KR102010174B1 - Strain sensor for sensing tensile force in the horizontal direction and Method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서 및 이의 제조 방법이 개시된다. 개시된 스트레인 센서는 좌우 방향으로 서로 접하여 연결되는 다수 개의 스트레인 센서부;를 포함하되, 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 인장 탄성 계수 및 단위 면적당 전도성 입자의 양 중에서 적어도 하나는 서로 다르다. A strain sensor for sensing a tensile force in the horizontal direction and a method of manufacturing the same are disclosed. The disclosed strain sensor includes a plurality of strain sensor portions connected in contact with each other in left and right directions, wherein at least one of the tensile elastic modulus and the amount of conductive particles per unit area of each of the plurality of strain sensor portions is different from each other.

Description

수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서 및 이의 제조 방법{Strain sensor for sensing tensile force in the horizontal direction and Method for manufacturing the same}Strain sensor for sensing tensile force in the horizontal direction and Method for manufacturing the same}

본 발명의 실시예들은 수평 방향의 인장력을 센싱하여 다양한 감지 성능을 구현하는 스트레인 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a strain sensor and a method of manufacturing the same to sense a tensile force in the horizontal direction to implement a variety of sensing performance.

스트레인 센서 또는 스트레인 게이지는 기계적인 미세한 변화(스트레인)을 전기 신호로 검출하는 센서로서, 특히 수평 방향의 인장력을 센싱할 수 있다. 스트레인 센서를 기계나 구조물의 표면에 접착해두면, 그 표면에서 생기는 미세한 치수의 변화(스트레인)을 측정하는 것이 가능하고, 그 크기로부터 강도나 안전성의 확인을 하는데 중요한 응력을 알 수 있다.　 Strain sensors or strain gauges are sensors that detect mechanical microscopic changes (strains) with electrical signals, and in particular can sense tension in the horizontal direction. When a strain sensor is attached to the surface of a machine or structure, it is possible to measure the change of the small dimension (strain) which occurs in the surface, and the magnitude shows the stress which is important for confirming strength or safety.

한편, 종래의 스트레인 센서는 텍스타일 재질 또는 고분자 재질로 이루어진다. 이 때, 스트레인 센서에 인장력이 가해지면, 도 1에 도시된 바와 같이 텍스타일 재질 또는 고분자 재질에 포함된 전도성 입자의 위치 등이 변화됨에 따라 저항이 변화하고, 상기한 저항을 측정하여 인장력을 센싱한다. On the other hand, the conventional strain sensor is made of a textile material or a polymer material. At this time, when a tensile force is applied to the strain sensor, as shown in FIG. 1, the resistance changes as the position of the conductive particles included in the textile material or the polymer material changes, and the tensile force is sensed by measuring the resistance. .

이 때, 종래의 스트레인 센서는 인장 탄성 계수(즉, 모듈러스) 또는 섬유에 포함되는 전도성 입자의 양에 따라서 인장 민감도 또는 게이지 펙터가 조절된다. 즉, 인장 탄성 계수가 작거나 전도성 입자의 양이 많을수록 게이지 팩터가 높으며, 인장 탄성 계수가 크거나 전도성 입자의 양이 적을수록 게이지 팩터가 낮다. At this time, in the conventional strain sensor, the tensile sensitivity or gauge factor is adjusted according to the tensile modulus of elasticity (ie, modulus) or the amount of conductive particles included in the fiber. That is, the smaller the tensile modulus of elasticity or the larger the amount of conductive particles, the higher the gauge factor, and the larger the tensile modulus of elasticity or the smaller the amount of conductive particles, the lower the gauge factor.

도 2에서는 인장 탄성 계수가 낮거나 전도성 입자의 양이 많은 종래의 스트레인 센서(도 2의 (a)) 및 인장 탄성 계수가 크거나 전도성 입자의 양이 적은 종래의 스트레인 센서(도 2의 (b))를 도시하고 있다. 2 shows a conventional strain sensor having a low tensile modulus or a large amount of conductive particles (FIG. 2A) and a conventional strain sensor having a large tensile modulus or a small amount of conductive particles (FIG. 2B). Showing)).

도 2를 참조하면, 낮은 인장 탄성 계수를 갖거나 전도성 입자의 양이 많은 스트레인 센서(도 2의 (a))는 인장 민감도가 높은 센서로서, 최소 감지 인장력 및 최대 감지 인장력이 낮다. 다시 말해, 낮은 인장 탄성 계수를 가지는 스트레인 센서는 낮은 인장력에는 반응할 수 있지만 높은 인장력에는 반응할 수 없는 특징이 있다. Referring to FIG. 2, a strain sensor having a low tensile modulus of elasticity or a large amount of conductive particles (FIG. 2A) is a sensor having high tensile sensitivity, and has a low minimum and maximum sensing tensile force. In other words, a strain sensor with a low tensile modulus is characterized by being able to respond to low tensile forces but not to high tensile forces.

