KR20140069804A - Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof - Google Patents

Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20140069804A
KR20140069804A KR1020120137546A KR20120137546A KR20140069804A KR 20140069804 A KR20140069804 A KR 20140069804A KR 1020120137546 A KR1020120137546 A KR 1020120137546A KR 20120137546 A KR20120137546 A KR 20120137546A KR 20140069804 A KR20140069804 A KR 20140069804A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
strain
frame
beams
interference preventing
preventing groove
Prior art date
Application number
KR1020120137546A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101416063B1 (en
Inventor
김영욱
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 KR1020120137546A priority Critical patent/KR101416063B1/en
Publication of KR20140069804A publication Critical patent/KR20140069804A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101416063B1 publication Critical patent/KR101416063B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/18—Measuring 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/30—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. mechanical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/063—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using piezoelectric resonators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring 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
    • G01L1/22—Measuring 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 resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

The present invention provides a deformation measuring sensor, and a structure and a manufacturing method thereof. The deformation measuring sensor includes multiple beams formed to be separated from each other in parallel; a frame which is joined to both ends of the beam to encircle the beam and includes interference prevention grooves curved from an edge toward an inside where multiple beams are located; and a strain gauge which is attached to the beam to measure the deformation rate. Therefore, the deformation measuring sensor can measure the deformation rate caused by pressure or shearing forces imposed on multiple locations, and can exactly identify each location where deformation occurs.

Description

변형 측정 센서, 그 구조물 및 제조방법 {Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof}Technical Field [0001] The present invention relates to a strain gauge sensor, a strain gauge sensor structure and a manufacturing method thereof,

본 발명은 변형 측정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 지점에서의 압력 또는 전단력에 따른 변형을 보다 정밀하게 측정하면서 특정 지점의 압력에 의해 다른 지점에서 변형이 일어나는 것을 현저히 감소시킨 변형 측정 센서, 그 구조물 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a deformation measuring technique, and more particularly to a deformation measuring method and a deformation measuring method in which a deformation at a plurality of points is measured more precisely, , A structure thereof, and a manufacturing method thereof.

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, 압력 또는 전단력에 따른 변형을 정밀하게 측정할 수 있으면서도, 특정 지점에서의 압력 또는 전단력에 따른 변형이 발생하는 경우 다른 지점에서 간섭을 받는 현상을 현저히 감소시킨 변형 측정 센서, 그 구조물 및 제조방법을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a method and apparatus for accurately measuring deformation due to a pressure or a shearing force and accurately detecting deformation due to pressure or shearing force at a specific point, A structure and a manufacturing method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변형 측정 센서는, 서로 이격되어 나란히 형성된 복수의 빔, 상기 빔의 양단과 연결되어 상기 복수의 빔을 감싸 형성되고, 가장자리로부터 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로 만곡되어 형성된 간섭 방지용 홈을 가지는 프레임, 및 상기 빔에 부착되어 상기 빔의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a strain measuring sensor including a plurality of beams spaced apart from each other, a plurality of beams connected to both ends of the beam and surrounding the plurality of beams, And a strain gauge attached to the beam and measuring a strain of the beam.

본 발명에 따른 변형 측정 센서에 있어서, 상기 간섭 방지용 홈은 상기 빔이 상기 프레임과 연결되는 양단과 대응되는 부분에 형성되거나 상기 빔의 양단과 엇갈리도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In the deformation measuring sensor according to the present invention, the interference preventing groove may be formed at a portion corresponding to both ends of the beam connected to the frame, or may be formed to be offset from both ends of the beam.

본 발명에 따른 변형 측정 센서에 있어서, 상기 간섭 방지용 홈은 단일 간섭 방지용 홈에서 상기 프레임의 일면으로부터 상기 프레임의 타면으로의 수직 길이 방향으로, 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일정하지 않은 것을 특징으로 한다.In the deformation measuring sensor according to the present invention, the interference preventing groove may be formed in a single interference preventing groove in a vertical length direction from one surface of the frame to the other surface of the frame, and the degree of curving inward And is not constant.

본 발명에 따른 변형 측정 센서에 있어서, 상기 간섭 방지용 홈에서 특정 간섭 방지용 홈은 다른 간섭 방지용 홈과, 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일치하지 않은 것을 특징으로 한다.In the deformation measuring sensor according to the present invention, the specific interference preventing groove in the interference preventing groove does not coincide with the other interference preventing groove and the degree of curving toward the inside where the plurality of beams are located.

본 발명에 따른 변형 측정 센서에 있어서, 상기 간섭 방지용 홈은 'U'형상, 'V'형상 또는 'ㄷ'형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.In the deformation measuring sensor according to the present invention, the interference preventing groove may be formed in a U shape, a V shape, or a C shape.

본 발명에 따른 변형 측정 센서에 있어서, 상기 간섭 방지용 홈은 상기 스트레인 게이지의 배선용 홈으로 이용되는 것을 특징으로 한다.In the strain measuring sensor according to the present invention, the interference preventing groove is used as a wiring groove of the strain gage.

본 발명에 따른 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.The deformation measuring sensor according to the present invention is characterized in that the beam includes a prism, a cylinder, a prism with a cut end, a column with a thinner thickness than the other portions at both ends, a column with a thicker thickness than the other portions, The shape of at least one of the pillars having the columnar shape.

본 발명에 따른 변형 측정 센서에 있어서, 상기 스트레인 게이지는 상기 빔의 상부면, 하부면 및 양 측면 중 하나 이상의 면에 부착되는 것을 특징으로 한다.In the deformation measuring sensor according to the present invention, the strain gage is attached to at least one of the upper surface, the lower surface, and both sides of the beam.

본 발명에 따른 변형 측정 센서에 있어서, 상기 프레임 또는 상기 빔은 철강, 니켈-크롬-몰리브덴 강, 스테인레스 강, 공구강, 경화 스테인레스 강, 알루미늄 합금 또는 두랄루민 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.The deformation measuring sensor according to the present invention is characterized in that the frame or the beam is made of steel, nickel-chrome-molybdenum steel, stainless steel, tool steel, hardened stainless steel, aluminum alloy or duralumin.

본 발명에 따른 변형 측정 센서는, 상기 스트레인 게이지가 측정한 변형률에 따른 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The strain measuring sensor according to the present invention further comprises a signal processing module for processing a signal according to the strain measured by the strain gage.

