KR20190032986A - Pressure sensor for sensing vertical pressure and Method for manufacturing the same - Google Patents

Pressure sensor for sensing vertical pressure and Method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20190032986A
KR20190032986A KR1020180017459A KR20180017459A KR20190032986A KR 20190032986 A KR20190032986 A KR 20190032986A KR 1020180017459 A KR1020180017459 A KR 1020180017459A KR 20180017459 A KR20180017459 A KR 20180017459A KR 20190032986 A KR20190032986 A KR 20190032986A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure sensor
pressure
conductive particles
laminated
elastic modulus
Prior art date
Application number
KR1020180017459A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102010173B1 (en
Inventor
김주용
최민기
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
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 숭실대학교산학협력단 filed Critical 숭실대학교산학협력단
Publication of KR20190032986A publication Critical patent/KR20190032986A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102010173B1 publication Critical patent/KR102010173B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/02—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using elastically-deformable members or pistons as sensing elements
    • H01L41/1132—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Disclosed are a pressure sensor for sensing vertical pressure and a manufacturing method thereof. The disclosed pressure sensor comprises a plurality of pressure sensor units accumulated in multiple layers. At least one between a pressure elastic coefficient of each of the plurality of pressure sensor units and the amount of a conductive particle for each unit area is different from each other.

Description

수직 방향의 압력을 센싱하는 압력 센서 및 이의 제조 방법{Pressure sensor for sensing vertical pressure and Method for manufacturing the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pressure sensor for sensing a pressure in a vertical direction,

본 발명의 실시예들은 수직 방향의 압력을 센싱하여 다양한 감지 성능을 구현하는 압력 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a pressure sensor that senses pressure in the vertical direction to realize various sensing performance and a method of manufacturing the same.

압력 센서는 수직 방향의 압력의 센싱하는 장치로서, 압력을 감지하는 원리에 따라 다양한 종류가 존재하며, 일례로, 압저항형 압력 센서, 압전형 압력 센서, 정전용량형 압력 센서, 텍스타일 압력 센서 등이 있다. The pressure sensor is a device for sensing the pressure in the vertical direction. There are various types according to the principle of sensing the pressure. For example, a pressure resistance type pressure sensor, a pressure type pressure sensor, a capacitance type pressure sensor, a textile pressure sensor .

특히, 텍스타일 압력 센서는 단층 구조를 가지며, 다층 구조 직물(2층 이상의 섬유 구조체로써 편물, 부직포에도 가능)의 상부 및 하부에 전도성 입자를 포함하는 섬유(도전사)을 교차하여 접촉되지 않게 배치되는 구조를 가진다. Particularly, the textile pressure sensor has a single-layer structure and has a structure in which fibers (conductive materials) including conductive particles cross the upper and lower portions of a multi-layer structure fabric (which can be a knitted fabric or a nonwoven fabric with two or more layers) .

도 1는 상기에서 설명한 단층의 텍스타일 압력 센서를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 텍스타일 압력 센서에 압력이 인가되는 경우, 섬유 내의 전도성 입자들이 움직이고, 전도성 입자의 거리 변화에 따라 저항이 변화하는 현상을 이용하여 압력이 감지된다. 1 is a view showing the textile pressure sensor of the single layer described above. Referring to FIG. 1, when pressure is applied to the textile pressure sensor, pressure is sensed by using a phenomenon that conductive particles in the fibers move and resistance changes according to a distance change of the conductive particles.

한편, 텍스타일 압력 센서는 압력 탄성 계수(즉, 모듈러스) 또는 섬유에 포함되는 전도성 입자의 양에 따라서 압력 민감도가 조절된다. 즉, 압력 탄성 계수가 작거나 전도성 입자의 양이 많을수록 압력 민감도가 높아지고, 압력 탄성 계수가 크거나 전도성 입자의 양이 적을수록 압력 민감도가 낮아진다. 이는 도 2에 도시된 바와 같다. On the other hand, the textile pressure sensor has pressure sensitivity adjusted according to the pressure elastic modulus (i.e., modulus) or the amount of conductive particles contained in the fibers. That is, the smaller the pressure elastic modulus or the larger the amount of the conductive particles, the higher the pressure sensitivity, and the smaller the pressure elastic modulus or the smaller the amount of conductive particles, the lower the pressure sensitivity. This is as shown in Fig.