그리고, 높은 인장 탄성 계수를 갖거나 전도성 입자의 양이 적은 스트레인 센서(도 2의 (b))는 인장 민감도가 낮은 센서로서, 최소 감지 인장력 및 최대 감지 인장력이 높다. 다시 말해, 높은 인장 탄성 계수를 가지는 스트레인 센서는 높은 인장력에는 반응할 수 있지만 낮은 인장력에는 반응할 수 없는 특징이 있다.In addition, a strain sensor having a high tensile modulus of elasticity or a small amount of conductive particles (FIG. 2B) is a sensor having low tensile sensitivity, and has a high minimum sensing tension and a maximum sensing tensile force. In other words, a strain sensor having a high tensile modulus of elasticity is characterized by being able to respond to high tensile forces but not to low tensile forces.

즉, 상기에서 설명한 종래의 스트레인 센서는 최소 감지 인장력 및 최대 감지 인장력이 모두 낮거나(도 2의 (a)), 또는 최소 감지 인장력 및 최대 감지 인장력이 모두 높기 때문에(도 2의 (b)), 감지 인장력의 범위가 한정되어 있는 문제점이 있다. That is, the conventional strain sensor described above has both low minimum tensile force and maximum maximum tensile force (FIG. 2A), or high minimum minimum tensile force and maximum maximum tensile force (FIG. 2B). However, there is a problem that the range of the sensing tensile force is limited.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 수평 방향의 인장력을 센싱하여 다양한 감지 성능을 구현하는 스트레인 센서 및 이의 제조 방법을 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention proposes a strain sensor and a method of manufacturing the same to sense a variety of sensing performance by sensing the tensile force in the horizontal direction.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention may be derived by those skilled in the art through the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서에 있어서, 좌우 방향으로 서로 접하여 연결되는 다수 개의 스트레인 센서부;를 포함하되, 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 인장 탄성 계수 및 단위 면적당 전도성 입자의 양 중에서 적어도 하나는 서로 다른 것을 특징을 하는 스트레인 센서를 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, in the strain sensor for sensing the tensile force in the horizontal direction, a plurality of strain sensor portion connected to each other in the left and right direction; including, the plurality of strain At least one of the tensile modulus of elasticity of each of the sensor units and the amount of conductive particles per unit area provides a strain sensor, characterized in that different.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서의 제조 방법에 있어서, 서로 접하여 연결되는 열 마다 상이한 밀도로 절연성 섬유실을 짜서 다수의 열로 연결된 텍스타일을 하나의 공정으로 생성하는 단계; 및 상기 연결된 텍스타일에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하는 단계;를 포함하되, 상기 전도성 입자가 함침된 다수의 열 각각이 서로 접하여 연결되는 다수 개의 스트레인 센서부를 구성하고, 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 인장 탄성 계수는 상기 밀도 차이로 인해 서로 다른 것을 특징을 하는 스트레인 센서의 제조 방법이 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, in the method of manufacturing a strain sensor for sensing the tensile force in the horizontal direction, weaving an insulating fiber yarn with a different density for each row connected to each other by weaving a plurality of heat-connected textiles in one process Generating; And impregnating or printing conductive particles on the connected textile, wherein each of the plurality of columns impregnated with the conductive particles constitutes a plurality of strain sensor parts connected to each other, and a plurality of tensions of each of the plurality of strain sensor parts are included. A method of manufacturing a strain sensor is provided, wherein the modulus of elasticity is different due to the density difference.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서의 제조 방법에 있어서, 서로 접하여 연결되는 열 마다 상이한 밀도로 전도성 섬유실을 짜서 다수의 열로 연결된 텍스타일을 하나의 공정으로 생성하는 단계;를 포함하되, 상기 연결되는 열 각각이 서로 접하여 연결되는 다수 개의 스트레인 센서부를 구성하고, 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 인장 탄성 계수는 상기 밀도 차이로 인해 서로 다른 것을 특징을 하는 스트레인 센서의 제조 방법이 제공된다.Further, according to another embodiment of the present invention, in the manufacturing method of the strain sensor for sensing the tensile force in the horizontal direction, weaving a conductive fiber yarn with a different density for each row connected in contact with each other to process a textile connected by a plurality of rows in one process Including, but comprising, each of the connected columns constitute a plurality of strain sensor portion is in contact with each other, the tensile modulus of each of the plurality of strain sensor portion is characterized in that different from each other due to the density difference A method of manufacturing a strain sensor is provided.

