KR102553287B1 - Position sensor and pressure sensor using cnt-fibers - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNT) 섬유의 물리적 특성을 활용하여 구현된 위치 센서 및 압력 센서에 관한 것이다. 일 실시예에 따른 위치 센서는, CNT 섬유가 고정된 하부 기판과 상부 기판 및 각 기판의 CNT 섬유의 접촉 여부를 판정하고 판정 결과에 기초하여 기판 위에 압력이 가해진 위치를 결정하는 처리부를 포함한다. 일 실시예에 따른 압력 센서는, 수직방향으로 정렬된 구조를 가지는 CNT 섬유층이 배치된 하부 기판과 상부 기판, 및 상부 기판에 압력이 가해지면서 하부 기판 위의 CNT 섬유층을 압박함에 따라 변화하는 저항값을 측정하고 이에 기초하여 기판 위에 가해진 압력의 크기를 계산하는 처리부를 포함한다. 실시예에 따른 위치 센서 및 압력 센서는 우수한 물리적 특성을 갖는 CNT 섬유를 활용하여 높은 정확도를 나타내며, 간단한 공정을 통해 저비용으로 쉽게 제작 가능하므로 산업상 활용도가 매우 높다.The present invention relates to a position sensor and a pressure sensor realized by utilizing physical properties of carbon nanotubes (CNT) fibers. The position sensor according to an embodiment includes a processing unit that determines whether the CNT fibers of the lower substrate and the upper substrate and each substrate to which the CNT fibers are fixed are in contact, and determines the location where pressure is applied on the substrate based on the determination result. A pressure sensor according to an embodiment includes a lower substrate and an upper substrate on which a CNT fiber layer having a vertically aligned structure is disposed, and a resistance value that changes as pressure is applied to the upper substrate and the CNT fiber layer on the lower substrate is pressed. and a processing unit for measuring and calculating the magnitude of the pressure applied on the substrate based on this. The position sensor and the pressure sensor according to the embodiment show high accuracy by utilizing CNT fibers having excellent physical properties, and can be easily manufactured at low cost through a simple process, so industrial application is very high.

Description

CNT 섬유를 이용한 위치 센서 및 압력 센서{POSITION SENSOR AND PRESSURE SENSOR USING CNT-FIBERS}Position sensor and pressure sensor using CNT fiber {POSITION SENSOR AND PRESSURE SENSOR USING CNT-FIBERS}

본 발명은 탄소나노튜브(CNT) 섬유의 물리적 특성을 활용한 위치 센서 및 압력 센서에 관한 것이다. 본 발명에 따른 위치 센서 및 압력 센서는 웨어러블 디바이스, 전자 피부, 소프트 로보틱스, 헬스케어 등 다양한 기술분야에 활용될 수 있다.The present invention relates to a position sensor and a pressure sensor utilizing physical properties of carbon nanotube (CNT) fibers. The position sensor and the pressure sensor according to the present invention can be used in various technical fields such as wearable devices, electronic skin, soft robotics, and healthcare.

탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNT)는 원통형 모양의 나노 구조를 지니는 탄소의 동소체로서, 기계적, 전기적 그리고 열적 특성이 매우 우수하여 나노 복합재료 제조 분야에서 기존의 첨가제를 대체할 수 있는 혁신적인 물질로 여겨지고 있다. 탄소나노튜브의 물리적 특성을 활용한 기술이 다양한 산업 분야에서 연구되고 있으며, 특히 탄소나노튜브 구조체를 밀집하여 섬유 형태로 제작한 CNT 섬유는 유연하면서도 높은 강도와 높은 전기 전도성을 지니므로 활용도가 높다. 최근에는 CNT 섬유를 적용한 고성능 인장 센서, CNT 시트를 적용한 압력 센서 등이 개발되고 있다.Carbon nanotubes (CNT) is an allotrope of carbon with a cylindrical nanostructure, and it is considered an innovative material that can replace existing additives in the field of nanocomposite materials because of its excellent mechanical, electrical and thermal properties. there is. Technologies utilizing the physical properties of carbon nanotubes are being researched in various industrial fields. In particular, CNT fibers produced in the form of fibers by dense carbon nanotube structures are highly usable because they are flexible, yet have high strength and high electrical conductivity. Recently, high-performance tensile sensors using CNT fibers and pressure sensors using CNT sheets have been developed.

ACSnano, vol.9, no.6, 5929-5936 (2015) ACSnano, vol.9, no.6, 5929-5936 (2015) Nanoscale, 2019, 11, 5884 Nanoscale, 2019, 11, 5884

본 발명은 탄소나노튜브의 우수한 물리적 특성을 활용하면서도 간단한 공정을 통해 저비용으로 쉽게 제작 가능한 CNT 섬유 기반 위치 센서 및 압력 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a CNT fiber-based position sensor and pressure sensor that can be easily manufactured at low cost through a simple process while utilizing the excellent physical properties of carbon nanotubes.

본 발명의 일 실시예에 따른 CNT 섬유를 이용한 위치 센서는, 하부 기판; 상기 하부 기판 위에 위치하는 상부 기판; 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판을 이격시키기 위한 스페이서; 상기 하부 기판 위에 고정되며 전류가 도통하는 하부 CNT 섬유; 상기 상부 기판 아래에 고정되는 복수의 상부 CNT 섬유로서, 각각의 상부 CNT 섬유는 상기 하부 CNT 섬유와 서로 다른 지점에서 교차하도록 배치되는, 복수의 상부 CNT 섬유; 및 상기 복수의 상부 CNT 섬유의 각 단부에서 측정되는 전압에 기초하여 각각의 상부 CNT 섬유와 상기 하부 CNT 섬유의 접촉 여부를 판정하고, 판정 결과에 기초하여 상기 상부 기판 위에 압력이 가해진 위치를 결정하는 처리부를 포함한다.A position sensor using a CNT fiber according to an embodiment of the present invention includes a lower substrate; an upper substrate positioned on the lower substrate; a spacer spaced apart from the upper substrate and the lower substrate; a lower CNT fiber fixed on the lower substrate and conducting current; a plurality of upper CNT fibers fixed under the upper substrate, each upper CNT fiber being disposed to cross the lower CNT fiber at different points; And determining whether each upper CNT fiber is in contact with the lower CNT fiber based on the voltage measured at each end of the plurality of upper CNT fibers, and determining a position where pressure is applied on the upper substrate based on the determination result Include a processing unit.