본 발명에 따른 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 strain measuring sensor according to the present invention, the signal processing module may include 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 image.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변형 측정 센서 구조물은, 서로 이격되어 나란히 형성되어 변형률 측정을 위한 스트레인 게이지가 부착되는 복수의 빔, 및 상기 빔의 양단과 연결되어 상기 복수의 빔을 감싸 형성되고, 가장자리로부터 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로 만곡되어 형성된 간섭 방지용 홈을 가지는 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a strain gauge sensor structure including a plurality of beams spaced apart from each other to form a strain gauge for strain measurement, and a plurality of beams connected to both ends of the beam, And a frame having an interference preventing groove which is formed by curving inward from the edge and in which the plurality of beams are located.

본 발명에 따른 변형 측정 센서 구조물에 있어서, 상기 간섭 방지용 홈은 상기 빔이 상기 프레임과 연결되는 양단과 대응되는 부분에 형성되거나 상기 빔의 양단과 엇갈리도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In the deformation measuring sensor structure according to the present invention, the interference preventing groove may be formed at a portion corresponding to both ends of the beam connected to the frame, or may be formed to be offset from both ends of the beam.

본 발명에 따른 변형 측정 센서 구조물에 있어서, 상기 간섭 방지용 홈은 단일 간섭 방지용 홈에서 상기 프레임의 일면으로부터 상기 프레임의 타면으로의 수직 방향으로, 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일치하지 않은 것을 특징으로 한다.In the deformation measuring sensor structure according to the present invention, the interference preventing groove may have a curved degree in the vertical direction from one surface of the frame to the other surface of the frame in the single interference preventing groove, And are not coincident with each other.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변형 측정 센서 제조방법은, 평면 형태의 구조물에 길이 방향으로 이격되어 위치한 관통 공간을 뚫어, 서로 이격되어 나란히 위치한 복수의 빔과, 상기 빔의 양단과 연결되어 상기 복수의 빔을 감싸는 형태를 가지는 프레임을 형성하는 단계, 상기 프레임에 가장자리로부터 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로 만곡된 간섭 방지용 홈을 형성하는 단계, 및 상기 빔의 상부면, 하부면 및 양 측면 중 하나 이상의 면에 스트레인 게이지를 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a strain sensor including a plurality of beams spaced longitudinally apart from each other in a longitudinal direction and spaced apart from each other, Forming a frame having a shape that surrounds the plurality of beams, forming an inwardly curved interference-preventing groove in which the plurality of beams are located from the edge of the frame, and forming an upper surface, a lower surface, And attaching a strain gauge to at least one of the two side surfaces.

본 발명에 따른 변형 측정 센서, 그 구조물 및 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.According to the deformation measuring sensor, the structure and the manufacturing method of the present invention, the following effects can be expected.

첫째, 복수의 지점에 가해지는 압력 또는 전단력에 따른 변형률을 정밀하게 측정할 수 있고, 변형이 일어나는 지점 각각을 정확히 파악할 수 있다.First, it is possible to precisely measure the strain due to the pressure or shear force applied to a plurality of points, and accurately grasp each point where deformation occurs.

둘째, 특정 지점에서의 압력 또는 전단력에 따른 변형이 발생하는 경우 다른 지점에서 간섭을 받는 현상이 현저히 방지된다.Second, when deformation due to pressure or shear force occurs at a specific point, interference at other points is significantly prevented.

셋째, 지지빔 형태의 변형 구조물을 채용하여 비교적 작은 크기의 압력 또는 전단력에 대하여도 변형이 크게 발생하게 되며, 이에 따라 변형 구조물을 소형으로 제작할 수 있어 센서의 전체 크기가 줄어든다.Third, by adopting the support beam type deformation structure, the deformation structure is largely deformed with respect to a relatively small pressure or shearing force. Accordingly, the deformation structure can be made small, thereby reducing the overall size of the sensor.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 변형 측정 센서의 평면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 변형 측정 센서의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 변형 측정 센서의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 변형 측정 센서의 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 변형 측정 센서의 A-A' 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 변형 측정 센서의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 변형 측정 센서의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 신호 처리 모듈의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변형 측정 센서의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a perspective view of a strain sensor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a strain sensor according to a first embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a strain sensor according to a second embodiment of the present invention.
4 is a plan view of a strain sensor according to a third embodiment of the present invention.
5 is a sectional view taken along the line AA 'of the strain sensor shown in FIG.
6 is a plan view of a strain sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
7 is a configuration diagram of a strain sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
8 is a block diagram of a signal processing module according to a fifth embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a strain sensor according to an embodiment of the present invention.

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.

본 발명은 서로 이격되어 나란히 형성된 빔과 해당 빔을 둘러싼 프레임을 소형으로 제작하여 압력 또는 전단력에 따른 빔의 변형을 정밀하게 측정할 수 있으면서도, 프레임의 가장자리에서 빔 방향으로 만곡 형성된 간섭 방지용 홈을 이용하여, 특정 지점에서의 압력 또는 전단력에 따른 변형이 발생하는 경우 다른 지점에서 간섭을 받는 현상을 현저히 감소시킨 변형 측정 센서, 그 구조물 및 제조방법을 제공하기 위한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.The present invention can precisely measure the deformation of a beam in accordance with a pressure or a shearing force by making a beam formed spaced apart from each other and a frame surrounding the beam to be precisely measured and also using an interference prevention groove curved in a beam direction from the edge of the frame The present invention provides a deformation measuring sensor, a structure thereof, and a manufacturing method thereof, in which a phenomenon of interference at other points is significantly reduced when deformation due to pressure or shearing force occurs at a specific point. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 변형 측정 센서(100)의 평면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 변형 측정 센서(100)의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 변형 측정 센서(200)의 평면도이다.2 is a plan view of a deformation measuring sensor 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of the deformation measuring sensor 100 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a plan view of a strain sensor 200 according to a second embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1실시예의 변형 측정 센서(100, 200)는 프레임(110), 복수의 빔(120), 스트레인 게이지(130)를 포함한다.1 to 3, a deformation measuring sensor 100, 200 of the first embodiment includes a frame 110, a plurality of beams 120, and a strain gage 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 압력 또는 전단력에 따른 변형 구조물로서 프레임(110)의 관통된 형상에 뚫린 공간(121)을 두고 지지빔 형태로 형성된다. 이때, 복수의 빔(120) 각각은 서로 이격되어 나란히 위치한다. 이때, 복수의 빔(120)은 프레임(110)보다 두께가 상대적으로 얇아 압력이나 전단력에 따른 변형이 용이하도록 구성될 수 있다.The plurality of beams 120 are formed in a support beam shape with a space 121 opened in a perforated shape of the frame 110 as a deformation structure depending on a pressure or a shearing force. At this time, each of the plurality of beams 120 is spaced apart from one another. At this time, the plurality of beams 120 may be configured to be relatively thinner than the frame 110 and to be easily deformed according to pressure or shear force.