본 발명에 따른 스트레인 센서는 다양한 감지 성능을 구현할 수 있는 장점이 있다. Strain sensor according to the present invention has the advantage that can implement a variety of sensing performance.

또한, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the effect of this invention is not limited to the above-mentioned effect, It should be understood that it includes all the effects which can be inferred from the structure of the invention described in the detailed description of this invention, or a claim.

도 1 및 도 2는 종래의 텍스타일 스트레인 센서의 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 동작 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스트레인 센서의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 제조 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 2개의 열로 서로 연결된 텍스타일을 일체로 생성하는 개념을 설명하기 위한 도면이다. 1 and 2 illustrate the concept of a conventional textile strain sensor.
3 is a view showing a schematic configuration of a strain sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the operation concept of the strain sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a schematic configuration of a strain sensor according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a strain sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for describing a concept of integrally generating textiles connected to each other in two rows according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as "first" and "second" may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term “and / or” includes any combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 3 is a view showing a schematic configuration of a strain sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서(300)는 수평 방향의 인장력을 센싱하는 센서로서, 웨어러블 디바이스 제품(신발, 의류, 침구류 등), 바이오 센서 등에 이용될 수 있으며, 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the strain sensor 300 according to an exemplary embodiment of the present invention may be used as a sensor for sensing a tensile force in a horizontal direction, and may be used in a wearable device product (shoes, clothes, bedding, etc.), a biosensor, and the like. The first strain sensor unit 310 and the second strain sensor unit 320 are included.

제1 스트레인 센서부(310)는 하나의 스트레인 센서로서, 스트레인 센서(300)의 좌측에 배치된다. The first strain sensor unit 310 is one strain sensor and is disposed on the left side of the strain sensor 300.

이 때, 제1 스트레인 센서부(310)는 제직, 편성 및 자수 중 하나의 방법을 이용하여 생성된 텍스타일 형태의 재질일 수 있으며, 전도성 입자를 포함하는 고분자 재질일 수도 있다. 그리고, 텍스타일 형태의 재질인 경우, 텍스타일을 구성하는 섬유는 전도성 섬유이거나, 또는 절연성 섬유에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하여 생성될 수 있다. In this case, the first strain sensor unit 310 may be a textile-type material generated by using one of the methods of weaving, knitting, and embroidery, or may be a polymer material including conductive particles. And, in the case of a textile material, the fibers constituting the textile may be a conductive fiber, or may be produced by impregnating or printing the conductive particles in the insulating fiber.

그리고, 제2 스트레인 센서부(320) 역시 하나의 스트레인 센서로서, 스트레인 센서(300)의 우측에 배치된다. In addition, the second strain sensor unit 320 is also a strain sensor, which is disposed on the right side of the strain sensor 300.

이 때, 제2 스트레인 센서부(320) 역시 제직, 편성 및 자수 중 하나의 방법을 이용하여 생성된 텍스타일 형태의 재질일 수 있으며, 전도성 입자를 포함하는 고분자 재질일 수도 있다. 그리고, 텍스타일 형태의 재질인 경우, 텍스타일을 구성하는 섬유는 전도성 섬유이거나, 또는 절연성 섬유에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하여 생성될 수 있다. In this case, the second strain sensor unit 320 may also be a textile-type material generated by using one of the methods of weaving, knitting and embroidery, or may be a polymer material including conductive particles. And, in the case of a textile material, the fibers constituting the textile may be a conductive fiber, or may be produced by impregnating or printing the conductive particles in the insulating fiber.

이하, 설명의 편의를 위해, 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)가 텍스타일 형태의 재질인 것으로 가정하여 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the first strain sensor 310 and the second strain sensor 320 are made of a textile material. However, the present invention is not limited thereto.

요컨대, 스트레인 센서(300)는 동일한 높이의 서로 다른 2개의 스트레인 센서부(310, 320)가 좌우 방향으로 서로 접하여 연결되는 구조를 가진다. 이 때, 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)는 동일한 높이를 가질 수 있다. 그리고, 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320) 각각은 서로 별도로 생성된 후 서로 접하게 연결될 수도 있고, 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)가 연속 공정을 통해 서로 연결된 상태로 한번에 제조될 수도 있다. In other words, the strain sensor 300 has a structure in which two different strain sensor units 310 and 320 of the same height are in contact with each other in the left and right directions. In this case, the first strain sensor unit 310 and the second strain sensor unit 320 may have the same height. In addition, each of the first strain sensor unit 310 and the second strain sensor unit 320 may be separately generated and connected to each other, and the first strain sensor unit 310 and the second strain sensor unit 320 may be connected to each other. It may be produced at one time in a state connected to each other through a continuous process.

