KR101383041B1 - Board type strain gauge sensor and board body thereof - Google Patents

Board type strain gauge sensor and board body thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101383041B1
KR101383041B1 KR1020120064199A KR20120064199A KR101383041B1 KR 101383041 B1 KR101383041 B1 KR 101383041B1 KR 1020120064199 A KR1020120064199 A KR 1020120064199A KR 20120064199 A KR20120064199 A KR 20120064199A KR 101383041 B1 KR101383041 B1 KR 101383041B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
strain
substrate
beams
measurement sensor
frame
Prior art date
Application number
KR1020120064199A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130141087A (en
Inventor
황정훈
권준호
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020120064199A priority Critical patent/KR101383041B1/en
Publication of KR20130141087A publication Critical patent/KR20130141087A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101383041B1 publication Critical patent/KR101383041B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/18Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/205Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using distributed sensing elements

Abstract

본 발명의 기판형 변형 측정 센서 및 그 기판 몸체는, 중앙에 관통된 공간을 가지는 프레임과 해당 관통된 공간에 위치하여 프레임에 양단이 연결되며 서로 이격되어 나란히 형성된 복수의 빔을 가지는 기판 몸체, 및 빔에 부착되어 변형률을 측정하는 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이를 통해, 별도의 변형 구조물을 구비할 필요 없이 기판 몸체 자체를 변형 구조물로 삼아 변형 정도를 측정할 수 있으므로 그 제작에 따른 비용 및 시간이 절감된다.Substrate-type strain measurement sensor and the substrate body of the present invention, the substrate body having a plurality of beams formed side by side spaced apart from each other and connected to the frame located in the frame and a space having a center penetrated space, and It is characterized in that it comprises a strain gauge attached to the beam to measure the strain, thereby making it possible to measure the degree of deformation using the substrate body itself as a deformation structure without having to provide a separate deformation structure, the cost of the production And time is saved.

Description

기판형 변형 측정 센서 및 그 기판 몸체 {Board type strain gauge sensor and board body thereof}Board type strain gauge sensor and board body

본 발명은 변형 측정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 지점에서의 압력 등에 따른 변형을 보다 정밀하게 측정하면서 그 제작 방법이 간소화된 변형 측정 센서 및 그 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to strain measurement technology, and more particularly, to a strain measurement sensor and its structure, the method of fabrication of which is simplified while more precisely measuring the deformation due to pressure and the like at a plurality of points.

압력 센서는 특정 시스템에서 압력을 측정하는 소자로서 공업계측, 자동제어, 의료, 자동차 엔지니어, 환경제어, 전기용품 등 그 용도가 다양하고, 폭넓게 사용되는 센서이다. 압력 센서의 측정원리는 변위, 변형 등에 따른 전기적 변화를 측정하는 것으로 다양한 형태의 센서가 실용화되고 있다. A pressure sensor is a device that measures pressure in a specific system, and is widely used for various applications such as industrial measurement, automatic control, medical, automotive engineer, environmental control, and electric appliances. The measurement principle of a pressure sensor is to measure an electrical change due to displacement, deformation, etc., and various types of sensors are put into practical use.

압력 센서의 유형에는 부로돈관이나 벨로우즈를 사용한 기계식 압력센서와, 스트레인 게이지를 사용한 압저항형 전자식 압력센서나, 두 개 물체 간의 정전용량의 변위를 측정하는 용량형의 전자식 압력센서 등이 있다. 특히 스트레인 게이지를 사용한 압저항형 센서는 성능이나 가격의 측면에서 우위에 있어 가장 많이 사용되고 있는 추세이다.Types of pressure sensors include mechanical pressure sensors using bellows or bellows, pressure resistive electronic pressure sensors using strain gauges, and capacitive electronic pressure sensors measuring the displacement of capacitances between two objects. In particular, piezoresistive sensors using strain gauges are the most popular in terms of performance and price.

스트레인은 변형도 또는 변형률을 나타내는 용어로서, 어느 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에서 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시한 것이고, 토목공학, 기계공학, 항공공학, 전자공학 등 구조물이나 기계요소의 해석을 다루는 분야에서 구조물이나 기계요소가 외부의 힘을 받아 변형이 발생할 때 사용하는 용어이다. 스트레인 게이지는 이러한 스트레인에 의하여 구조물이 변형되는 상태와 그 양을 측정하기 위하여 구조물의 표면에 부착하는 게이지로서, 구조물이 변형되는 양을 저항으로 변화하여 측정하는 전기식 스트레인 게이지와 변형되는 구조물의 거리변화를 기계적으로 측정하는 기계식 스트레인 게이지가 있다.Strain refers to the degree of deformation or strain, which is the ratio of the length of an object stretched or shrunk to its original length when stretched or compressed. In the field of dealing with element analysis, it is a term used when a structure or a mechanical element receives external force and deformation occurs. A strain gauge is a gauge attached to the surface of a structure to measure the state and amount of the strain due to such strain. An electric strain gauge measures the strain of the structure by varying the resistance, There are mechanical strain gauges that measure mechanically.