일 실시예에 따르면, 상기 상부 기판은 유연한 물질로 구성되며, 상기 상부 기판 위에 가해진 압력에 의해 기판이 휘어짐에 따라 상기 복수의 상부 CNT 섬유 중 일부가 상기 하부 CNT 섬유와 접촉될 수 있다.According to an embodiment, the upper substrate is made of a flexible material, and as the substrate is bent by pressure applied on the upper substrate, some of the plurality of upper CNT fibers may come into contact with the lower CNT fibers.

일 실시예에 따르면, 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판 각각은, 상기 상부 CNT 섬유와 상기 하부 CNT 섬유가 교차하는 지점마다 형성된 전극을 포함할 수 있다.According to an embodiment, each of the upper substrate and the lower substrate may include an electrode formed at each point where the upper CNT fiber and the lower CNT fiber cross each other.

일 실시예에 따르면, 상기 위치 센서는 상기 하부 CNT 섬유와 전원 사이에 연결된 저항을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the position sensor may further include a resistor connected between the lower CNT fiber and a power source.

일 실시예에 따르면, 상기 위치 센서는 상기 복수의 상부 CNT 섬유와 접지 사이에 연결된 저항을 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the position sensor may further include a resistor connected between the plurality of upper CNT fibers and ground.

일 실시예에 따르면, 상기 위치 센서는 상기 상부 기판 위에 압력이 가해진 위치를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the position sensor may further include a display for visually displaying a position where pressure is applied on the upper substrate.

본 발명의 일 실시예에 따른 CNT 섬유를 이용한 압력 센서는, 하부 기판; 상기 하부 기판 위에 위치하는 상부 기판; 상기 상부 기판 및 상기 하부 기판을 이격시키기 위한 스페이서; 상기 하부 기판 위에 서로 인접한 CNT 섬유끼리 접촉하도록 전류의 도통 방향과 수직 방향으로 정렬된 구조로 배열된 복수의 CNT 섬유로 구성된 CNT 섬유층; 상기 하부 기판 위에 형성되며 상기 CNT 섬유층과 전기적으로 연결되는 전극; 및 상기 전극을 통해 상기 CNT 섬유층의 양단에서 측정되는 저항값의 변화에 기초하여, 상기 상부 기판 위에 가해진 압력의 크기를 계산하는 처리부를 포함한다.A pressure sensor using a CNT fiber according to an embodiment of the present invention includes a lower substrate; an upper substrate positioned on the lower substrate; a spacer spaced apart from the upper substrate and the lower substrate; a CNT fiber layer composed of a plurality of CNT fibers arranged on the lower substrate in a structure aligned in a direction perpendicular to a conduction direction of current so that adjacent CNT fibers contact each other; an electrode formed on the lower substrate and electrically connected to the CNT fiber layer; and a processing unit that calculates the magnitude of the pressure applied on the upper substrate based on the change in resistance value measured at both ends of the CNT fiber layer through the electrode.

일 실시예에 따르면, 상기 상부 기판은 유연한 물질로 구성되며, 상기 상부 기판 위에 가해진 압력에 의해 기판이 휘어짐에 따라 상기 CNT 섬유층을 압박하게 되고, 상기 복수의 CNT 섬유가 눌림에 따라 서로 인접한 CNT 섬유 간 접촉 면적이 넓어지면서 접촉저항의 감소로 인해 상기 CNT 섬유층의 양단에서 측정되는 저항값이 낮아질 수 있다.According to one embodiment, the upper substrate is made of a flexible material, and as the substrate is bent by the pressure applied on the upper substrate, it presses the CNT fiber layer, and as the plurality of CNT fibers are pressed, the CNT fibers adjacent to each other Resistance values measured at both ends of the CNT fiber layer may be lowered due to a decrease in contact resistance as the inter-contact area is widened.

일 실시예에 따르면, 상기 압력 센서는 상기 상부 기판 아래에 상기 CNT 섬유층과 대향하도록 배치된 전극층을 더 포함하고, 상기 상부 기판에 압력이 가해지면 상기 전극층과 상기 CNT 섬유층이 접촉하면서 상기 CNT 섬유층의 양단에서 측정되는 저항값이 낮아질 수 있다.According to one embodiment, the pressure sensor further includes an electrode layer disposed under the upper substrate to face the CNT fiber layer, and when pressure is applied to the upper substrate, the electrode layer and the CNT fiber layer contact and A resistance value measured at both ends may be lowered.

일 실시예에 따르면, 상기 압력 센서는 상기 상부 기판 위에 가해진 압력의 크기를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the pressure sensor may further include a display for visually displaying the amount of pressure applied on the upper substrate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유연성과 높은 전기 전도성을 갖는 CNT 섬유를 활용하여 구현된 위치 센서가 제공된다. 실시예에 따른 위치 센서는 압력의 변화에 따라 상하부 기판의 CNT 섬유들이 접촉하면서 단부에서 측정되는 전압이 달라지는 전압 분배 원리를 이용해 가압 지점을 감지할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a position sensor implemented using CNT fibers having flexibility and high electrical conductivity is provided. The position sensor according to the embodiment may detect a pressurized point using a voltage distribution principle in which a voltage measured at an end portion is changed while CNT fibers of upper and lower substrates contact each other according to a change in pressure.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전류의 도통 방향과 수직 구조로 정렬된 CNT 섬유를 활용하여 구현된 압력 센서가 제공된다. 실시예에 따른 압력 센서는 기판에 가해진 압력의 크기에 따라 수직 정렬된 CNT 섬유층의 양단에서 측정되는 저항값이 달라지는 원리를 이용해 압력의 크기를 감지할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a pressure sensor realized by utilizing CNT fibers aligned in a vertical structure with the conduction direction of current is provided. The pressure sensor according to the embodiment can detect the magnitude of the pressure using the principle that the resistance value measured at both ends of the vertically aligned CNT fiber layer varies according to the magnitude of the pressure applied to the substrate.