스트레인 게이지(130)는 복수의 빔(120)에 부착되어 빔(120) 각각의 변형률을 측정한다. 이때, 스트레인 게이지(130)는 빔(120)의 상부면, 하부면 및 양 측면 중 하나 이상의 면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 스트레인 게이지(130)가 빔(120)의 상부면 또는 하부면에 위치하는 경우 Y축 방향인 수직 방향의 압력에 따른 변형률을 측정할 수 있고, 스트레인 게이지(130)가 빔(120)의 측면에 위치하는 경우 X축 방향인 수평 방향의 전단력에 따른 변형률을 측정할 수 있다.A strain gauge 130 is attached to the plurality of beams 120 to measure the strain of each of the beams 120. At this time, the strain gage 130 may be attached to one or more of the upper surface, the lower surface, and both sides of the beam 120. For example, when the strain gage 130 is located on the upper or lower surface of the beam 120, the strain according to the pressure in the vertical direction in the Y-axis direction can be measured, and the strain gage 130 can measure the strain It is possible to measure the strain according to the shear force in the horizontal direction which is the X-axis direction.

제1실시예 및 제2실시예의 변형 측정 센서(100, 200)에서 프레임(110)은, 가장자리로부터 빔(120)이 위치하는 내측으로 만곡되어 형성된 간섭 방지용 홈(111, 112)을 가진다. 도 1 내지 도 2에 도시된 제1실시예에서 간섭 방지용 홈(111)은, 프레임(110)과 연결되는 빔(120)의 양단과 엇갈리도록 형성되어 있고, 도 3에 도시된 제2실시예에서 간섭 방지용 홈(112)은 프레임(110)과 연결되는 빔(120)의 양단에 대응되도록 형성된다. 또한 본 발명에서는 실시예에 따라, 프레임(110)의 가장자리에 놓인 간섭 방지용 홈(111, 112)의 위치가 달라질 수 있다.The frame 110 in the deformation measurement sensors 100 and 200 of the first embodiment and the second embodiment has interference preventing grooves 111 and 112 formed by curving inward where the beam 120 is located from the edge. In the first embodiment shown in Figs. 1 and 2, the interference prevention groove 111 is formed so as to be offset from both ends of the beam 120 connected to the frame 110, and in the second embodiment shown in Fig. 3 The interference preventing groove 112 is formed to correspond to both ends of the beam 120 connected to the frame 110. [ According to the embodiment of the present invention, the positions of the interference preventing grooves 111 and 112 placed on the edges of the frame 110 can be changed.

예를 들어, 변형 측정 센서(100, 200)에 Y축 방향인 수직 방향의 압력이나 X축 방향인 수평 방향의 전단력이 가해지는 경우 압력 또는 전단력이 가해진 빔(120) 뿐만 아니라 다른 빔(120)에도 인장 또는 압축에 따른 변형이 일어나는 간섭 현상이 발생한다. 만일, 변형 측정 센서(100, 200) 내 복수의 지점에 압력이나 전단력이 가해지는 경우라면, 이러한 간섭에 따라 어느 빔(120)에 압력이나 전단력이 가해지고 있는지를 정확하게 알기 어렵다.For example, when the strain measuring sensors 100 and 200 are applied with a pressure in the Y-axis direction or a horizontal shearing force in the X-axis direction, not only the beam 120 to which pressure or shear force is applied, but also the other beam 120, An interference phenomenon occurs in which deformation due to tensile or compression also occurs. If a pressure or a shearing force is applied to a plurality of points in the deformation measuring sensors 100 and 200, it is difficult to precisely know to which beam 120 the pressure or shearing force is applied due to such interference.

이에 제1실시예 및 제2실시예의 프레임(110)은 가장자리로부터 빔(120)이 위치하는 내측으로 만곡되어 형성된 간섭 방지용 홈(111, 112)을 구비하여, 특정 빔(120)에 압력이나 전단력이 가해지는 경우 다른 빔(120)에 인장 또는 압축이 일어나는 것을 방지한다. 이를 통해 압력이나 전단력이 가해지는 지점을 정확히 파악할 수 있게 되며, 복수의 압력 또는 전단력이 가해지는 경우에는 복수의 지점 각각을 파악하는 것이 가능하다.The frame 110 of the first and second embodiments is provided with interference preventing grooves 111 and 112 curved inwardly in which the beam 120 is positioned from the edge so that the pressure or shearing force Thereby preventing tension or compression from being applied to the other beam 120. This makes it possible to accurately grasp the point where the pressure or shearing force is applied, and to grasp each of a plurality of points when a plurality of pressures or shearing forces are applied.

도 1 내지 도 3에서 간섭 방지용 홈(111, 112)은 빔(120) 방향으로 만곡 형성된 'U' 형상을 가지는 데, 본 발명의 간섭 방지용 홈(111, 112)은, 예를 들어, 'U'형상, 'V'형상 또는 'ㄷ'형상 등 각 빔(120) 간의 인장 또는 압축에 따른 간섭을 최소화 할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.1 to 3, the interference preventing grooves 111 and 112 have a U shape formed in a curved shape in the direction of the beam 120. The interference preventing grooves 111 and 112 of the present invention are, for example, , 'V' shape, or 'C' shape, and may minimize the interference due to tension or compression between the beams 120.

변형 측정 센서(100, 200)에서 빔(120)은 양단이 프레임(110)에 연결되므로 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 deformation measuring sensors 100 and 200, both ends of the beam 120 are connected 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. [

변형 측정 센서(100, 200)에서 빔(120)은 압력이나 전단력에 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 등 다양한 형상을 가질 수 있다.The beam 120 in the deformation measuring sensors 100 and 200 is a prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prismatic prism. A thicker column, and a column having one or more gradient shapes in the longitudinal direction.