전기식 스트레인 게이지의 소자는 저항 변화가 큰 금속을 사용하는데, 저항 변화가 큰 금속을 사용하는 경우 절연체 위에 와이어 또는 포일 형태로 저항선을 만들어서 저항을 측정한다.An electric strain gage device uses a metal with a large resistance change. When a metal having a large resistance change is used, resistance is measured by forming a resistance wire in the form of a wire or a foil on an insulator.

이러한 스트레인 게이지가 구비된 센서는 기계 등의 고장이나 안전 사고를 방지하고, 사용자로 하여금 돌발 상황을 신속하게 인식하여 대응할 수 있도록 한다. 그리고 이러한 센서는 그 부피가 작을수록 다른 구동 파트에 영향을 안 미치고 공간 효율을 좋게 할 수 있다.Sensors equipped with such strain gauges prevent malfunctions or safety accidents of machines and the like, and enable the user to quickly recognize and respond to an unexpected situation. Also, the smaller the volume of such a sensor, the less influence on other driving parts and the better the space efficiency.

이에 소형이면서도 그 제작이 간편하고 압력 등에 따른 변형을 정밀하게 감지할 수 있는 센서가 요청된다.Therefore, a sensor that is small in size and easy to fabricate and capable of precisely detecting deformation due to pressure or the like is required.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 압력에 따른 변형을 정밀하게 측정할 수 있으면서도, 그 제작이 용이하고 크기가 상대적으로 소형인 기판형 변형 측정 센서 및 그 기판 몸체를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a substrate-type strain measurement sensor and its substrate body that are easy to manufacture and relatively small in size while being able to precisely measure the deformation due to pressure. will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판형 변형 측정 센서는, 중앙에 관통된 공간을 가지는 프레임과, 상기 관통된 공간에 위치하여 상기 프레임에 양단이 연결되며 서로 이격되어 나란히 형성된 복수의 빔을 가지는 기판 몸체, 및 상기 빔에 부착되어 상기 빔의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.Substrate-type deformation measurement sensor of the present invention for achieving the above object, a frame having a space penetrated in the center, and a plurality of beams located in the penetrated space and both ends connected to the frame and spaced apart from each other It characterized in that it comprises a substrate body having a strain gauge attached to the beam and measuring the strain of the beam.

본 발명의 기판형 변형 측정 센서에 있어서, 상기 복수의 빔은 M x N 행렬(M, N은 자연수)로 이루어진 것을 특징으로 한다.In the substrate type strain measurement sensor of the present invention, the plurality of beams are characterized in that the M x N matrix (M, N is a natural number).

본 발명의 기판형 변형 측정 센서에 있어서, 상기 기판 몸체는 연성 또는 경성 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.In the substrate type strain measurement sensor of the present invention, the substrate body is characterized in that made of a flexible or rigid material.

본 발명의 기판형 변형 측정 센서에 있어서, 상기 빔은 중앙이 단절되어, 일단이 상기 프레임에 연결된 두 개의 서브 빔을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the substrate type strain measurement sensor of the present invention, the beam is disconnected from the center, and one end of the beam includes two sub-beams connected to the frame.

본 발명의 기판형 변형 측정 센서에 있어서, 상기 빔은 각기둥, 원기둥, 끝단이 절단된 각뿔, 양단이 다른 부분보다 두께가 얇은 기둥, 양단이 다른 부분보다 두께가 굵은 기둥 및 길이 방향으로 하나 이상의 구배 형상을 가지는 기둥 중 하나 이상의 형상을 한 것을 특징으로 한다.In the substrate-type strain measurement sensor of the present invention, the beam is a column, a cylinder, a pyramid whose end is cut, a pillar whose thickness is thinner than other portions, a pillar whose thickness is thicker than other portions, and one or more gradients in the longitudinal direction. Characterized in that one or more of the pillars having a shape.

본 발명의 기판형 변형 측정 센서는, 상기 기판 몸체와 일체의 기판에 위치하거나 또는 별도의 기판에 위치하여 상기 스트레인 게이지가 측정한 변형률에 따른 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The substrate-type strain measuring sensor of the present invention further comprises a signal processing module located on an integral substrate with the substrate body or on a separate substrate to process a signal according to the strain measured by the strain gauge. do.

본 발명의 기판형 변형 측정 센서에 있어서, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 스트레인 게이지로부터 전달된 신호를 증폭하는 증폭부, 상기 증폭부가 전달한 신호를 디지털화하는 신호 처리부, 및 상기 반도체형 스트레인 게이지들의 오프셋을 조정하는 오프셋 조정부 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the substrate-type strain measurement sensor of the present invention, the signal processing module, the amplifying unit for amplifying the signal transmitted from the strain gauge, a signal processing unit for digitizing the signal transmitted by the amplifier, and the offset of the semiconductor strain gauges And at least one of an offset adjusting unit to adjust.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판형 변형 측정 센서의 기판 몸체는, 중앙에 관통된 공간을 가지는 기판 형태의 프레임, 및 상기 관통된 공간에 위치하여 상기 프레임에 지지빔 형태로 양단이 연결되며, 이격되어 나란히 형성되어 변형률 측정을 위한 스트레인 게이지가 부착되는 복수의 빔을 포함하는 것을 특징으로 한다.The substrate body of the substrate-type strain measurement sensor of the present invention for achieving the above object, the frame in the form of a substrate having a space penetrated in the center, and the end is located in the penetrated space in the form of a support beam in the frame And a plurality of beams connected to and spaced apart from each other and attached to a strain gauge for measuring strain.