실시예에 따른 위치 센서 및 압력 센서는 우수한 물리적 특성을 갖는 CNT 섬유를 활용하여 높은 정확도를 가지면서도, 간단한 공정을 통해 저비용으로 쉽게 제작 가능하므로 산업상 활용도가 매우 높다.The position sensor and the pressure sensor according to the embodiment have high accuracy by using CNT fibers having excellent physical properties, and can be easily manufactured at low cost through a simple process, so the industrial applicability is very high.

본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 도면의 일부 구성요소들에 대한 표현이 과장되거나 생략될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 위치 센서의 구조를 나타내기 위한 단면도이다.
도 2는 CNT 섬유 기반 위치 센서의 구조를 나타내기 위한 사시도이다.
도 3은 CNT 섬유 기반 위치 센서의 구동 원리를 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 압력 센서의 구조를 나타내기 위한 단면도이다.
도 5a 및 5b는 일 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 압력 센서의 구동 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6a 및 6b는 또 다른 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 압력 센서의 구동 원리를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 CNT 섬유 기반 압력 센서에 가해지는 압력의 변화에 따른 저항값의 변화를 나타내는 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS To describe the technical solutions of the embodiments of the present invention or the prior art more clearly, drawings required in the description of the embodiments are briefly introduced below. It should be understood that the drawings below are for the purpose of explaining the embodiments of the present specification and not for limiting purposes. In addition, representations of some elements in the drawings may be exaggerated or omitted for clarity of description.
1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a CNT fiber-based position sensor according to an embodiment.
2 is a perspective view illustrating the structure of a CNT fiber-based position sensor.
3 is a circuit diagram for explaining the driving principle of the CNT fiber-based position sensor.
4 is a cross-sectional view illustrating the structure of a CNT fiber-based pressure sensor according to an embodiment.
5A and 5B are cross-sectional views illustrating a driving principle of a CNT fiber-based pressure sensor according to an exemplary embodiment.
6A and 6B are cross-sectional views illustrating a driving principle of a CNT fiber-based pressure sensor according to another embodiment.
7 is a graph showing a change in resistance value according to a change in pressure applied to a CNT fiber-based pressure sensor.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable one skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in one embodiment in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.

본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.The terminology used in this specification has been selected as a general term that is currently widely used as much as possible while considering functions, but it may vary according to the intention or custom of a person skilled in the art or the emergence of new technology. In addition, in a specific case, there is also a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in the explanation part of the corresponding specification. Therefore, it should be clarified that the terms used in this specification should be interpreted based on the actual meaning of the term and the overall content of this specification, rather than simply the name of the term.

이하, 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들에 따른 CNT 섬유 기반 위치 센서 및 압력 센서의 구조와 작동 원리에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the structure and operating principle of a CNT fiber-based position sensor and pressure sensor according to preferred embodiments will be described with reference to the drawings.

CNT 섬유를 이용한 위치 센서Position sensor using CNT fiber

도 1은 일 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 위치 센서의 단면 구조를 나타낸다.1 shows a cross-sectional structure of a CNT fiber-based position sensor according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 위치 센서는, 하부 기판(10); 하부 기판(10) 위에 위치하는 상부 기판(20); 하부 기판(10)과 상부 기판(20)을 이격시키기 위한 스페이서(30); 하부 기판(10) 위에 고정되는 하부 CNT 섬유(100); 상부 기판(20) 아래에 고정되는 복수의 상부 CNT 섬유(201, 202, 203); 및 CNT 섬유(201, 202, 203)의 각 단부에서 측정되는 전압에 기초하여 압력이 가해진 위치를 결정하기 위한 처리부(40)를 포함할 수 있다. 또한, 하부 CNT 섬유(100) 위에 일정 간격을 두고 배치되며 전기적으로 연결된 하부 전극(111, 112, 113); 및 상부 CNT 섬유(201, 202, 203) 각각에 대해 전기적으로 연결된 상부 전극(211, 212, 213)을 더 포함할 수 있다. 이러한 전극들이 위치 센서를 구현하기 위해 필수적인 것은 아니지만, 상부 및 하부 CNT 섬유의 전기적인 연결을 원활하게 만들어 준다. 도 1에 도시된 전극의 개수와 위치는 예시적인 것일 뿐이며, 더 적거나 더 많은 전극이 포함될 수 있다.Referring to Figure 1, the position sensor according to the embodiment, the lower substrate 10; an upper substrate 20 positioned on the lower substrate 10; a spacer 30 for separating the lower substrate 10 and the upper substrate 20; a lower CNT fiber 100 fixed on the lower substrate 10; a plurality of upper CNT fibers (201, 202, 203) fixed under the upper substrate (20); And it may include a processing unit 40 for determining the position to which the pressure is applied based on the voltage measured at each end of the CNT fibers (201, 202, 203). In addition, lower electrodes 111, 112, and 113 disposed on the lower CNT fiber 100 at regular intervals and electrically connected to each other; and upper electrodes 211, 212, and 213 electrically connected to the upper CNT fibers 201, 202, and 203, respectively. Although these electrodes are not essential to implement a position sensor, they make the electrical connection between the upper and lower CNT fibers smooth. The number and location of electrodes shown in FIG. 1 is exemplary only, and fewer or more electrodes may be included.