스트레인 게이지(130)가 측정한 신호를 전달하는 배선(131)은 간섭 방지용 홈(111, 112), 프레임(110)에 위치한 배선용 홀이나 프레임(110)의 테두리, 복수의 빔(120) 간에 위치한 관통 공간을 통해 기판의 후면 또는 내부의 도체회로에 연결된다.The wiring 131 for transmitting the signal measured by the strain gauge 130 is disposed between the interference preventing grooves 111 and 112 and the wiring hole or frame 110 located in the frame 110 and between the plurality of beams 120 And is connected to the conductor circuit on the backside or inside of the substrate through the through space.

제1실시예 및 제2실시예의 변형 측정 센서(100, 200)에서 복수의 빔(120) 형상은 서로 이격되어 위치하고, 양단이 프레임(110)과 연결된 구조를 가진다. 이에 따라, 통상의 평면 형태 기판에 스트레인 게이지(130)를 부착하여 변형률을 측정하는 경우에 비해 압력 또는 전단력에 따른 변형률이 상대적으로 커진다. 따라서 변형 측정 센서(100, 200)에서는 압력 또는 전단력에 따른 변형 구조물인 빔(120)을 소형으로 제작할 수 있고, 이는 변형 측정 센서(100, 200)의 전체적인 크기가 줄어드는 효과를 제공한다.In the deformation measuring sensors 100 and 200 of the first embodiment and the second embodiment, the shapes of the plurality of beams 120 are spaced apart from each other and both ends are connected to the frame 110. Accordingly, the strains according to the pressure or shear force are relatively larger than those in the case where the strain gauge 130 is attached to a conventional planar substrate to measure the strain. Therefore, in the deformation measuring sensors 100 and 200, the beam 120, which is a deformation structure depending on the pressure or the shearing force, can be manufactured in a small size, thereby reducing the overall size of the deformation measuring sensors 100 and 200.

종래와 같이 평면 형태의 기판 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.When a strain gauge is placed on a planar substrate as in the prior art to measure strain according to pressure, the strain due to pressure is not large as a whole, resulting in poor measurement accuracy. 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 제1실시예 및 제2실시예의 변형 측정 센서(100, 200)는 복수의 빔(120) 형상을 가지므로, 간섭이 방지된 각 빔(120)에서의 변형률을 비교하여 각 빔(120) 중 어느 부분에 압력 또는 전단력이 가해지고 있는지를 감지할 수 있다. 즉, 변형 측정 센서(100, 200)에서는 복수의 지점에 가해지는 압력이나 전단력에 따른 변형률을 정확하게 측정할 수 있고, 각 빔(120)의 중앙부에 위치한 스트레인 게이지(130)의 변형률 측정 성능이 비교적 균일하게 되는 장점이 있다.In contrast, since the deformation measuring sensors 100 and 200 of the first and second embodiments have a plurality of beams 120, the deformation of each beam 120 is compared with the deformation of each beam 120, It is possible to detect the pressure or the shearing force applied to which part of the pipe. That is, the deformation measuring sensors 100 and 200 can accurately measure the strain according to the pressure applied to a plurality of points or the shearing force, and the strain measuring performance of the strain gage 130 located at the center of each beam 120 is comparatively There is an advantage of being uniform.

변형 측정 센서(100, 200)에서 프레임(110) 또는 빔(120)은 철강, 니켈-크롬-몰리브덴 강, 스테인레스 강, 공구강, 경화 스테인레스 강, 알루미늄 합금 또는 두랄루민 등의 소재로 이루어질 수 있으며, 각 소재의 물성치에 따라 여러 다양한 소재를 채택하는 것이 가능하다.In the deformation measuring sensors 100 and 200, the frame 110 or the beam 120 may be made of steel, nickel-chrome-molybdenum steel, stainless steel, tool steel, hardened stainless steel, aluminum alloy, duralumin, It is possible to adopt various materials depending on material properties.

본 발명의 제3실시예에 따른 변형 측정 센서(300)의 기능 및 동작에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.The function and operation of the deformation measuring sensor 300 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 변형 측정 센서(300)의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 변형 측정 센서(300)의 A-A' 단면도이다.FIG. 4 is a plan view of a strain measuring sensor 300 according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line A-A 'of the strain measuring sensor 300 shown in FIG.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 도 4 및 도 5에서 변형 측정 센서(300)는 프레임(110), 복수의 빔(120), 스트레인 게이지(130)를 포함한다.Referring to FIGS. 1-5, the strain measurement sensor 300 in FIG. 4 and FIG. 5 includes a frame 110, a plurality of beams 120, and a strain gage 130.

제3실시예의 변형 측정 센서(300)에 포함된 각 구성의 기능 및 역할은, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 제1실시예 및 제2실시예의 변형 측정 센서(100, 200)와 유사하므로, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.The functions and roles of each configuration included in the deformation measurement sensor 300 of the third embodiment are similar to the deformation measurement sensors 100 and 200 of the first and second embodiments described with reference to Figs. 1 to 3 Hereinafter, differences will be mainly described.

제3실시예의 변형 측정 센서(300)에서 프레임(110)은, 가장자리로부터 빔(120)이 위치하는 내측으로 만곡되어 형성된 간섭 방지용 홈(113)을 가진다.In the deformation measuring sensor 300 of the third embodiment, the frame 110 has an interference preventing groove 113 formed by curving inward where the beam 120 is located from the edge.

이때, 간섭 방지용 홈(113)은 단일 간섭 방지용 홈(113)에서 프레임(110)의 일면으로부터 프레임(110)의 타면으로의 수직 길이 방향으로, 복수의 빔(120)이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일정하지 않다.At this time, the interference preventing groove 113 is formed in the single interference preventing groove 113 in the vertical length direction from one surface of the frame 110 to the other surface of the frame 110, inwardly curved in which the plurality of beams 120 are located The extent to which it is made is not constant.