본 발명에 따른 기판형 변형 측정 센서 및 그 기판 몸체에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.According to the substrate-type deformation measurement sensor and the substrate body according to the present invention can be expected the following effects.

첫째, 별도의 변형 구조물을 구비할 필요 없이 기판 몸체 자체를 변형 구조물로 삼아 변형 정도를 측정할 수 있으므로 그 제작에 따른 비용 및 시간이 절감된다.First, it is possible to measure the deformation degree using the substrate body itself as a deformation structure without having to provide a separate deformation structure, thereby reducing the cost and time according to the manufacturing.

둘째, 두께가 얇은 기판 몸체에 스트레인 게이지를 직접 부착함으로써 그 크기가 상대적으로 작아지는 이점이 있다.Second, there is an advantage that the size is relatively small by directly attaching the strain gauge to the thin substrate body.

셋째, 평면의 기판 몸체에 관통된 공간을 형성하고, 이에 따라 형성되는 빔에 스트레인 게이지를 부착함으로써, 압력에 따른 변형률이 커지고 이에 따른 변형 측정이 용이하다.Third, by forming a penetrated space in the planar substrate body, and attaching a strain gauge to the beam formed according to this, the strain according to the pressure is increased and thus the strain measurement is easy.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제5실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서의 구성도이다.
도 6은 제4실시예 또는 제5실시예에 따른 신호 처리 모듈의 구성도이다.
1 is a block diagram of a substrate-type deformation measurement sensor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a substrate-type deformation measurement sensor according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a substrate-type deformation measurement sensor according to a third embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a substrate-type deformation measurement sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a substrate-type deformation measurement sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a signal processing module according to the fourth embodiment or the fifth embodiment.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and the description of other parts will be omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서(100)의 구성도이다.1 is a block diagram of a substrate-type deformation measurement sensor 100 according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1실시예의 변형 측정 센서(100)는 프레임(110), 복수의 빔(120) 및 스트레인 게이지(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the strain measurement sensor 100 of the first embodiment includes a frame 110, a plurality of beams 120, and a strain gauge 130.

프레임(110)은 중앙에 관통된 공간을 가지고 복수의 빔(120)을 감싸는 형태를 가진다.The frame 110 has a space penetrating the center of the frame 110 to surround the plurality of beams 120.

복수의 빔(120)은 프레임(110)의 관통된 형상에 지지빔 형태로 형성된다. 이때, 복수의 빔(120) 각각은 서로 이격되어 나란히 위치한다.The plurality of beams 120 are formed in the form of a supporting beam in a perforated shape of the frame 110. At this time, each of the plurality of beams 120 is spaced apart from one another.

스트레인 게이지(130)는 복수의 빔(120)에 위치하여 빔(120) 각각의 변형률을 측정한다.The strain gauge 130 is located in a plurality of beams 120 to measure the strain of each of the beams 120.

변형 측정 센서(100)에서 프레임(110)과 복수의 빔(120)은 PCB(Printed Circuit Board)나 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)와 같은 인쇄 회로 기판의 기판 몸체 자체에 구멍을 뚫어 관통 형상을 만드는 방식으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 프레임(110)과 복수의 빔(120)을 포함하는 기판 몸체는 연성 또는 경성 소재로 이루어질 수 있다.In the strain measurement sensor 100, the frame 110 and the plurality of beams 120 form a through shape by drilling holes in the substrate body itself of a printed circuit board, such as a printed circuit board (PCB) or a flexible printed circuit board (FPCB). Can be formed in a manner. Accordingly, the substrate body including the frame 110 and the plurality of beams 120 may be made of a flexible or rigid material.

즉, 변형 측정 센서(100)에서는 기판 상에 별도의 변형 구조물을 부착하여 변형률을 측정하는 것이 아니라, 기판 몸체 자체에 복수의 빔(120) 형상을 형성하고 이를 변형 구조물로 이용할 수 있다.That is, in the deformation measuring sensor 100, a deformation rate is not measured by attaching a separate deformation structure on the substrate, but a plurality of beams 120 may be formed on the substrate body and used as the deformation structure.

변형 측정 센서(100)에서 빔(120)은 양단이 프레임(110)에 부착되므로 그 중앙에서 압력에 따른 변형률이 가장 크다. 이에 따라 스트레인 게이지(130)의 측정 중심은 각 빔(120)의 중앙에 위치하는 것이 바람직하다.In the strain measurement sensor 100, both ends of the beam 120 are attached to the frame 110, and thus the strain according to the pressure is greatest at the center thereof. Accordingly, it is preferable that the measurement center of the strain gage 130 is positioned at the center of each beam 120. [

이때 빔(120)은 압력에 따른 변형률을 측정하기 용이한, 각기둥, 원기둥, 끝단이 절단된 각뿔, 양단이 다른 부분보다 두께가 얇은 기둥, 양단이 다른 부분보다 두께가 굵은 기둥, 길이 방향으로 하나 이상의 구배 형상을 가지는 기둥 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.At this time, the beam 120 is easy to measure the strain according to the pressure, the column, the cylinder, the pyramid truncated end, both ends of the pillar is thinner than the other part, both ends are thicker than the other part, one in the longitudinal direction It can have various shapes, such as a pillar which has the above gradient shape.