하부 기판(10)과 상부 기판(20)은 스페이서(30)에 의해 이격될 수 있다. 스페이서(30)에 의해 이격되는 거리는, 압력이 가해지지 않은 상태에서는 각 기판의 CNT 섬유 또는 전극이 서로 접촉하지 않을 정도인 동시에, 압력이 가해지면 각 기판의 CNT 섬유 또는 전극이 서로 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있는 정도로 설정된다. 실시예에 따르면, 하부 기판(10) 및 상부 기판(20) 중 적어도 하나는 유연한 물질(예컨대, PDMS 등)로 구성되며, 이에 따라 유연한 기판에 압력이 가해지면 기판이 휘어지면서 각 기판에 배치된 CNT 섬유가 서로 접촉하게 된다.The lower substrate 10 and the upper substrate 20 may be spaced apart from each other by a spacer 30 . The distance separated by the spacer 30 is such that the CNT fibers or electrodes of each substrate do not contact each other in a state where no pressure is applied, and at the same time, when pressure is applied, the CNT fibers or electrodes of each substrate contact each other and electrically It is set to the extent that it can be connected. According to the embodiment, at least one of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 is made of a flexible material (eg, PDMS, etc.), and accordingly, when pressure is applied to the flexible substrate, the substrate is bent while disposing on each substrate. The CNT fibers come into contact with each other.

도 2는 일 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 위치 센서의 구조를 분리하여 나타낸 것이다.2 shows the structure of a CNT fiber-based position sensor in isolation according to an embodiment.

도 2에 도시된 것처럼, 하부 기판(10) 위에는 탄소나노튜브(carbon nanotubes)로 이루어진 한 가닥의 하부 CNT 섬유(100)가 배치되고, 상부 기판(20) 아래에는 복수의 CNT 섬유(201, 202, 203)가 하부 CNT 섬유(100)와 마주하도록 배치된다. 전술하였듯이, 상부 CNT 섬유(201, 202, 203)와 하부 CNT 섬유(100)는 기판에 압력이 가해지지 않은 상태에서는 서로 접촉하지 않고, 상부 기판에 압력이 가해지면 해당 위치의 상부 CNT 섬유가 하부 CNT 섬유와 교차하면서 전기적으로 연결될 수 있다. CNT 섬유들의 전기적인 접촉을 위해 하부 기판의 전극(111, 112, 113)과 상부 기판의 전극(211, 212, 213)이 서로 대향하도록 형성될 수 있다.As shown in FIG. 2, a single lower CNT fiber 100 made of carbon nanotubes is disposed on the lower substrate 10, and a plurality of CNT fibers 201 and 202 are disposed under the upper substrate 20. , 203) is disposed facing the lower CNT fiber 100. As described above, the upper CNT fibers 201, 202, and 203 and the lower CNT fibers 100 do not contact each other in a state in which no pressure is applied to the substrate, and when pressure is applied to the upper substrate, the upper CNT fibers at the corresponding position It can be electrically connected while crossing the CNT fiber. For electrical contact between the CNT fibers, the electrodes 111, 112, and 113 of the lower substrate and the electrodes 211, 212, and 213 of the upper substrate may be formed to face each other.

처리부(40)는 상부 CNT 섬유(201, 202, 203)의 단부에서 측정되는 전압에 기초하여 상부 CNT 섬유(201, 202, 203)와 하부 CNT 섬유(100)의 접촉 여부를 판정하고, 판정 결과에 기초하여 압력이 가해진 위치를 결정한다. 이하에서는 도 3을 참조하여 압력이 가해진 위치를 결정하는 원리를 설명한다.The processing unit 40 determines whether or not the upper CNT fibers 201, 202, and 203 are in contact with the lower CNT fibers 100 based on the voltage measured at the ends of the upper CNT fibers 201, 202, and 203, and the determination result Determine the location where the pressure is applied based on Hereinafter, with reference to FIG. 3, the principle of determining the position where the pressure is applied will be described.

도 3은 일 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 위치 센서의 전기적인 구조를 설명하기 위한 등가 회로이다. 도 3의 회로에 표시된 구체적인 수치들은 예시적인 것에 불과하며 임의로 설정될 수 있다.3 is an equivalent circuit for explaining the electrical structure of a CNT fiber-based position sensor according to an embodiment. Specific numerical values indicated in the circuit of FIG. 3 are exemplary only and may be arbitrarily set.

도 3의 회로와 같이, 하부 CNT 섬유의 각 부분에 대한 저항을 12Ω, 6Ω, 7Ω으로 나타낼 수 있다. 상기 회로에는 하부 CNT 섬유와 전원 사이에 연결된 제1 저항(R1=280Ω), 및/또는 복수의 상부 CNT 섬유와 접지 사이에 연결된 제2 저항(R2=10kΩ)이 더 포함될 수 있다.As in the circuit of FIG. 3, the resistance of each part of the lower CNT fiber can be expressed as 12Ω, 6Ω, and 7Ω. The circuit may further include a first resistor (R1 = 280Ω) connected between the lower CNT fiber and the power supply, and/or a second resistor (R2 = 10kΩ) connected between the plurality of upper CNT fibers and the ground.

상부 CNT 섬유 또는 전극은 기판이 눌리는 위치에 따라 하부 CNT 섬유 또는 전극과 접촉하게 되며, CNT 섬유 또는 전극의 접촉 여부에 따라 단부에서 측정되는 전압이 달라진다. 이는 전압 분배 원리에 따른 것으로, 단부에서 측정되는 전압은 양단 저항값에 비례한다. 즉, 각 상부 CNT 섬유와 하부 CNT 섬유의 접촉 여부에 따라 Vout1 > Vout2 > Vout3 순으로 전압이 측정된다. 처리부(40)는 측정되는 전압값에 기초하여 상부 CNT 섬유 가닥 중 어느 것이 하부 CNT 섬유와 접촉하였는지 판정하고, 해당 접촉이 일어난 위치를 결과로서 출력하도록 구성된다.The upper CNT fiber or electrode comes into contact with the lower CNT fiber or electrode depending on the position where the substrate is pressed, and the voltage measured at the end varies depending on whether the CNT fiber or electrode is in contact. This is according to the voltage distribution principle, and the voltage measured at the end is proportional to the resistance value of both ends. That is, the voltage is measured in the order of V out1 > V out2 > V out3 depending on whether each upper CNT fiber is in contact with the lower CNT fiber. The processing unit 40 is configured to determine which of the upper CNT fiber strands made contact with the lower CNT fiber based on the measured voltage value, and to output the location where the contact occurred as a result.