이 때, 서로 별도로 생성된 후에 연결되는 경우, 서로 접하는 제1 스트레인 센서부(310)의 일면과 제2 스트레인 센서부(320)의 타면 사이에는 실버페이스트가 발려지고, 제1 스트레인 센서부(310)와 제2 스트레인 센서부(320)는 전도사를 통해 박음질되어 연결될 수 있다. In this case, when they are generated separately from each other, the silver paste is applied between one surface of the first strain sensor unit 310 and the other surface of the second strain sensor unit 320 which are in contact with each other, and the first strain sensor unit 310. ) And the second strain sensor unit 320 may be stitched through the conductive yarns.

그리고, 연속 공정을 이용하는 경우, 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)의 제조는 아래에서 "스트레인 센서의 제조 방법"에서 상세하게 설명하기로 한다.In the case of using the continuous process, the manufacture of the first strain sensor unit 310 and the second strain sensor unit 320 will be described in detail in the "method of manufacturing the strain sensor" below.

한편, 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)는 특정 크기의 인장 탄성 계수(즉, 모듈러스)을 가지며, 이는 조절될 수 있다. 그리고, 인장 탄성 계수의 조절을 통해 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)의 인장 민감도가 조절될 수 있다. 즉, 인장 탄성 계수가 낮고 드레이프성이 높은 경우 인장 민감도 및 게이지 팩터가 높으며, 인장 탄성 계수가 높고 드레이프성이 낮은 경우 인장 민감도 및 게이지 팩터가 낮아진다. Meanwhile, the first strain sensor unit 310 and the second strain sensor unit 320 have a tensile modulus of elasticity (ie, modulus) of a specific size, which can be adjusted. In addition, the tensile sensitivity of the first strain sensor 310 and the second strain sensor 320 may be adjusted by adjusting the tensile elastic modulus. That is, when the tensile modulus is low and the drape property is high, the tensile sensitivity and gauge factor is high, and when the tensile modulus is high and the drape property is low, the tensile sensitivity and gauge factor are low.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 스트레인 센서부(310)의 인장 탄성 계수와 제2 스트레인 센서부(320)의 인장 탄성 계수는 서로 다를 수 있다. 이를 통해, 스트레인 센서(300)의 감지 압력의 범위를 넓힐 수 있는 장점이 있다. According to one embodiment of the present invention, the tensile elastic modulus of the first strain sensor unit 310 and the tensile elastic modulus of the second strain sensor unit 320 may be different from each other. Through this, there is an advantage that can widen the range of the detection pressure of the strain sensor 300.

보다 상세하게, 제1 스트레인 센서부(310)는 제1 크기의 인장 탄성 계수를 가지고, 제2 스트레인 센서부(320)는 제2 크기의 인장 탄성 계수를 가지되, 제1 크기는 제2 크기보다 작을 수도 있고 클 수도 있다. 도 3에서는 제1 크기가 제2 크기보다 작은 일례를 도시하고 있다. More specifically, the first strain sensor unit 310 has a tensile elastic modulus of the first size, the second strain sensor unit 320 has a tensile elastic modulus of the second size, the first size is the second size It can be smaller or larger. 3 shows an example in which the first size is smaller than the second size.