스트레인 게이지(130)에 측정한 신호를 전달하는 배선(131)은 프레임(110)에 위치한 배선용 홀이나 프레임(110)의 테두리, 복수의 빔(120) 간에 위치한 관통 공간을 통해 기판의 후면 또는 내부 등의 도체회로에 연결된다.The wiring 131 which transmits the measured signal to the strain gauge 130 is connected to the back or inside of the substrate through a wiring hole located in the frame 110 or an edge of the frame 110 and a through space located between the plurality of beams 120. It is connected to the conductor circuit of the back.

변형 측정 센서(100)에서 복수의 빔(120) 형상은 서로 이격되어 위치하고, 양단이 프레임과 연결된 구조를 가지기 때문에, 통상의 평면 형태 기판에 스트레인 게이지를 부착하여 변형률을 측정하는 경우에 비해 압력에 따른 변형률이 현저히 향상된다.Since the shape of the plurality of beams 120 in the strain measurement sensor 100 are spaced apart from each other, and both ends have a structure connected to the frame, the strain gauge is attached to a general planar substrate to measure the strain compared to the case of measuring strain. Accordingly the strain is remarkably improved.

그리고 변형 측정 센서(100)는 복수의 빔(120) 형상을 가지고, 각 빔에서의 변형률을 비교하여 각 빔(120) 중 어느 부분에 압력이 가해지고 있는지를 감지할 수 있다.In addition, the deformation measuring sensor 100 may have a shape of a plurality of beams 120, and may detect which part of each beam 120 is pressurized by comparing strains in each beam.

또한, 기판 몸체 자체를 변형 구조물로 이용하기 때문에 변형 측정 센서(100)의 두께가 줄어들고, 변형 구조물이 평면 형태의 구조물이 아니라 이격되어 위치한 빔(120)이기 때문에 전체 센서(100)의 크기가 줄어들고 측정 정확도가 향상된다.In addition, since the substrate body itself is used as the deformation structure, the thickness of the deformation measurement sensor 100 is reduced, and since the deformation structure is a beam 120 positioned apart from the planar structure, the size of the entire sensor 100 is reduced. Measurement accuracy is improved.

즉, 평면 형태의 구조물 상에 스트레인 게이지를 위치시켜 압력에 따른 변형률을 측정하는 경우, 압력에 따른 변형률이 전체적으로 크지 않아 측정 정확도가 떨어진다. 또한, 기판의 가장자리에서는 변형률이 상대적으로 작은 반면 기판의 중앙부에서는 변형률이 상대적으로 커, 기판의 중앙부에 스트레인 게이지를 위치시키는 것이 측정에 유리하므로 다 지점에서 압력을 측정하는 것이 어렵다.That is, when the strain gauge is placed on the planar structure to measure the strain according to the pressure, the strain due to the pressure is not large as a whole, the measurement accuracy is lowered. In addition, it is difficult to measure the pressure at a multi-point because it is advantageous to measure the strain at the edge of the substrate while the strain is relatively large at the center of the substrate and the strain gauge is located at the center of the substrate.

반면, 제1실시예의 변형 측정 센서(100)에서는 각 빔(120)에서 변형률을 측정하여 압력이 가해지는 위치를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 각 빔(120)의 중앙부에 위치한 스트레인 게이지(130)의 변형률 측정 성능이 비교적 균일하게 되는 장점이 있다.On the other hand, in the strain measurement sensor 100 of the first embodiment, not only the position where the pressure is applied by measuring the strain in each beam 120 can be checked, but also the strain gauge 130 of the center portion of each beam 120 There is an advantage that the strain measurement performance is relatively uniform.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서(200)의 구성도이다. 제2실시예의 변형 측정 센서(200)는 제1실시예의 변형 측정 센서(100)와 복수의 빔(120)의 형상이 다른 실시예이다. 이하에서는 제2실시예의 변형 측정 센서(200)가 제1실시예의 변형 측정 센서(100)와 비교하여 차이를 갖는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.2 is a block diagram of a substrate-type deformation measurement sensor 200 according to a second embodiment of the present invention. The deformation measurement sensor 200 of the second embodiment is an embodiment in which the shapes of the deformation measurement sensor 100 and the plurality of beams 120 of the first embodiment are different. Hereinafter, the deformation measuring sensor 200 of the second embodiment will be described with reference to a part having a difference compared with the deformation measuring sensor 100 of the first embodiment.

도 2를 참조하면, 제2실시예의 변형 측정 센서(200)는 프레임(110), 복수의 빔(120), 스트레인 게이지(130)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the strain measurement sensor 200 of the second embodiment includes a frame 110, a plurality of beams 120, and a strain gauge 130.

프레임(110)은 중앙에 관통된 공간을 가지고 복수의 빔(120)을 감싸는 형태를 가진다.The frame 110 has a space penetrating the center of the frame 110 to surround the plurality of beams 120.