일 실시예에 따르면, 상기 처리부(40)에서 결정한 위치(즉, 상부 기판 위에 압력이 가해진 위치)를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 더 구비할 수 있다. 예컨대, 복수의 상부 CNT 섬유 각각에 넘버를 부여하거나 위치를 명명하고(left, middle, right 등), 하부 CNT 섬유와 접촉된 상부 CNT 섬유의 넘버 또는 위치를 결과로서 디스플레이에 표시할 수 있다. According to one embodiment, a display for visually displaying the location determined by the processing unit 40 (ie, the location where pressure is applied on the upper substrate) may be further provided. For example, each of the plurality of upper CNT fibers may be numbered or named (left, middle, right, etc.), and the number or position of the upper CNT fiber in contact with the lower CNT fiber may be displayed on a display as a result.

도 1 내지 도 3에 도시된 위치 센서를 예시로서 설명하면, 기판에 아무런 압력이 가해지지 않았을 경우(즉, 상부 및 하부 CNT 섬유가 서로 접촉하지 않을 경우) 상부 CNT 섬유의 단부에서 측정되는 전압은 0V이다. 이 경우 디스플레이에는 압력이 가해지지 않았음을 의미하는 'no pressure' 또는 'OFF' 등의 문자가 표시될 수 있다.Referring to the position sensor shown in FIGS. 1 to 3 as an example, when no pressure is applied to the substrate (ie, when the upper and lower CNT fibers do not contact each other), the voltage measured at the end of the upper CNT fiber is It is 0V. In this case, characters such as 'no pressure' or 'OFF' indicating that no pressure is applied may be displayed on the display.

만약 상부 기판(20) 중 상부 CNT 섬유(201)가 배치된 부분에 압력이 가해져 상부 CNT 섬유(201) 또는 전극(211)과 하부 CNT 섬유(100) 또는 전극(111)이 접촉하게 되면, Vout1 (약 0.21V)가 측정된다. 다시 말해, 전압계에 0.21V가 측정되면 상부 CNT 섬유(201) 또는 전극(211)이 하부 CNT 섬유(100) 또는 전극(111)과 접촉된 상태임을 알 수 있다. 처리부(40)는 이에 대응하여 상부 CNT 섬유(201)가 배치된 위치를 출력한다. 이 경우 디스플레이에는 'left'와 같이 해당 CNT 섬유(201)의 위치에 대응하는 문자가 표시될 수 있다.If pressure is applied to the portion of the upper substrate 20 where the upper CNT fiber 201 is disposed so that the upper CNT fiber 201 or electrode 211 and the lower CNT fiber 100 or electrode 111 come into contact, V out1 (about 0.21V) is measured. In other words, when 0.21V is measured by the voltmeter, it can be seen that the upper CNT fiber 201 or the electrode 211 is in contact with the lower CNT fiber 100 or the electrode 111. The processing unit 40 outputs the position where the upper CNT fiber 201 is disposed in response to this. In this case, a character corresponding to the position of the CNT fiber 201, such as 'left', may be displayed on the display.

만약 상부 CNT 섬유(202) 또는 전극(212)과 하부 CNT 섬유(100) 또는 전극(112)이 접촉하게 되면, Vout2 (약 0.13V)가 측정된다. 즉, 전압계에 0.13V가 측정되면 상부 CNT 섬유(202) 또는 전극(212)이 하부 CNT 섬유(100) 또는 전극(112)과 접촉된 상태임을 알 수 있다. 처리부(40)는 이에 대응하여 상부 CNT 섬유(202)가 배치된 위치를 출력하며, 디스플레이에는 'middle'과 같이 CNT 섬유(202)의 위치에 대응하는 문자가 표시될 수 있다.If the upper CNT fiber 202 or electrode 212 and the lower CNT fiber 100 or electrode 112 are in contact, V out2 (about 0.13V) is measured. That is, when 0.13V is measured by the voltmeter, it can be seen that the upper CNT fiber 202 or the electrode 212 is in contact with the lower CNT fiber 100 or the electrode 112. The processing unit 40 outputs the position where the upper CNT fiber 202 is disposed in response to this, and a character corresponding to the position of the CNT fiber 202, such as 'middle', may be displayed on the display.

만약 상부 CNT 섬유(203) 또는 전극(213)과 하부 CNT 섬유(100) 또는 전극(113)이 접촉하게 되면, Vout3 (약 0.07V)가 측정된다. 즉, 전압계에 0.07V가 측정되면 상부 CNT 섬유(203) 또는 전극(213)이 하부 CNT 섬유(100) 또는 전극(113)과 접촉된 상태임을 알 수 있다. 처리부(40)는 이에 대응하여 상부 CNT 섬유(203)가 배치된 위치를 출력하며, 디스플레이에는 'right'과 같이 CNT 섬유(203)의 위치에 대응하는 문자가 표시될 수 있다.If the upper CNT fiber 203 or electrode 213 and the lower CNT fiber 100 or electrode 113 are in contact, V out3 (about 0.07V) is measured. That is, when 0.07V is measured by the voltmeter, it can be seen that the upper CNT fiber 203 or the electrode 213 is in contact with the lower CNT fiber 100 or the electrode 113. The processing unit 40 outputs the position where the upper CNT fiber 203 is disposed in response thereto, and a character corresponding to the position of the CNT fiber 203, such as 'right', may be displayed on the display.