이 때, 도 4를 참조하면, 낮은 인장 탄성 계수를 갖는 스트레인 센서부를 좌측에, 높은 인장 탄성 계수를 갖는 스트레인 센서부를 우측에 연결하는 경우에 있어(도 4의 (a)), 최소의 인장력이 스트레인 센서(300)에 인가되면 낮은 인장 탄성 계수의 스트레인 센서부(즉, 제1 스트레인 센서부(310))가 인장력 변화를 감지하여 최소 인장력에도 센서가 반응하며(도 4의 (b)), 최대의 인장력이 압력 센서(300)에 인가되면, 낮은 인장 탄성 계수의 스트레인 센서부(즉, 제1 스트레인 센서부(310))와 높은 인장 탄성 계수의 스트레인 센서부(즉, 제2 스트레인 센서부(320)) 모두가 인장력 변화를 감지한다(도 4의 (c)). 따라서, 스트레인 센서(300)는 최소 인장력 및 최대 인장력을 모두 감지할 수 있게 되며(멀티 센서), 감지 인장력의 범위가 넓은 장점이 있다. At this time, referring to FIG. 4, when the strain sensor portion having a low tensile modulus is connected to the left side and the strain sensor portion having a high tensile modulus is connected to the right side (FIG. 4A), the minimum tensile force is When applied to the strain sensor 300, the strain sensor portion (that is, the first strain sensor portion 310) of the low tensile modulus of elasticity detects the change in the tensile force and the sensor responds to the minimum tensile force (Fig. 4 (b)), When the maximum tensile force is applied to the pressure sensor 300, the strain sensor portion of the low tensile modulus (that is, the first strain sensor 310) and the strain sensor portion of the high tensile modulus (ie, the second strain sensor portion) (320) all sense the change in tensile force (Fig. 4 (c)). Therefore, the strain sensor 300 can detect both the minimum tensile force and the maximum tensile force (multi-sensor), there is an advantage of a wide range of the sensing tensile force.

즉, 서로 다른 인장 민감도를 가지는 스트레인 센서를 서로 접하게 연결하여 멀티 게이지 팩터 플렉시블 센서인 하나의 스트레인 센서로 제작하면 최소의 인장력에도 저항이 변화하면서 최대의 인장력에도 저항이 변화하는 고효율의 센서를 제작할 수 있다. 또한, 사용자가 필요한 성능 범위에 따라 스트레인 센서를 커스터마이징된 스트레인 센서를 제작할 수 있다. In other words, if the strain sensors having different tensile sensitivity are connected to each other and manufactured as one strain sensor, which is a multi-gauge factor flexible sensor, it is possible to manufacture a highly efficient sensor in which the resistance changes at the maximum tensile force while the resistance changes at the minimum tensile force. have. In addition, the strain sensor can be customized by the user according to the performance range required.

한편, 동일한 섬유실(원사)의 섬유 밀도의 조절을 통해 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)의 인장 탄성 계수를 조절하거나 제1 스트레인 센서부(310) 및 제2 스트레인 센서부(320)를 서로 다른 섬유실의 사용함으로써 인장 탄성 계수를 조절할 수 있다. Meanwhile, the elastic modulus of elasticity of the first strain sensor unit 310 and the second strain sensor unit 320 may be adjusted or the first strain sensor unit 310 and the second strain may be adjusted by controlling the fiber density of the same fiber thread (yarn). Tensile elastic modulus can be adjusted by using the strain sensor unit 320 with different fiber yarns.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 섬유실을 사용하는 경우, 단위 면적당 전도성 입자의 양은 동일하게 하고, 섬유 밀도를 서로 다르게 하여 인장 탄성 계수를 조절할 수 있다. 일례로, 제1 스트레인 센서부(310)는 섬유 밀도를 크게 형성하고, 제2 스트레인 센서부(320)는 섬유 밀도를 작게 형성할 수 있다. 이 때, 절연성 섬유의 밀도가 작은 압력 센서부일수록 함침 횟수 및 프린팅 횟수를 증가시켜 단위 면적당 전도성 입자의 양을 동일하게 할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, when the same fiber yarn is used, the amount of conductive particles per unit area may be the same, and the tensile modulus of elasticity may be adjusted by different fiber densities. For example, the first strain sensor 310 may have a large fiber density, and the second strain sensor 320 may have a small fiber density. At this time, the pressure sensor portion having a smaller density of the insulating fiber may increase the number of times of impregnation and the number of printing to make the amount of conductive particles per unit area equal.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서로 다른 섬유실을 사용하는 경우, 인장 탄성 계수가 큰 섬유실(예를 들어, 나일론 재질의 섬유실)로 제1 스트레인 센서부(310)를 형성하고, 인장 탄성 계수가 작은 섬유실(예를 들어, 폴리 우레탄 재질의 섬유실)로 제2 스트레인 센서부(320)를 형성할 수 있다. 이 때, 단위 면적당 전도성 입자의 양은 동일하다. According to another embodiment of the present invention, when different fiber yarns are used, the first strain sensor unit 310 is formed of a fiber yarn having a high tensile modulus of elasticity (for example, a fiber yarn made of nylon), and the tensile The second strain sensor unit 320 may be formed of a fiber yarn having a small modulus of elasticity (for example, a fiber yarn made of polyurethane). At this time, the amount of conductive particles per unit area is the same.