복수의 빔(120)은 프레임(110)의 관통된 형상에 지지빔 형태로 이격되어 형성되고, 중앙이 단절되어 두 개의 서브 빔(121, 122)을 가지게 된다.The plurality of beams 120 are formed to be spaced apart in a penetrating shape of the frame 110 in the form of a support beam, and have two sub beams 121 and 122 cut off at the center thereof.

스트레인 게이지(130)는 각각의 서브 빔(121, 122)에 위치하여 서브 빔(121, 122) 각각의 변형률을 측정한다.Strain gauge 130 is located in each of the sub-beams (121, 122) to measure the strain of each of the sub-beams (121, 122).

변형 측정 센서(200)에서 프레임(110)과 서브 빔(121, 122)이 PCB나 FPCB와 같은 인쇄 회로 기판의 기판 몸체 자체에 구멍을 뚫어 관통 형상을 만드는 방식으로 형성될 수 있음은 상기한 바와 같다.In the strain measurement sensor 200, the frame 110 and the sub beams 121 and 122 may be formed in a manner of forming a through shape by drilling a hole in the substrate body itself of a printed circuit board such as a PCB or an FPCB. same.

변형 측정 센서(200)에서는 서브 빔(121, 122)이 프레임(110)과 연결되는 부분에서 압력에 따른 변형률이 가장 크다. 이에 따라, 스트레인 게이지(130)는 해당 부분에 변형률의 측정 중심이 위치하는 것이 바람직하다.In the strain measurement sensor 200, a strain according to pressure is the largest at a portion where the sub beams 121 and 122 are connected to the frame 110. Accordingly, it is preferable that the strain gage 130 is located at the center of strain measurement.

제2실시예의 변형 측정 센서(200)에서는 복수의 빔(120) 각각이 두 개의 서브 빔(121, 122)을 포함하고, 이를 통해 빔(120)이 프레임(110)에 부착되는 두 부분에서 변형률을 측정할 수 있으므로, 복수의 지점에 가해지는 압력을 감지하는 것이 용이해 진다.In the strain measurement sensor 200 of the second embodiment, each of the plurality of beams 120 includes two sub-beams 121 and 122, through which the strain at two portions where the beam 120 is attached to the frame 110. Since it can be measured, it is easy to detect the pressure applied to a plurality of points.

그 외 제2실시예의 변형 측정 센서(200)의 구성 및 이에 따른 효과는 제1실시예의 변형 측정 센서(100)와 유사하므로 그 설명을 생략하기로 한다.Since the configuration and effects thereof of the deformation measurement sensor 200 of the second embodiment are similar to those of the deformation measurement sensor 100 of the first embodiment, description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서(300)의 구성도이다. 제3실시예의 변형 측정 센서(300)는 복수의 제1실시예 따른 변형 측정 센서(100)를 배열하는 방식으로 구성된 실시예이다.3 is a block diagram of a substrate-type deformation measurement sensor 300 according to a third embodiment of the present invention. The deformation measurement sensor 300 of the third embodiment is an embodiment configured by arranging the deformation measurement sensors 100 according to the first embodiment.

도 3을 참조하면, 제3실시예의 변형 측정 센서(300)는 프레임(110), 복수의 빔(120), 스트레인 게이지(130)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the strain measurement sensor 300 of the third embodiment includes a frame 110, a plurality of beams 120, and a strain gauge 130.

도 3에서, 복수의 빔(120)은 프레임(110)에 양단이 부착되며, 기판의 관통된 공간을 사이에 두고 이격되어 위치한다. 이때 제3실시예의 변형 측정 센서(300)가 복수의 변형 측정 센서(100)를 배열하는 형태를 취함에 따라, 복수의 빔(120)은 단일 빔(120)을 M x N 행렬(M, N 은 자연수)로 배열한 형태로 이루진다.In FIG. 3, the plurality of beams 120 are attached to both ends of the frame 110 and are spaced apart from each other with a through space of the substrate interposed therebetween. At this time, as the strain measurement sensor 300 of the third embodiment takes the form of arranging the plurality of strain measurement sensors 100, the plurality of beams 120 is a single beam 120 M × N matrix (M, N Is a natural number).

이때, 기판은 PCB 또는 FPCB 소재로 이루어질 수 있고, 이에 따라 프레임(110) 및 복수의 빔(120)을 포함하는 기판 몸체는 연성 또는 경성 소재로 이루어질 수 있다.At this time, the substrate may be made of a PCB or FPCB material, and thus the substrate body including the frame 110 and the plurality of beams 120 may be made of a flexible or rigid material.

그리고 복수의 빔(120)은, 예를 들어, 각기둥, 원기둥, 끝단이 절단된 각뿔, 양단이 다른 부분보다 두께가 얇은 기둥, 양단이 다른 부분보다 두께가 굵은 기둥, 길이 방향으로 하나 이상의 구배 형상을 가지는 기둥 등의 형상을 가질 수 있다.The plurality of beams 120 may include, for example, a prismatic column, a cylinder, a pyramid whose end is cut, a pillar thinner than other portions at both ends, a pillar thicker than the other portions at both ends, and one or more gradient shapes in the longitudinal direction. It may have a shape such as a pillar having.