전술한 실시예들은 이해를 돕기 위해 발명의 구조를 단순화하여 나타낸 것이므로, 다양하게 변형된 구조의 위치 센서가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상부 기판에 수십 내지 수백 가닥의 CNT 섬유 및 전극을 배치하게 되면, 압력이 가해진 위치를 더 정밀하게 검출해낼 수 있다.Since the foregoing embodiments have simplified the structure of the invention for ease of understanding, a position sensor having variously modified structures can be provided. For example, when tens to hundreds of CNT fibers and electrodes are disposed on the upper substrate, the pressure-applied position can be more precisely detected.

CNT 섬유를 이용한 압력 센서Pressure sensor using CNT fiber

도 4는 일 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 압력 센서의 구조를 나타내기 위한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating the structure of a CNT fiber-based pressure sensor according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 압력 센서는, 하부 기판(10); 하부 기판(10) 위에 배치된 상부 기판(20); 하부 기판(10)과 상부 기판(20)을 이격시키기 위한 스페이서(30); 저항값의 변화에 기초해 상부 기판(20)에 가해지는 압력의 크기를 계산하기 위한 처리부(40); 하부 기판(10) 위에 배치된 CNT 섬유층(60); 및 하부 기판(10) 위에 배치되며 CNT 섬유층(60)과 전기적으로 연결되는 전극(51, 52)을 포함한다.Referring to FIG. 4 , the pressure sensor according to the embodiment includes a lower substrate 10; an upper substrate 20 disposed on the lower substrate 10; a spacer 30 for separating the lower substrate 10 and the upper substrate 20; a processing unit 40 for calculating the magnitude of the pressure applied to the upper substrate 20 based on the change in the resistance value; a CNT fiber layer 60 disposed on the lower substrate 10; and electrodes 51 and 52 disposed on the lower substrate 10 and electrically connected to the CNT fiber layer 60 .

위치 센서와 마찬가지로, 하부 기판(10) 및 상부 기판(20)은 스페이서(30)에 의해 이격될 수 있다. 스페이서(30)에 의해 이격되는 거리는, 압력이 가해지지 않은 상태에서는 상부 기판(20)의 일면이 CNT 섬유층(60)과 접촉하지 않을 정도인 동시에, 압력이 가해지면 상부 기판(20)이 휘어지면서 CNT 섬유층(60)을 누를 수 있을 정도의 거리로 설정된다.Like the position sensor, the lower substrate 10 and the upper substrate 20 may be spaced apart by a spacer 30 . The distance separated by the spacer 30 is such that one side of the upper substrate 20 does not come into contact with the CNT fiber layer 60 in a state in which no pressure is applied, and at the same time, when pressure is applied, the upper substrate 20 bends It is set to a distance enough to press the CNT fiber layer 60.

하부 기판(10) 위에 배치된 CNT 섬유층(60)은 나란히 배열된 복수의 CNT 섬유(61, 62, 63, 64)로 구성되며, 각각의 CNT 섬유는 인접한 CNT 섬유와 접촉하도록 배치된다. 바람직하게는, 각각의 CNT 섬유 가닥은 전극(51, 52)에 의한 전류의 도통 방향과 수직 방향으로 배열된다. 하부 기판(10) 및 상부 기판(20) 중 적어도 하나는 유연한 물질(예컨대, PDMS 등)로 구성될 수 있고, 이에 따라 유연한 기판에 압력이 가해지면 기판이 휘어지면서 CNT 섬유층(60)을 압박하게 되고, 인접한 CNT 섬유들 간 접촉 면적이 넓어짐에 따라 측정되는 저항값이 낮아지게 된다.The CNT fiber layer 60 disposed on the lower substrate 10 is composed of a plurality of CNT fibers 61, 62, 63, and 64 arranged side by side, and each CNT fiber is disposed to contact adjacent CNT fibers. Preferably, each CNT fiber strand is arranged in a direction perpendicular to the conduction direction of current by the electrodes 51 and 52 . At least one of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 may be made of a flexible material (eg, PDMS), and accordingly, when pressure is applied to the flexible substrate, the substrate bends and presses the CNT fiber layer 60 And, as the contact area between adjacent CNT fibers increases, the measured resistance value decreases.

도 5a 및 5b는 일 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 압력 센서의 구동 원리를 나타낸다. 도 5a 및 5b에서는 이해를 돕기 위해 4가닥의 CNT 섬유(61, 62, 63, 64)의 단면을 표시하였으나, 실제로 CNT 섬유층은 훨씬 더 많은 수의 CNT 섬유로 구성될 수 있다.5a and 5b show a driving principle of a CNT fiber-based pressure sensor according to an embodiment. 5A and 5B show cross sections of four CNT fibers 61, 62, 63, and 64 for ease of understanding, but in reality, a CNT fiber layer may be composed of a much larger number of CNT fibers.

도 5a와 같이, 압력이 가해지지 않으면 하부 기판(10)과 상부 기판(20)이 스페이서(30)에 의해 이격된 상태이고, CNT 섬유층(60)과 접촉된 전극(51, 52)에서는 일정값의 저항이 측정된다. 도 5b와 같이, 센서에 압력이 가해지면 상부 기판(20)이 휘어지면서 CNT 섬유층(60)을 압박하게 되고, CNT 섬유층(60)을 구성하는 각각의 CNT 섬유들(61 62, 63, 64)이 좌우로 늘어나면서 인접한 CNT 섬유와의 접촉 면적이 넓어진다. 이에 따라 CNT 섬유층(60) 양단에서 측정되는 저항값은 낮아지게 된다.As shown in FIG. 5A, when pressure is not applied, the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are separated by the spacer 30, and the electrodes 51 and 52 in contact with the CNT fiber layer 60 have a constant value resistance is measured. As shown in FIG. 5B, when pressure is applied to the sensor, the upper substrate 20 bends and presses the CNT fiber layer 60, and each of the CNT fibers 61, 62, 63, and 64 constituting the CNT fiber layer 60 As it extends from side to side, the contact area with adjacent CNT fibers widens. Accordingly, the resistance value measured at both ends of the CNT fiber layer 60 is lowered.