또한, 상기에서 설명한 내용은 3 이상의 스트레인 센서부를 서로 접하여 연결하는 구조를 가지는 스트레인 센서의 경우에도 적용될 수 있다. In addition, the above description may also be applied to a strain sensor having a structure in which at least three strain sensor units are in contact with each other.

도 5에서는 N개(N는 2 이상이 정수임)의 스트레인 센서부를 서로 연결하는 스트레인 센서를 도시하고 있다. In FIG. 5, the strain sensor which connects N strain sensor parts (N is an integer greater than or equal to 2) is shown.

도 5를 참조하면, 스트레인 센서는 높이가 동일한 N개의 스트레인 센서부를 서로 접하여 연결할 수 있으며, N개의 스트레인 센서부 각각의 인장 탄성 계수는 서로 다를 수 있다. Referring to FIG. 5, the strain sensors may be connected to each other by contacting N strain sensor parts having the same height, and the tensile elastic modulus of each of the N strain sensor parts may be different from each other.

이 경우, N개의 스트레인 센서부는 인장 탄성 계수의 크기를 기준으로 하여 연결 순서가 결정될 수 있다. 즉, 인장 탄성 계수가 큰 순서대로 N개의 스트레인 센서부를 연결할 수도 있고, 인장 탄성 계수가 작은 순서대로 N개의 스트레인 센서부를 연결할 수도 있다. In this case, the N strain sensor units may be connected in order to be determined based on the magnitude of the tensile elastic modulus. That is, the N strain sensor units may be connected in the order of the higher tensile modulus, or the N strain sensor units may be connected in the order of the smaller tensile modulus.

또한, N개의 스트레인 센서부 각각의 재질은 제직, 편성 및 자수 중 하나의 방법을 이용하여 생성된 텍스타일 재질 또는 고분자 재질일 수 있다. In addition, the material of each of the N strain sensor unit may be a textile material or a polymer material generated by using one of the methods of weaving, knitting, and embroidery.

만약, 텍스타일 재질인 경우, N개의 스트레인 센서부 각각의 텍스타일을 구성하는 섬유는 전도성 섬유이거나, 또는 절연성 섬유에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하여 생성될 수 있다. 이 경우, N개의 스트레인 센서부 각각은 서로 별도로 생성된 후 연결될 수도 있고, N개의 압력 센서부는 연속 공정을 통해 서로 연결된 상태에서 한번에 제조될 수도 있다. In the case of the textile material, the fibers constituting the textiles of the N strain sensor units may be conductive fibers or may be produced by impregnating or printing conductive particles on the insulating fibers. In this case, each of the N strain sensor units may be separately generated and connected to each other, or N pressure sensor units may be manufactured at a time in a state connected to each other through a continuous process.

그리고, 상기에서는 인장 탄성 계수를 중심으로 본 발명의 일례를 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 열의 전도성 입자의 양을 달리하여 스트레인 센서를 구성할 수도 있다. 이 때, 높은 인장 탄성 계수를 가지는 스트레인 센서부는 적은 양의 전도성 입자를 포함하는 섬유로 구성된 스트레인 센서부와 대응되고, 낮은 인장 탄성 계수를 가지는 스트레인 센서부는 많은 양의 전도성 입자를 포함하는 섬유로 구성된 스트레인 센서부와 대응된다.
And, in the above described an example of the present invention based on the tensile modulus of elasticity, according to another embodiment of the present invention, the strain sensor may be configured by varying the amount of the conductive particles in each column. At this time, the strain sensor portion having a high tensile modulus of elasticity corresponds to the strain sensor portion composed of a fiber containing a small amount of conductive particles, and the strain sensor portion having a low tensile elastic modulus is composed of a fiber containing a large amount of conductive particles. Corresponds to the strain sensor.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레인 센서의 제조 방법의 흐름도를 도시한 도면이다. 이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명하기로 한다. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a strain sensor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a process performed for each step will be described.

먼저, 단계(610)에서는 다수의 열로 서로 접하여 연결되는 텍스타일을 일체로 생성한다. First, in step 610 to create a textile integrally connected in contact with each other in a plurality of rows.

도 7에서는 2개의 열로 접하여 연결된 텍스타일을 일체로 생성하는 개념을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining the concept of integrally generating a textile connected in contact with two columns.

도 7을 참조하면, 단계(610)에서는 각 열 마다 상이한 밀도로 섬유실을 짠다. 여기서, 제직, 편성 및 자수 중 하나의 방법이 이용될 수 있다. 따라서, 다수의 열로 연결된 텍스타일을 하나의 공정으로 생성할 수 있다.Referring to FIG. 7, in step 610, the fiber yarns are woven at different densities in each row. Here, one method of weaving, knitting and embroidery can be used. Thus, a plurality of thermally connected textiles can be created in one process.