도 4 및 도 5에서 간섭 방지용 홈(113)은, 압력 또는 전단력에 따른 빔(120) 간 간섭을 최소화하도록, 프레임(110)의 일면으로부터 프레임(110)의 타면으로의 수직 길이 방향 중앙부가, 프레임(110)의 바깥으로 돌출되도록 형성되어 있다. 즉, 간섭 방지용 홈(113)은 프레임(110)의 일면으로부터 수직 길이 방향으로, 중앙부가 프레임의 바깥으로 돌출되다가 다시 들어가는 경사를 가진다.4 and 5, the interference preventing groove 113 is formed in such a manner that a vertical longitudinal center portion from one side of the frame 110 to the other side of the frame 110 is formed to have a predetermined width, in order to minimize interference between the beams 120 depending on the pressure or shearing force, And is formed so as to protrude outside the frame 110. That is, the interference prevention groove 113 has a slope that protrudes from the one surface of the frame 110 in the vertical length direction, and the central portion thereof protrudes out of the frame and enters again.

다만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 간섭 방지용 홈(113)은 압력 또는 전단력에 따른 빔(120)간 간섭을 최소화하도록, 수직 길이 방향 중앙부가 프레임(110)의 안쪽으로 함몰되도록 형성되거나, 수직 길이 방향으로 일정 부분이 구배 형상을 가지도록 형성될 수 있다.The interference prevention groove 113 is formed so that the center in the vertical direction is recessed inwardly of the frame 110 so as to minimize the interference between the beams 120 according to the pressure or the shearing force. Or may be formed such that a certain portion in the vertical length direction has a gradient shape.

본 발명의 제4실시예에 따른 변형 측정 센서(400)의 기능 및 동작에 대해서는 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.The function and operation of the deformation measuring sensor 400 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 도 6에서 변형 측정 센서(400)는 프레임(110), 복수의 빔(120), 스트레인 게이지(130)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 6, the strain measurement sensor 400 in FIG. 6 includes a frame 110, a plurality of beams 120, and a strain gage 130.

제4실시예의 변형 측정 센서(400)에 포함된 각 구성의 기능 및 역할은, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 제1실시예, 제2실시예 및 제3실시예의 변형 측정 센서(100, 200, 300)와 유사하므로, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.The function and role of each configuration included in the deformation measurement sensor 400 of the fourth embodiment are the same as those of the deformation measurement sensors 100, 100 of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment described with reference to Figs. 200, and 300, and therefore, the following description will focus on the differences.

제4실시예의 변형 측정 센서(400)에서 프레임(110)은, 가장자리로부터 빔(120)이 위치하는 내측으로 만곡되어 형성된 간섭 방지용 홈(114, 115)을 가진다.In the deformation measuring sensor 400 of the fourth embodiment, the frame 110 has the interference preventing grooves 114 and 115 which are formed by curving inward to locate the beam 120 from the edge.

도 6에서 간섭 방지용 홈(114, 115)은, 압력 또는 전단력에 따른 빔(120) 간 간섭을 최소화하도록, 특정 간섭 방지용 홈(114)이 다른 간섭 방지용 홈(115)과, 복수의 빔(120)이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일치하지 않는다. 즉, 간섭 방지용 홈(114)은 프레임(110)의 내측 방향으로 상대적으로 많이 만곡되어 있는 반면, 간섭 방지용 홈(115)은 프레임(110)의 내측 방향으로 상대적으로 적게 만곡되어 있다.The interference preventing grooves 114 and 115 in FIG. 6 are formed in such a manner that the specific interference preventing groove 114 is formed in the other interference preventing groove 115 and the plurality of beams 120 (120) in order to minimize the interference between the beams 120 according to pressure or shearing force. ) Are located, the degree of curvature toward the inside does not coincide with each other. That is, the interference preventing groove 114 is relatively curved relatively inward of the frame 110, while the interference preventing groove 115 is relatively less curved inward of the frame 110.

다만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 간섭 방지용 홈(114, 115)은 압력 또는 전단력에 따른 빔(120)간 간섭을 최소화하도록, 각 간섭 방지용 홈이 프레임(110)의 내측으로 만곡된 정도가 서로 달리 정해질 수 있으며, 예를 들어, 특정 간섭 방지용 홈(114)이 다른 간섭 방지용 홈(115)보다 상대적으로 적게 프레임(110)의 내측으로 만곡될 수 있다.The interference preventing grooves 114 and 115 are formed in the inner side of the frame 110 so as to minimize the interference between the beams 120 depending on the pressure or the shearing force, The degree of curvature can be set to be different from each other. For example, the specific interference preventing groove 114 can be curved inwardly of the frame 110 relatively to the other interference preventing groove 115.

본 발명의 제5실시예에 따른 변형 측정 센서(500)의 기능 및 동작에 대해서는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.The function and operation of the deformation measuring sensor 500 according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 7 and 8. Fig.

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 변형 측정 센서(500)의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 변형 측정 센서(500)에 포함된 신호 처리 모듈(140)의 구성도이다.FIG. 7 is a configuration diagram of a strain measuring sensor 500 according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a configuration diagram of a signal processing module 140 included in the strain measuring sensor 500 of the present invention.

도 7을 참조하면, 변형 측정 센서(500)는 프레임(110), 복수의 빔(120), 스트레인 게이지(130) 및 신호 처리 모듈(140)을 포함한다.7, the strain measurement sensor 500 includes a frame 110, a plurality of beams 120, a strain gage 130, and a signal processing module 140. [

프레임(110)은 중앙에 관통된 공간을 가지고 복수의 빔(120)을 감싸는 형태를 가진다. 이때, 프레임(110)의 가장자리에는 빔(120)의 양단 방향인 내측으로 만곡 형성된 간섭 방지용 홈(111)이 위치하여, 특정 빔(120)에 가해지는 압력이나 전단력 따라 다른 빔(120)이 간섭을 받는 것을 방지한다.The frame 110 has a space penetrating the center of the frame 110 to surround the plurality of beams 120. At this time, the interference preventing grooves 111 are formed at the edges of the frame 110 so as to be curved inward in the direction of both ends of the beam 120, so that the beams 120 are interfered with each other depending on the pressure or shear force applied to the specific beams 120 Lt; / RTI >

이때, 간섭 방지용 홈(111)은 'U'형상, 'V'형상 또는 'ㄷ'형상 등으로 이루어질 수 있으며, 간섭 방지용 홈(111)은 프레임(110)과 연결되는 빔(120)의 양단과 대응되는 부분에 형성될 수 있고, 빔(120)의 양단과 엇갈리도록 형성될 수도 있다.In this case, the interference preventing groove 111 may be formed in a U shape, a V shape, a C shape, or the like, and the interference prevention groove 111 may be formed in a shape corresponding to both ends of the beam 120 connected to the frame 110 And may be formed to be staggered with both ends of the beam 120. [

또한 간섭 방지용 홈(111)은 단일 간섭 방지용 홈(111)에서 프레임(110)의 일면으로부터 프레임(110)의 타면으로의 수직 길이 방향으로, 복수의 빔(120)이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일정하지 않을 수 있다.The interference preventing groove 111 is also formed in the single interference preventing groove 111 in the vertical length direction from one side of the frame 110 to the other side of the frame 110 and inwardly curved The degree may not be constant.