도 7은 CNT 섬유 기반 압력 센서에 가해지는 압력의 변화에 따른 저항값의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 압력이 가해지는 시점(Pressure)에서 저항값이 약 14Ω 이상에서 12Ω 이하로 낮아지게 되고, 압력이 사라지면(Release) 저항값은 다시 증가한다. 7 is a graph showing a change in resistance value according to a change in pressure applied to a CNT fiber-based pressure sensor. As shown in FIG. 7 , the resistance value decreases from about 14 Ω or more to 12 Ω or less at the time when pressure is applied (Pressure), and when the pressure disappears (Release), the resistance value increases again.

처리부(40)는 저항계를 통해 측정된 저항값의 변화에 기초하여 기판에 가해진 압력의 크기를 계산할 수 있다. 처리부(40)는 전극(51, 52) 양단에서 측정되는 저항값이 낮아지면 압력이 증가하는 상태인 것으로 결정하고 저항값의 감소에 비례하는 압력의 크기를 계산하여 출력한다. 반대로, 측정되는 저항값이 다시 높아지면 압력이 감소하는 상태인 것으로 결정하고 이에 따른 압력의 크기를 계산하여 출력한다.The processing unit 40 may calculate the magnitude of the pressure applied to the substrate based on the change in the resistance value measured through the resistance meter. The processing unit 40 determines that the pressure is increasing when the resistance value measured at both ends of the electrodes 51 and 52 decreases, and calculates and outputs the magnitude of the pressure proportional to the decrease in the resistance value. Conversely, when the measured resistance value increases again, it is determined that the pressure is in a decreasing state, and the corresponding pressure is calculated and output.

일 실시예에 따르면, 상부 기판(20) 위에 가해진 압력의 크기를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, a display for visually displaying the amount of pressure applied on the upper substrate 20 may be further included.

도 6a 및 6b는 또 다른 실시예에 따른 CNT 섬유 기반 압력 센서의 구동 원리를 나타낸다.6a and 6b show a driving principle of a CNT fiber-based pressure sensor according to another embodiment.

도 6a 및 6b를 참조하면, 일 실시예에 따른 압력 센서는, 상부 기판(20) 아래에 CNT 섬유층(60)과 대향하도록 배치된 전극층(70)을 더 포함할 수 있다. 상기 전극층(70)은 전도성이 있는 물질(예컨대, 구리 테이프)로 구성되며, 기판에 압력이 가해지면 CNT 섬유와 접촉하여 새로운 전도 경로(conducting path)를 형성한다. 상기 전극층(60)을 추가함으로써 압력의 유무에 따른 저항값의 변화가 커지기 때문에 외력을 더 정확하게 검출할 수 있게 된다.Referring to FIGS. 6A and 6B , the pressure sensor according to an embodiment may further include an electrode layer 70 disposed to face the CNT fiber layer 60 under the upper substrate 20 . The electrode layer 70 is made of a conductive material (eg, copper tape), and when pressure is applied to the substrate, it contacts the CNT fibers to form a new conducting path. By adding the electrode layer 60, the external force can be more accurately detected because the change in resistance value according to the presence or absence of pressure increases.

이상에서 설명한 실시예에 따른 CNT 섬유를 이용한 위치 센서는 압력이 가해진 지점에서 CNT 섬유들이 교차함에 따라 단부에서 측정되는 전압이 달라지는 전압 분배 원리에 기초해 가압 위치를 감지할 수 있다. 또 다른 실시예에 따른 CNT 섬유를 이용한 압력 센서는 기판에 가해진 압력의 크기에 따라 CNT 섬유층의 양단에서 측정되는 저항값이 달라지는 원리를 이용해 압력의 크기를 감지할 수 있다. 실시예에 따른 위치 센서 및 압력 센서는 우수한 물리적 특성을 갖는 CNT 섬유를 활용하여 높은 정확도를 나타내며, 간단한 공정을 통해 저비용으로 쉽게 제작 가능하므로 산업상 활용도가 매우 높다.The position sensor using the CNT fiber according to the embodiment described above can detect the pressurized position based on the voltage distribution principle in which the voltage measured at the end changes as the CNT fibers cross at the point where the pressure is applied. A pressure sensor using CNT fibers according to another embodiment may sense the magnitude of pressure using the principle that resistance values measured at both ends of the CNT fiber layer vary according to the magnitude of the pressure applied to the substrate. The position sensor and the pressure sensor according to the embodiment show high accuracy by utilizing CNT fibers having excellent physical properties, and can be easily manufactured at low cost through a simple process, so industrial application is very high.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand.

Claims (10)