이 때, 섬유실은 절연성 섬유실 또는 전도성 섬유실일 수 있고, 각 열의 섬유실은 동일한 재질의 섬유실일 수 있으며, 단위 면적당 전도성 입자의 양은 동일하다. 만약, 섬유실이 전도성 섬유실인 경우, 단계(610)을 통해 스트레인 센서의 제조 방법이 완료되며, 섬유실이 절연성 섬유실인 경우, 단계(620)가 더 수행된다. 즉, 섬유실이 절연성 섬유실인 경우, 단계(620)에서는 상기 연결된 텍스타일에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅한다. 이 때, 함침을 이용하는 경우, 전도성 입자가 포함된 용액에 상기 연결된 텍스타일을 담궜다가 빼서 전도성 입자를 함침할 수 있다. At this time, the fiber yarn may be an insulating fiber yarn or a conductive fiber yarn, the fiber yarn of each row may be a fiber yarn of the same material, and the amount of conductive particles per unit area is the same. If the fiber yarn is a conductive fiber yarn, the method of manufacturing the strain sensor is completed through step 610, and if the fiber yarn is an insulating fiber yarn, step 620 is further performed. That is, when the fiber yarn is an insulating fiber yarn, in step 620, the connected textile is impregnated or printed with conductive particles. In this case, when the impregnation is used, the conductive particles may be impregnated by dipping the connected textile in a solution containing the conductive particles.

따라서, 전도성 섬유실로 짜진 다수의 열 또는 전도성 입자가 포함된 절연성 섬유실로 짜진 다수의 열 각각이 다수 개의 스트레인 센서부를 구성하고, 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 인장 탄성 계수는 상기 밀도 차이로 인해 서로 다르다. Therefore, each of the plurality of rows of the conductive fiber yarn or the plurality of rows of the insulating fiber yarn containing the conductive particles constitute a plurality of strain sensor portions, and the tensile modulus of elasticity of each of the plurality of strain sensor portions differs from each other due to the density difference. .

일례로, 스트레인 센서가 2열로 구성되는 경우, 섬유실이 촘촘하게 존재하는 좌측의 경우 높은 인장 탄성 계수를 가지고, 섬유실이 느슨하게 존재하는 우측의 경우 낮은 인장 탄성 계수를 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 도 3과 같은 스트레인 센서를 제조할 수 있다. For example, when the strain sensor is composed of two rows, it has a high tensile modulus of elasticity on the left side where the fiber yarn is densely present, and a low tensile modulus of elasticity on the right side where the fiber yarn is loosely present. Thus, the method according to the present invention can produce a strain sensor as shown in FIG.

지금까지 본 발명에 따른 스트레인 센서의 제조 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 3 내지 도 5에서 설명한 스트레인 센서(300)에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.So far, embodiments of the method of manufacturing the strain sensor according to the present invention have been described, and the configuration of the strain sensor 300 described above with reference to FIGS. 3 to 5 may be applied to the present embodiment as it is. Therefore, more detailed description will be omitted.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help the overall understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, Various modifications and variations can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .

Claims (10)