더하여 간섭 방지용 홈(111)에서 특정 간섭 방지용 홈은 다른 간섭 방지용 홈과, 복수의 빔(120)이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일치하지 않을 수 있다.In addition, the specific interference preventing groove in the interference preventing groove 111 may not coincide with the other interference preventing groove and the degree of curving toward the inside where the plurality of beams 120 are located.

복수의 빔(120)은 프레임(110)의 관통된 형상에 지지빔 형태로 형성된다. 이때, 복수의 빔(120) 각각은 서로 이격되어 나란히 위치한다. 빔(120)은 예를 들어, 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 등 변형률 측정이 용이한 다양한 형상을 가질 수 있다.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. The beam 120 may be, for example, a prismatic column, a prismatic column, a pyramid with a cut end, a column having a thickness thinner than the other column at both ends, a column having a thicker thickness than the other columns at both ends, It is possible to have various shapes that facilitate strain measurement.

그리고 프레임(110) 또는 빔(120)은 물성치를 고려하여 철강, 니켈-크롬-몰리브덴 강, 스테인레스 강, 공구강, 경화 스테인레스 강, 알루미늄 합금 또는 두랄루민 소재로 이루어질 수 있다.The frame 110 or the beam 120 may be made of steel, nickel-chromium-molybdenum steel, stainless steel, tool steel, hardened stainless steel, aluminum alloy, or duralumin in consideration of physical properties.

스트레인 게이지(130)는 복수의 빔(120)에 위치하여 빔(120) 각각의 변형률을 측정한다. 이때, 스트레인 게이지(130)는 빔(120)의 상부면, 하부면 또는 양측면 중 어느 하나 이상에 위치하여 압력 또는 전단력에 따른 변형률을 측정한다.The strain gauge 130 is located in a plurality of beams 120 to measure the strain of each of the beams 120. At this time, the strain gauge 130 is located on at least one of the upper surface, the lower surface, or both sides of the beam 120, and measures the strain according to the pressure or shear force.

스트레인 게이지(130)의 배선(131)은 간섭 방지용 홈(111)을 통해 기판의 후면이나 내부의 도체회로와 연결되며, 또한 배선(131)은 별도의 배선용 홀 등을 통해 기판의 후면이나 내부의 도체회로와 연결될 수도 있다.The wiring 131 of the strain gage 130 is connected to the conductor circuit on the backside or inside of the substrate through the interference preventing groove 111 and the wiring 131 is connected to the rear surface or the inside of the substrate It may be connected to a conductor circuit.

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.

제5실시예의 변형 측정 센서(500)에서 신호 처리 모듈(140)은 변형 측정 센서(500)와 동일한 기판상에 존재하며, 기판의 도체회로를 통해 스트레인 게이지(130)가 측정한 변형률 측정 신호를 전달받는다. 이와 같이 단일 기판 상에 위치한 변형 측정 센서(500)의 구성은 신호 처리 모듈(140)을 포함한 변형 측정 센서(500)의 제작을 용이하게 한다. 다만 실시예에 따라서는 신호 처리 모듈(140)이 별도의 기판 상에 위치할 수도 있다.The signal processing module 140 in the strain measurement sensor 500 of the fifth embodiment is on the same substrate as the strain measurement sensor 500 and detects the strain measurement signal measured by the strain gage 130 through the conductor circuit of the substrate Receive. The configuration of the deformation measuring sensor 500 positioned on a single substrate facilitates the fabrication of the deformation measuring sensor 500 including the signal processing module 140. However, according to the embodiment, the signal processing module 140 may be located on a separate substrate.

도 8을 참조하면, 신호 처리 모듈(140)은 증폭부(141), 신호 처리부(142), 오프셋 조정부(143)를 포함한다.Referring to FIG. 8, 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.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변형 측정 센서의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a strain sensor according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 먼저 변형 측정 센서의 구조물을 이루는 복수의 빔과 프레임을 형성한다(S10).Referring to FIG. 9, first, a plurality of beams and a frame forming a structure of the deformation measuring sensor are formed (S10).

이때, 복수의 빔과 프레임은 물성치를 고려하여 철강, 니켈-크롬-몰리브덴 강, 스테인레스 강, 공구강, 경화 스테인레스 강, 알루미늄 합금 또는 두랄루민 소재 등으로 이루어질 수 있다.In this case, the plurality of beams and frames may be made of steel, nickel-chrome-molybdenum steel, stainless steel, tool steel, hardened stainless steel, aluminum alloy, duralumin or the like in consideration of physical properties.

단계(S10)에서는 예를 들어, 평면 형상의 소재에 이격된 관통 공간을 뚫어 해당 공간을 기준으로 나누어지는 복수의 빔과 프레임을 형성할 수 있다. 또한, 형상 가공을 통해 복수의 빔 및 프레임을 형성할 수도 있는데, 이때 복수의 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 가지도록 하여 변형률 측정이 용이하도록 할 수 있다.In step S10, for example, a plurality of beams and a frame, which are divided based on the space, may be formed by piercing the through space spaced apart from the planar material. It is also possible to form a plurality of beams and frames by shaping, wherein the plurality of beams are prisms, cylinders, pyramids with cut ends, columns with thinner thickness at the opposite ends, The shape of at least one of the columns and the columns having one or more gradient shapes in the longitudinal direction can be made to facilitate the strain measurement.

이때, 복수의 빔은 프레임보다 두께가 상대적으로 얇아 압력이나 전단력에 따른 변형이 상대적으로 용이할 수 있다.At this time, the plurality of beams are relatively thinner than the frame, so that deformation due to pressure or shear force can be relatively easy.