하부 기판;
상기 하부 기판 위에 위치하는 상부 기판;
상기 상부 기판 및 상기 하부 기판을 이격시키기 위한 스페이서;
상기 하부 기판 위에 고정되며 전류가 도통하는 하부 CNT 섬유;
상기 상부 기판 아래에 고정되는 복수의 상부 CNT 섬유로서, 각각의 상부 CNT 섬유는 상기 하부 CNT 섬유와 서로 다른 지점에서 교차하도록 배치되는, 복수의 상부 CNT 섬유; 및
상기 복수의 상부 CNT 섬유의 각 단부에서 측정되는 전압에 기초하여 각각의 상부 CNT 섬유와 상기 하부 CNT 섬유의 접촉 여부를 판정하고, 판정 결과에 기초하여 상기 상부 기판 위에 압력이 가해진 위치를 결정하는 처리부를 포함하는, CNT 섬유를 이용한 위치 센서.
lower substrate;
an upper substrate positioned on the lower substrate;
a spacer spaced apart from the upper substrate and the lower substrate;
a lower CNT fiber fixed on the lower substrate and conducting current;
a plurality of upper CNT fibers fixed under the upper substrate, each upper CNT fiber being arranged to cross the lower CNT fiber at different points; and
A processing unit for determining whether each upper CNT fiber is in contact with the lower CNT fiber based on the voltage measured at each end of the plurality of upper CNT fibers, and determining a position where pressure is applied on the upper substrate based on the determination result A position sensor using a CNT fiber comprising a.
 제1항에 있어서,
상기 상부 기판은 유연한 물질로 구성되며, 상기 상부 기판 위에 가해진 압력에 의해 기판이 휘어짐에 따라 상기 복수의 상부 CNT 섬유 중 일부가 상기 하부 CNT 섬유와 접촉되는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유를 이용한 위치 센서.
According to claim 1,
The upper substrate is made of a flexible material, and as the substrate is bent by the pressure applied on the upper substrate, some of the plurality of upper CNT fibers are in contact with the lower CNT fibers. Characterized in that, a position sensor using CNT fibers .
 제1항에 있어서,
상기 상부 기판 및 상기 하부 기판 각각은,
상기 상부 CNT 섬유와 상기 하부 CNT 섬유가 교차하는 지점마다 형성된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유를 이용한 위치 센서.
According to claim 1,
Each of the upper substrate and the lower substrate,
A position sensor using a CNT fiber, characterized in that it comprises an electrode formed at each point where the upper CNT fiber and the lower CNT fiber intersect.
 제1항에 있어서,
상기 하부 CNT 섬유와 전원 사이에 연결된 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유를 이용한 위치 센서.
According to claim 1,
Characterized in that it further comprises a resistor connected between the lower CNT fiber and a power source, a position sensor using a CNT fiber.
 제4항에 있어서,
상기 복수의 상부 CNT 섬유와 접지 사이에 연결된 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유를 이용한 위치 센서.
According to claim 4,
Characterized in that it further comprises a resistor connected between the plurality of upper CNT fibers and the ground, the position sensor using the CNT fiber.
 제1항에 있어서,
상기 상부 기판 위에 압력이 가해진 위치를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유를 이용한 위치 센서.
According to claim 1,
Characterized in that it further comprises a display for visually displaying the position where the pressure is applied on the upper substrate, the position sensor using the CNT fiber.
 하부 기판;
상기 하부 기판 위에 위치하는 상부 기판;
상기 상부 기판 및 상기 하부 기판을 이격시키기 위한 스페이서;
상기 하부 기판 위에 서로 인접한 CNT 섬유끼리 접촉하도록 전류의 도통 방향과 수직 방향으로 정렬된 구조로 배열된 복수의 CNT 섬유로 구성된 CNT 섬유층;
상기 하부 기판 위에 형성되며 상기 CNT 섬유층과 전기적으로 연결되는 전극;
전도성이 있는 물질로 구성되며, 상기 상부 기판 아래에 상기 CNT 섬유층과 대향하도록 배치되어 압력의 유무에 따른 저항값의 변화가 커지게 하는 전극층; 및
상기 전극을 통해 상기 CNT 섬유층의 양단에서 측정되는 저항값의 변화에 기초하여, 상기 상부 기판 위에 가해진 압력의 크기를 계산하되, 상기 전극을 통해 상기 CNT 섬유층의 양단에서 측정되는 저항값이 낮아지면 압력이 증가하는 상태인 것으로 결정하고 상기 저항값의 감소에 비례하는 압력의 크기를 계산하여 출력하는 처리부를 포함하는, CNT 섬유를 이용한 압력 센서.
lower substrate;
an upper substrate positioned on the lower substrate;
a spacer spaced apart from the upper substrate and the lower substrate;
a CNT fiber layer composed of a plurality of CNT fibers arranged on the lower substrate in a structure aligned in a direction perpendicular to a conduction direction of current so that adjacent CNT fibers contact each other;
an electrode formed on the lower substrate and electrically connected to the CNT fiber layer;
An electrode layer made of a conductive material and disposed under the upper substrate to face the CNT fiber layer to increase a change in resistance value according to the presence or absence of pressure; and
Based on the change in the resistance value measured at both ends of the CNT fiber layer through the electrode, the magnitude of the pressure applied on the upper substrate is calculated, but when the resistance value measured at both ends of the CNT fiber layer through the electrode is lowered, the pressure A pressure sensor using a CNT fiber comprising a processing unit determining that the resistance value is in an increasing state and calculating and outputting a magnitude of pressure proportional to a decrease in the resistance value.
 제7항에 있어서,
상기 상부 기판은 유연한 물질로 구성되며, 상기 상부 기판 위에 가해진 압력에 의해 기판이 휘어짐에 따라 상기 CNT 섬유층을 압박하게 되고, 상기 복수의 CNT 섬유가 눌림에 따라 서로 인접한 CNT 섬유 간 접촉 면적이 넓어지면서 접촉저항의 감소로 인해 상기 CNT 섬유층의 양단에서 측정되는 저항값이 낮아지는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유를 이용한 압력 센서.
According to claim 7,
The upper substrate is made of a flexible material, and as the substrate is bent by the pressure applied on the upper substrate, it presses the CNT fiber layer, and as the plurality of CNT fibers are pressed, the contact area between adjacent CNT fibers widens. A pressure sensor using CNT fibers, characterized in that the resistance value measured at both ends of the CNT fiber layer is lowered due to the decrease in contact resistance.
 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 상부 기판 위에 가해진 압력의 크기를 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, CNT 섬유를 이용한 압력 센서.According to claim 7,
A pressure sensor using CNT fibers, characterized in that it further comprises a display for visually displaying the magnitude of the pressure applied on the upper substrate.
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