C) erfaßt.

4. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (3) auf einer «eiteren elektrisch isolierenden Folie (4) angeordnet sind und mindestens eine der Folien (2.4) für jeden Leiter (3) einen bei Druck defornxerbaren Ab-

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standahalter aufweist, bei dessen Deformation der zu-

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kommt.

gehörige Leiter (2) in Kontakt mit der einen Folie (2)

5. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen (2) im Bereich jedes Leiters (3) in Richtung des Leiters gesehen konvex gewölbt ist, die weitere Folie (4) für jeden Leiter (3) einen Nippel (5) aufweist, der gegen die konvexe Wölbung (7) anliegt und dem zugehörigen Leiter
(3) im Abstand zur Wölbung (7) hält,

6. Drucksensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nippel (5) in eine Vertiefung (6) des Streifens (2) eingreift.

7. Drucksensor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch
gekennzeichnet , daß jeder Nippel (5)
vom zugehörigen Leiter (3) umgeben ist.