이후, 프레임의 가장자리로부터 복수의 빔이 위치하는 내측으로 만곡된 간섭 방지용 홈을 형성한다(S20).Thereafter, an interference preventing groove curved inward where a plurality of beams are located is formed from the edge of the frame (S20).

예를 들어, 간섭 방지용 홈은 프레임이 형상 가공되는 경우 해당 프레임과 함께 형성될 수 있고, 가공된 프레임을 깎아 형성될 수도 있다.For example, the interference preventing groove may be formed together with the frame when the frame is formed, and may be formed by cutting the processed frame.

간섭 방지용 홈은 특정 빔에 압력 등이 가해지는 경우 다른 빔이 간섭을 받아 변형이 일어나는 것을 최소화 하는데, 간섭 방지용 홈은 빔이 프레임과 연결되는 양단과 대응되는 부분에 형성되거나, 빔의 양단과 엇갈리도록 형성될 수 있다.The interference preventing groove minimizes the occurrence of deformation due to the interference of other beams when a specific beam is applied to a specific beam. The interference preventing groove may be formed at a portion corresponding to both ends of the beam connected to the frame, As shown in FIG.

이때, 간섭 방지용 홈은 'U'형상, 'V'형상 또는 'ㄷ'형상으로 형성될 수 있다.At this time, the interference preventing groove may be formed in a U shape, a V shape, or a C shape.

또한 간섭 방지용 홈은 단일 간섭 방지용 홈에서 프레임의 일면으로부터 프레임의 타면으로의 수직 길이 방향으로, 복수의 빔이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일정하지 않을 수 있다.Further, the interference preventing grooves may not have a constant degree of curving inward from the one side of the frame to the other side of the frame in the vertical direction of the frame in the single interference prevention groove, in which the plurality of beams are located.

더하여 간섭 방지용 홈에서 특정 간섭 방지용 홈은 다른 간섭 방지용 홈과, 복수의 빔이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일치하지 않을 수 있다.In addition, the specific interference preventing groove in the interference preventing groove may not be matched with the other interference preventing groove and the degree of curving toward the inside where the plurality of beams are located.

그리고 변형 구조물인 빔의 상부면, 하부면, 또는 양 측면 중 하나 이상에 스트레인 게이지를 부착한다(S30).The strain gage is attached to at least one of the upper surface, the lower surface, or both sides of the beam, which is the deformation structure (S30).

빔의 상부면이나 하부면에 스트레인 게이지를 부착하는 경우에는 수직 방향의 압력에 따른 변형률을 측정할 수 있고, 측면에 스트레인 게이지를 부착하는 경우에는 수평 방향의 전단력에 따른 변형률을 측정할 수 있다.When a strain gauge is attached to the upper or lower surface of the beam, the strain according to the pressure in the vertical direction can be measured. When the strain gauge is attached to the side, the strain according to the shear force in the horizontal direction can be measured.

이때, 간섭 방지용 홈은, 특정 빔에 압력이나 전단력이 가해지는 경우 다른 빔이 이에 간섭을 받아 변형되는 것을 방지한다.At this time, the interference preventing groove prevents the other beam from being deformed due to the interference when a pressure or a shearing force is applied to the specific beam.

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. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.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. Furthermore, although specific terms are used in this specification and the drawings, they are used in a generic sense only to facilitate the description of the invention and to facilitate understanding of the invention, and are not intended to limit the scope of the invention.

100, 200, 300, 400, 500: 변형 측정 센서
110: 프레임
111, 112, 113, 114, 115: 간섭 방지용 홈
120: 빔
121: 공간
130: 스트레인 게이지
131: 배선
140: 신호 처리 모듈
141: 증폭부
142: 신호 처리부
143: 오프셋 조정부100, 200, 300, 400, 500: strain sensor
110: frame
111, 112, 113, 114, 115: interference prevention groove
120: beam
121: Space
130: Strain gauge
131: Wiring
140: Signal processing module
141:
142:
143:

Claims (15)