제3실시예의 변형 측정 센서(300)는 제1실시예 및 제2실시예보다 넓은 공간에서 복수의 지점에 가해지는 압력을 측정할 수 있는 장점이 있다.The deformation measuring sensor 300 of the third embodiment has an advantage of measuring the pressure applied to a plurality of points in a wider space than the first and second embodiments.

그 외 제3실시예에 따른 변형 측정 센서(300)의 구성 및 이에 따른 효과는 제1실시예의 변형 측정 센서(100) 및 제2실시예의 변형 측정 센서(200)와 유사하므로 그 설명을 생략하기로 한다.Since the configuration and effects thereof of the deformation measurement sensor 300 according to the third embodiment are similar to those of the deformation measurement sensor 100 of the first embodiment and the deformation measurement sensor 200 of the second embodiment, a description thereof will be omitted. Shall be.

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서(400)의 구성도이고, 도 5는 제5실시예에 따른 기판형 변형 측정 센서(500)의 구성도이며, 도 6은 변형 측정 센서(400, 500)에 포함된 신호 처리 모듈(140)의 구성도이다.4 is a configuration diagram of the substrate-type deformation measurement sensor 400 according to the fourth embodiment of the present invention, FIG. 5 is a configuration diagram of the substrate-type deformation measurement sensor 500 according to the fifth embodiment, and FIG. A configuration diagram of the signal processing module 140 included in the strain measurement sensors 400 and 500 is shown.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 기판형 변형 측정 센서(400, 500)는 프레임(110), 복수의 빔(120), 스트레인 게이지(130) 및 신호 처리 모듈(140)을 포함한다.4 to 5, the substrate type strain measurement sensors 400 and 500 may include a frame 110, a plurality of beams 120, a strain gauge 130, and a signal processing module 140.

프레임(110)은 중앙에 관통된 공간을 가지고 복수의 빔(120)을 감싸는 형태를 가진다.The frame 110 has a space penetrating the center of the frame 110 to surround the plurality of beams 120.

복수의 빔(120)은 프레임(110)의 관통된 형상에 지지빔 형태로 형성된다. 이때, 복수의 빔(120) 각각은 서로 이격되어 나란히 위치한다.The plurality of beams 120 are formed in the form of a supporting beam in a perforated shape of the frame 110. At this time, each of the plurality of beams 120 is spaced apart from one another.

스트레인 게이지(130)는 복수의 빔(120)에 위치하여 빔(120) 각각의 변형률을 측정한다. 스트레인 게이지(130)의 배선(131)은 배선용 홀(132)을 통해 기판의 후면이나 내부 등의 도체회로와 연결된다.The strain gauge 130 is located in a plurality of beams 120 to measure the strain of each of the beams 120. The wiring 131 of the strain gauge 130 is connected to a conductor circuit such as the back or the inside of the substrate through the wiring hole 132.

신호 처리 모듈(140)은 스트레인 게이지(130)의 신호를 처리하는 구성이다.The signal processing module 140 is a structure for processing the signal of the strain gage 130.

제4실시예의 변형 측정 센서(400)에서 신호 처리 모듈(140)은 변형 측정 센서(400)의 기판 몸체와 동일한 기판상에 존재하며, 기판의 도체회로를 통해 스트레인 게이지(130)가 측정한 변형률 측정 신호를 전달받는다. 이와 같은 변형 측정 센서(400)의 구성은 신호 처리 모듈(140)을 포함한 변형 측정 센서(400)의 제작을 용이하게 한다.In the strain measurement sensor 400 of the fourth exemplary embodiment, the signal processing module 140 exists on the same substrate as the substrate body of the strain measurement sensor 400, and the strain measured by the strain gauge 130 through the conductor circuit of the substrate. Receive a measurement signal. The configuration of the strain measurement sensor 400 facilitates the fabrication of the strain measurement sensor 400 including the signal processing module 140.

반면, 제5실시예의 변형 측정 센서(500)에서 신호 처리 모듈(140)은 프레임(110)과 복수의 빔(120)을 포함하는 기판 몸체와 별도의 기판상에 존재하여 연결배선 등을 통해 스트레인 게이지(130)가 측정한 변형률 측정 신호를 전달받는다. 이와 같은 변형 측정 센서(500)의 구성에 따라 각각의 기판은 동일 평면 상에 존재하지 않아도 되므로, 변형 측정 센서(500)의 설치가 용이하게 된다.On the other hand, in the deformation measuring sensor 500 of the fifth embodiment, the signal processing module 140 is present on a substrate separate from the substrate body including the frame 110 and the plurality of beams 120 and strained through connection wirings. The gauge 130 receives the strain measurement signal measured. According to the configuration of the strain measurement sensor 500, since each substrate does not have to exist on the same plane, installation of the strain measurement sensor 500 is facilitated.

도 6을 참조하면, 신호 처리 모듈(140)은 증폭부(141), 신호 처리부(142), 오프셋 조정부(143)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the signal processing module 140 includes an amplification unit 141, a signal processing unit 142, and an offset adjustment unit 143.