수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서에 있어서,
좌우 방향으로 서로 접하여 연결되는 다수 개의 스트레인 센서부;를 포함하되,
상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 인장 탄성 계수 및 단위 면적당 전도성 입자의 양 중에서 적어도 하나는 서로 다르고, 상기 인장 탄성 계수의 크기 또는 상기 단위 면적당 전도성 입자의 양을 기준으로 하여 상기 다수 개의 스트레인 센서부의 연결 순서가 결정되되, 상기 인장 탄성 계수가 큰 순서부터 차례대로 상기 다수 개의 스트레인 센서부가 연결되거나, 상기 인장 탄성 계수가 작은 순서부터 차례대로 상기 다수 개의 스트레인 센서부가 연결되거나, 상기 단위 면적당 전도성 입자의 양이 많은 순서부터 차례대로 상기 다수 개의 스트레인 센서부가 적층되거나, 상기 단위 면적당 전도성 입자의 양이 적은 순서부터 차례대로 상기 다수 개의 스트레인 센서부가 적층되며,
상기 인장 탄성 계수를 기준으로 하여 텍스타일 재질의 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각을 연결하는 경우에 있어서, 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각이 동일한 섬유실의 재질인 경우, 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 단위 면적당 전도성 입자의 양은 동일하게 하고 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 섬유 밀도를 서로 다르게 하여 상기 다수 개의 스트레인 센서부의 인장 탄성 계수를 조절하고, 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각이 서로 다른 섬유실의 재질인 경우, 상기 다수 개의 스트레인 센서부 각각의 단위 면적당 전도성 입자의 양은 동일하게 하고 압력 탄성 계수가 서로 다른 섬유실을 사용하여 상기 다수 개의 스트레인 센서부의 압력 탄성 계수를 조절하되, 상기 섬유 밀도가 촘촘할수록 상기 인장 탄성 계수의 크기가 커지는 것을 특징으로 하는 수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서.In the strain sensor for sensing the tensile force in the horizontal direction,
Including; a plurality of strain sensor unit connected in contact with each other in the left and right directions,
At least one of the tensile modulus and the amount of conductive particles per unit area of each of the plurality of strain sensor units is different from each other, and the plurality of strain sensor units are connected based on the size of the tensile modulus or the amount of conductive particles per unit area. The order is determined, the plurality of strain sensor parts are connected in order from the order of the higher tensile modulus of elasticity, the plurality of strain sensor parts are connected in order from the order of the smaller tensile modulus of elasticity, or the amount of conductive particles The plurality of strain sensor units are sequentially stacked in this order, or the plurality of strain sensor units are sequentially stacked in order of decreasing amount of conductive particles per unit area.
In the case of connecting each of the plurality of strain sensor units of textile material based on the tensile modulus of elasticity, when each of the plurality of strain sensor units is a material of the same fiber yarn, each unit of the plurality of strain sensor units The amount of conductive particles per area is the same and the fiber density of each of the plurality of strain sensor units is different from each other to adjust the tensile modulus of elasticity of the plurality of strain sensor units, and each of the plurality of strain sensor units is formed of a different fiber chamber. In this case, the amount of conductive particles per unit area of each of the plurality of strain sensor units is the same, and the pressure elastic modulus of the plurality of strain sensor units is adjusted using a fiber chamber having a different pressure elastic modulus, but as the fiber density becomes higher, Magnitude of tensile modulus A strain sensor for sensing the tension in the horizontal direction, characterized in that large. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다수 개의 스트레인 센서부가 텍스타일 재질을 가지는 경우, 연속 공정을 통해 상기 서로 접하여 연결되는 다수 개의 스트레인 센서부가 제조되는 것을 특징으로 하는 수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서.The method of claim 1,
When the plurality of strain sensor units having a textile material, the strain sensor for sensing the tensile force in the horizontal direction, characterized in that a plurality of strain sensor parts are connected to each other in contact with each other through a continuous process. 제1항에 있어서,
상기 다수 개의 스트레인 센서부가 절연성 섬유의 텍스타일 재질인 경우, 상기 다수 개의 스트레인 센서부는 상기 절연성 섬유에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하여 생성되는 것을 특징으로 하는 수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서.The method of claim 1,
When the plurality of strain sensor portion is a textile material of the insulating fiber, the plurality of strain sensor portion is a strain sensor for sensing the tensile force in the horizontal direction, characterized in that generated by impregnating or printing the conductive particles on the insulating fiber. 제5항에 있어서,
상기 절연성 섬유의 밀도가 작은 압력 센서부일수록 함침 횟수 및 프린팅 횟수를 증가시켜 전도성 입자의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서.The method of claim 5,
The strain sensor for sensing the tensile force in the horizontal direction characterized in that the pressure sensor portion having a smaller density of the insulating fiber increases the number of impregnation and the number of printing to increase the amount of conductive particles. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다수 개의 스트레인 센서부 중 제1 스트레인 센서부와 제2 스트레인 센서부가 서로 연결되되,
서로 접하는 상기 제1 스트레인 센서부의 일면과 상기 제2 스트레인 센서부의 타면 사이에는 실버페이스트가 발려지고, 상기 제1 스트레인 센서부와 상기 제2 스트레인 센서부는 전도사를 통해 박음질되어 연결되는 것을 특징으로 하는 수평 방향의 인장력을 센싱하는 스트레인 센서.The method of claim 1,
Among the plurality of strain sensor units, a first strain sensor unit and a second strain sensor unit are connected to each other,
A silver paste is applied between one surface of the first strain sensor portion and the other surface of the second strain sensor portion that are in contact with each other, and the first strain sensor portion and the second strain sensor portion are stitched and connected through conductive yarns. Strain sensor that senses tension in the direction. 삭제delete 삭제delete
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