서로 이격되어 나란히 형성된 복수의 빔;
상기 빔의 양단과 연결되어 상기 복수의 빔을 감싸 형성되고, 가장자리로부터 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로 만곡되어 형성된 간섭 방지용 홈을 가지는 프레임; 및
상기 빔에 부착되어 상기 빔의 변형률을 측정하는 스트레인 게이지;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.A plurality of beams spaced apart from each other;
A frame coupled to both ends of the beam to surround the plurality of beams and having an interference preventing groove formed by curving inwardly from the edge to the plurality of beams; And
A strain gauge attached to the beam to measure a strain of the beam;
And a sensor for detecting the deformation of the sensor. 제1항에 있어서,
상기 간섭 방지용 홈은 상기 빔이 상기 프레임과 연결되는 양단과 대응되는 부분에 형성되거나 상기 빔의 양단과 엇갈리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
Wherein the interference preventing groove is formed in a portion corresponding to both ends of the beam connected to the frame or is formed so as to be staggered with both ends of the beam. 제1항에 있어서,
상기 간섭 방지용 홈은 단일 간섭 방지용 홈에서 상기 프레임의 일면으로부터 상기 프레임의 타면으로의 수직 길이 방향으로, 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
Wherein the interference preventing groove has a curved degree in the vertical direction from the one surface of the frame to the other surface of the frame in the single interference preventing groove to the inside where the plurality of beams are located is not constant. . 제1항에 있어서,
상기 간섭 방지용 홈에서 특정 간섭 방지용 홈은 다른 간섭 방지용 홈과, 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일치하지 않은 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
Wherein the specific interference preventing groove in the interference preventing groove does not coincide with the other interference preventing groove and the degree of curving toward the inside where the plurality of beams are located. 제1항에 있어서,
상기 간섭 방지용 홈은 'U'형상, 'V'형상 또는 'ㄷ'형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
Wherein the interference preventing groove is formed in a U shape, a V shape, or a C shape. 제1항에 있어서,
상기 간섭 방지용 홈은 상기 스트레인 게이지의 배선용 홈으로 이용되는 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
And the interference preventing groove is used as a wiring groove of the strain gage. 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 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
Wherein the beam has at least one of a prismatic shape, a cylindrical shape, a prismatic prism with a cut end, a column with a thinner thickness than the other portions at both ends, a thicker column at both ends than the other portions, and a column having at least one gradient shape in the longitudinal direction Features a deformation measuring sensor. 제1항에 있어서,
상기 스트레인 게이지는 상기 빔의 상부면, 하부면 및 양 측면 중 하나 이상의 면에 부착되는 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
Wherein the strain gauge is attached to at least one of a top surface, a bottom surface, and both sides of the beam. 제1항에 있어서,
상기 프레임 또는 상기 빔은 철강, 니켈-크롬-몰리브덴 강, 스테인레스 강, 공구강, 경화 스테인레스 강, 알루미늄 합금 또는 두랄루민 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
Wherein the frame or the beam is made of steel, nickel-chrome-molybdenum steel, stainless steel, tool steel, hardened stainless steel, aluminum alloy or duralumin. 제1항에 있어서,
상기 스트레인 게이지가 측정한 변형률에 따른 신호를 처리하는 신호 처리 모듈;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서.The method according to claim 1,
A signal processing module for processing a signal according to a strain measured by the strain gauge;
Further comprising a sensor for detecting the deformation of the sensor. 제10항에 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 하는 변형 측정 센서.11. The method of claim 10,
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 an offset of the semiconductor strain gages;
Wherein the sensor comprises at least one of a sensor and a sensor. 서로 이격되어 나란히 형성되어 변형률 측정을 위한 스트레인 게이지가 부착되는 복수의 빔; 및
상기 빔의 양단과 연결되어 상기 복수의 빔을 감싸 형성되고, 가장자리로부터 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로 만곡되어 형성된 간섭 방지용 홈을 가지는 프레임;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서 구조물.A plurality of beams spaced apart from one another so as to form strain gauges for strain measurement; And
A frame coupled to both ends of the beam to surround the plurality of beams and having an interference preventing groove formed by curving inwardly from the edge to the plurality of beams;
And a strain gauge. 제12항에 있어서,
상기 간섭 방지용 홈은 상기 빔이 상기 프레임과 연결되는 양단과 대응되는 부분에 형성되거나 상기 빔의 양단과 엇갈리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서 구조물.13. The method of claim 12,
Wherein the interference preventing groove is formed in a portion corresponding to both ends of the beam connected to the frame or is formed to be staggered with both ends of the beam. 제12항에 있어서,
상기 간섭 방지용 홈은 단일 간섭 방지용 홈에서 상기 프레임의 일면으로부터 상기 프레임의 타면으로의 수직 방향으로, 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로의 만곡된 정도가 일치하지 않은 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서 구조물.13. The method of claim 12,
Wherein the interference preventing groove has a curved degree in the vertical direction from the one surface of the frame to the other surface of the frame in the single interference preventing groove to the inside in which the plurality of beams are located do not coincide with each other, . 평면 형태의 구조물에 길이 방향으로 이격되어 위치한 관통 공간을 뚫어, 서로 이격되어 나란히 위치한 복수의 빔과, 상기 빔의 양단과 연결되어 상기 복수의 빔을 감싸는 형태를 가지는 프레임을 형성하는 단계;
상기 프레임에 가장자리로부터 상기 복수의 빔이 위치하는 내측으로 만곡된 간섭 방지용 홈을 형성하는 단계; 및
상기 빔의 상부면, 하부면 및 양 측면 중 하나 이상의 면에 스트레인 게이지를 부착하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 변형 측정 센서 제조방법.Forming a frame having a plurality of beams spaced apart from each other and spaced longitudinally apart from each other in a planar structure and having a shape connected to both ends of the beam to surround the plurality of beams;
Forming an inwardly curved interference preventing groove in which the plurality of beams are located from an edge of the frame; And
Attaching a strain gauge to at least one of an upper surface, a lower surface and both sides of the beam;
Wherein the strain gauging device comprises a strain gauge.
KR1020120137546A 2012-11-30 2012-11-30 Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof KR101416063B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120137546A KR101416063B1 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120137546A KR101416063B1 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140069804A true KR20140069804A (en) 2014-06-10
KR101416063B1 KR101416063B1 (en) 2014-07-07

Family

ID=51124827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120137546A KR101416063B1 (en) 2012-11-30 2012-11-30 Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101416063B1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0755598A (en) * 1993-08-19 1995-03-03 Mitsubishi Cable Ind Ltd Tactile sensor and tactile imager
JPH07181090A (en) * 1993-10-29 1995-07-18 Komatsu Ltd Load sensor board and load sensor
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
WO2010111230A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 Direct Measurements Inc. Directly applied read and transmit - digital strain encoder and digital load cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR101416063B1 (en) 2014-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101381653B1 (en) Strain gauge sensor measuring pressure and shear force, and strain gauge sensor structure thereof
CN101982864B (en) Movable electrode of variable capacitor, pressure sensor and blood pressure measuring equipment
CN104685314B (en) Strain transmitter
JP2008281403A (en) Shear force detector and object-holding system
KR102234300B1 (en) Rod-shaped force transducer with simplified adjustment
KR101310012B1 (en) Hybrid type multi-axis sensor
CN105181452A (en) Force measurement assembly
KR101416063B1 (en) Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof
KR101383041B1 (en) Board type strain gauge sensor and board body thereof
KR20170119283A (en) A strain gauge and a pressure sensor comprising thereof
KR101393593B1 (en) Strain gauge sensor, strain gauge sensor structure and manufacturing method thereof
CN108604138B (en) Pressure sensing device and electronic equipment with same
CN100405033C (en) Strain type force sensor for multiple components
CN106061638B (en) Curved trigger
CN101957168A (en) Method for detecting deformation quantity of object through capacitance
EP3546911A1 (en) Force sensor
KR101347180B1 (en) Touch panel based on pressing force
CN111397789A (en) Torque pressure sensing device and electric screwdriver
EP2419695B1 (en) Displacement sensor
KR101924546B1 (en) Apparatus for measuring pressure
CN2881576Y (en) Multicomponent force sensor
KR101953760B1 (en) Sensor capable of measuring pressure or shear stress, sensor substrate and insole using the same
CN110514122B (en) Microarray cover plate two-dimensional detection method and device based on laser displacement sensor
JP2004347354A (en) Method and apparatus for measuring amount of metal mold displacement during press molding
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: 20180627

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190702

Year of fee payment: 6