증폭부(141)는 박막의 반도체 등으로 형성되는 스트레인 게이지(130)의 신호를 증폭하는데, 이를 통해 스트레인 게이지(130)의 소신호가 적절히 분석할 수 있을 정도로 증폭된다. 이렇게 증폭된 신호는 신호 처리부(142) 또는 오프셋 조정부(143)로 전달된다.The amplifying unit 141 amplifies the signal of the strain gage 130 formed of a thin film semiconductor or the like, thereby amplifying the signal of the strain gage 130 to such an extent that it can properly analyze it. The amplified signal is transmitted to the signal processing unit 142 or the offset adjustment unit 143.

신호 처리부(142)는 증폭부(141)로부터 증폭된 신호를 수신하여 디지털화하는 구성이다. 즉, 스트레인 게이지(130)가 센싱 정보를 전달하면 신호 처리부(142)는 해당 센싱 정보들을 디지털화하여 복수의 빔(120)에 발생한 압력을 수치화하도록 제어할 수 있다.The signal processing unit 142 receives the amplified signal from the amplifying unit 141 and digitizes it. That is, when the strain gauge 130 transmits the sensing information, the signal processing unit 142 may digitize the sensing information to control the pressure generated in the plurality of beams 120 to be numerical values.

오프셋 조정부(143)는 스트레인 게이지(130)의 센싱 정보 오프셋을 처리하는 구성이다. 예를 들어, 박막의 반도체 타입의 스트레인 게이지(130)는 복수의 빔(120)에 부착되는 과정에서 변형이 발생할 수 있다. 이에, 스트레인 게이지(130)는 압력이 가해지지 않은 상태에서 저항 센싱을 수행하고, 오프셋 조정부는 이러한 센싱 결과에 따라 초기화를 지원한다. 이러한 과정을 통해 압력에 따른 변형률을 측정할 때의 측정 오류를 개선할 수 있다.The offset adjustment unit 143 is configured to process the sensing information offset of the strain gage 130. [ For example, a strain gage 130 of a thin film semiconductor type may experience deformation in the course of attaching to a plurality of beams 120. Thus, the strain gage 130 performs resistance sensing in the absence of pressure, and the offset adjustment unit supports initialization according to the result of the sensing. This process improves the measurement error when measuring strain due to pressure.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100, 200, 300, 400, 500: 변형 측정 센서
110: 프레임
120: 빔
130: 스트레인 게이지
131: 배선
132: 배선용 홀
140: 신호 처리 모듈
141: 증폭부
142: 신호 처리부
143: 오프셋 조정부
100, 200, 300, 400, 500: strain sensor
110: frame
120: beam
130: Strain gauge
131: Wiring
132: wiring hole
140: Signal processing module
141:
142:
143:

Claims (8)

중앙에 관통된 공간을 가지는 프레임과, 상기 관통된 공간에 위치하여 상기 프레임에 양단이 연결되며 서로 이격되어 나란히 형성된 복수의 빔을 가지는 기판 몸체; 및
상기 빔에 부착되어 상기 빔의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지;
를 포함하고,
상기 복수의 빔은 단일 빔을 M x N 행렬(M, N은 자연수)로 배열한 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판형 변형 측정 센서.
A substrate body having a frame having a center penetrating space and a plurality of beams positioned at the penetrating space and connected to both ends of the frame and spaced apart from each other; And
A strain gauge attached to the beam to measure a strain of the beam;
Lt; / RTI >
The plurality of beams is a substrate-type strain measurement sensor, characterized in that formed in the form of a single beam arranged in an M x N matrix (M, N is a natural number).
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기판 몸체는 연성 또는 경성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판형 변형 측정 센서.
The method of claim 1,
And said substrate body is made of a flexible or rigid material.
제1항에 있어서,
상기 빔은 중앙이 단절되어, 일단이 상기 프레임에 연결된 두 개의 서브 빔을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판형 변형 측정 센서.
The method of claim 1,
And said beam has two sub-beams, one end of which is connected to the frame, the center being disconnected.
제1항에 있어서,
상기 빔은 각기둥, 원기둥, 끝단이 절단된 각뿔, 양단이 다른 부분보다 두께가 얇은 기둥, 양단이 다른 부분보다 두께가 굵은 기둥 및 길이 방향으로 하나 이상의 구배 형상을 가지는 기둥 중 하나 이상의 형상을 한 것을 특징으로 하는 기판형 변형 측정 센서.
The method of claim 1,
The beam is formed of at least one of a pillar, a cylinder, a pyramid with a truncated end, a pillar thinner than the other end, a pillar thicker than the other end, and a column having one or more gradient shapes in the longitudinal direction. Substrate-type strain measurement sensor characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 기판 몸체와 일체의 기판에 위치하거나 또는 별도의 기판에 위치하여 상기 스트레인 게이지가 측정한 변형률에 따른 신호를 처리하는 신호 처리 모듈;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판형 변형 측정 센서.
The method of claim 1,
A signal processing module located on an integrated substrate with the substrate body or on a separate substrate to process a signal according to the strain measured by the strain gauge;
Substrate-type deformation measurement sensor further comprises.
제6항에 있어서,
상기 신호 처리 모듈은
상기 스트레인 게이지로부터 전달된 신호를 증폭하는 증폭부;
상기 증폭부가 전달한 신호를 디지털화하는 신호 처리부; 및
반도체형 스트레인 게이지들의 오프셋을 조정하는 오프셋 조정부;
중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판형 변형 측정 센서.
The method according to claim 6,
The signal processing module
An amplifying unit for amplifying a signal transmitted from the strain gauge;
A signal processing unit for digitizing a signal transmitted by the amplifying unit; And
An offset adjusting unit for adjusting the offset of the semiconductor strain gages;
Substrate-shaped strain measurement sensor comprising at least one of.
중앙에 관통된 공간을 가지는 기판 형태의 프레임; 및
상기 관통된 공간에 위치하여 상기 프레임에 지지빔 형태로 양단이 연결되며, 이격되어 나란히 형성되어 변형률 측정을 위한 스트레인 게이지가 부착되는 복수의 빔;
을 포함하고,
상기 복수의 빔은 단일 빔을 M x N 행렬(M, N은 자연수)로 배열한 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판형 변형 측정 센서의 기판 몸체.
A frame in the form of a substrate having a space therethrough; And
A plurality of beams positioned in the penetrated space and connected to both ends in a support beam shape, spaced apart from each other, and attached to a strain gauge for measuring strain;
/ RTI >
The plurality of beams is a substrate body of a substrate-type strain measurement sensor, characterized in that the single beam arranged in a form of M x N matrix (M, N is a natural number).
KR1020120064199A 2012-06-15 2012-06-15 Board type strain gauge sensor and board body thereof KR101383041B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120064199A KR101383041B1 (en) 2012-06-15 2012-06-15 Board type strain gauge sensor and board body thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120064199A KR101383041B1 (en) 2012-06-15 2012-06-15 Board type strain gauge sensor and board body thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130141087A KR20130141087A (en) 2013-12-26
KR101383041B1 true KR101383041B1 (en) 2014-04-17

Family

ID=49985297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120064199A KR101383041B1 (en) 2012-06-15 2012-06-15 Board type strain gauge sensor and board body thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101383041B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016204404A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 Lg Electronics Inc. Strain inspection device and attaching method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102489259B1 (en) 2022-08-02 2023-01-18 주식회사 선우하이테크 Automatic binding system of fishing line

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100375026B1 (en) * 2000-08-24 2003-03-08 임재걸 Detection apparatus which measures and detects physical quantity of structure by transformational detector applied from strain gauge
JP2003262501A (en) * 2002-03-07 2003-09-19 Canon Inc Strain measuring instrument, strain suppressing device, exposure system, and method of manufacturing device
KR20110082465A (en) * 2010-01-11 2011-07-19 서울대학교산학협력단 Multi-functional sensor and method for manufacturing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100375026B1 (en) * 2000-08-24 2003-03-08 임재걸 Detection apparatus which measures and detects physical quantity of structure by transformational detector applied from strain gauge
JP2003262501A (en) * 2002-03-07 2003-09-19 Canon Inc Strain measuring instrument, strain suppressing device, exposure system, and method of manufacturing device
KR20110082465A (en) * 2010-01-11 2011-07-19 서울대학교산학협력단 Multi-functional sensor and method for manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016204404A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 Lg Electronics Inc. Strain inspection device and attaching method thereof
US9841365B2 (en) 2015-06-17 2017-12-12 Lg Electronics Inc. Strain inspection device and attaching method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130141087A (en) 2013-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101381653B1 (en) Strain gauge sensor measuring pressure and shear force, and strain gauge sensor structure thereof
KR101115418B1 (en) 6-axis sensor structure using force sensor and method of measuring force and moment therewith
EP2789997A1 (en) Load detecting device
CN204085667U (en) Electronic scales
US10060815B2 (en) Pressure sensor
KR101169940B1 (en) 3-axis sensor structure using force sensor and method of measuring force and moment therewith
EP2735855A1 (en) A measuring device for measuring a physical quantity
KR102234300B1 (en) Rod-shaped force transducer with simplified adjustment
KR101383041B1 (en) Board type strain gauge sensor and board body thereof
US9689757B2 (en) Strain transmitter
KR20170119283A (en) A strain gauge and a pressure sensor comprising thereof
CN108604138B (en) Pressure sensing device and electronic equipment with same
US7752927B2 (en) Cable-type load sensor
EP3124931A1 (en) Strain sensor, and load detection device using same
KR101278679B1 (en) Haptics sensing device for multi-point and system including the same
EP2419695B1 (en) Displacement sensor
KR101393593B1 (en) Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof
KR101416063B1 (en) Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof
KR101924546B1 (en) Apparatus for measuring pressure
KR101953760B1 (en) Sensor capable of measuring pressure or shear stress, sensor substrate and insole using the same
CN106768579B (en) Measuring device and method capable of measuring normal force distribution and tangential force
CN104330141B (en) The lever pressure transducer that a kind of fore-and-aft direction pressure sensitive is consistent
KR101924545B1 (en) Apparatus for measuring pressure
KR20160031309A (en) Strain gauge and strain sensor having thereof
CN105698905A (en) Sensor assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180403

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190313

Year of fee payment: 6