다시 말해, 낮은 압력 탄성 계수를 갖거나 전도성 입자의 양이 많은 텍스타일 압력 센서(도 2의 (a))는 압력 민감도가 높은 센서로서, 최소 감지 압력 및 최대 감지 압력이 낮다. 다시 말해, 높은 압력 민감도를 가지는 텍스타일 압력 센서는 낮은 압력에는 반응할 수 있지만 높은 압력에는 반응할 수 없는 특징이 있다. In other words, a textile pressure sensor having a low pressure elastic modulus or a large amount of conductive particles (Fig. 2 (a)) is a pressure sensitive sensor, and the minimum sensing pressure and the maximum sensing pressure are low. In other words, a textile pressure sensor with high pressure sensitivity can react to low pressure but not high pressure.

그리고, 높은 압력 탄성 계수를 갖거나 전도성 입자의 양이 적은 텍스타일 압력 센서(도 2의 (b))는 압력 민감도가 낮은 센서로서, 최소 감지 압력 및 최대 감지 압력이 높다. 다시 말해, 낮은 압력 민감도를 가지는 텍스타일 압력 센서는 높은 압력에는 반응할 수 있지만 낮은 압력에는 반응할 수 없는 특징이 있다.In addition, a textile pressure sensor having a high pressure elastic modulus or a small amount of conductive particles (FIG. 2 (b)) is a sensor with low pressure sensitivity, and the minimum sensing pressure and the maximum sensing pressure are high. In other words, a textile pressure sensor with low pressure sensitivity can react to high pressures but not low pressures.

즉, 상기에서 설명한 종래의 단층의 일반적인 텍스타일 압력 센서는 최소 감지 압력 및 최대 감지 압력이 모두 낮거나(도 2의 (a)), 또는 최소 감지 압력 및 최대 감지 압력이 모두 높기 때문에(도 2의 (b)), 감지 압력의 범위가 한정되어 있는 문제점이 있다. 2 (a)) or the minimum sensing pressure and the maximum sensing pressure are both high (see FIG. 2 (a)), the conventional single- (b)), the detection pressure range is limited.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 수직 방향의 압력을 센싱하여 다양한 감지 성능을 구현하는 압력 센서 및 이의 제조 방법을 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the related art as described above, the present invention proposes a pressure sensor that senses pressure in the vertical direction to realize various sensing performance and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 수직 방향의 압력을 센싱하는 압력 센서에 있어서, 다수 개의 층으로 적층된 다수 개의 압력 센서부;를 포함하되, 상기 다수 개의 압력 센서부 각각의 압력 탄성 계수 및 단위 면적당 전도성 입자의 양 중에서 적어도 하나는 서로 다른 것을 특징을 하는 압력 센서가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a pressure sensor for sensing a pressure in a vertical direction, the pressure sensor including a plurality of pressure sensors arranged in a plurality of layers, Wherein at least one of the pressure elastic modulus and the amount of the conductive particles per unit area is different from each other.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수직 방향의 압력을 센싱하는 압력 센서의 제조 방법에 있어서, 각 층 마다 상이한 밀도로 절연성 섬유실을 짜서 다수의 층으로 적층된 텍스타일을 하나의 공정으로 생성하는 단계; 및 상기 적층된 텍스타일에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하는 단계;를 포함하되, 상기 전도성 입자가 함침된 다수의 층 각각이 적층된 구조를 가지는 다수 개의 압력 센서부를 구성하고, 상기 다수 개의 압력 센서부 각각의 압력 탄성 계수는 상기 밀도 차이로 인해 서로 다른 것을 특징을 하는 압력 센서의 제조 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a pressure sensor for sensing a pressure in a vertical direction, the method comprising the steps of: forming a plurality of layers of textile yarn by sintering insulating fiber yarns at different densities ; And a step of impregnating or printing the conductive particles on the laminated textile, wherein a plurality of pressure sensor parts having a structure in which a plurality of layers impregnated with the conductive particles are laminated are formed, and each of the plurality of pressure sensor parts Wherein the pressure elastic modulus of the pressure sensor is different due to the density difference.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 수직 방향의 압력을 센싱하는 압력 센서의 제조 방법에 있어서, 각 층 마다 상이한 밀도로 전도성 섬유실을 짜서 다수의 층으로 적층된 텍스타일을 하나의 공정으로 생성하는 단계;를 포함하되, 상기 다수의 층 각각이 적층된 구조를 가지는 다수 개의 압력 센서부를 구성하고, 상기 다수 개의 압력 센서부 각각의 압력 탄성 계수는 상기 밀도 차이로 인해 서로 다른 것을 특징을 하는 압력 센서의 제조 방법이 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a pressure sensor for sensing a pressure in a vertical direction, comprising the steps of: stacking a plurality of layers of textile fibers in different layers at different densities Wherein a plurality of pressure sensor sections each having a structure in which the plurality of layers are stacked are formed, wherein a pressure elastic modulus of each of the plurality of pressure sensor sections is different due to the density difference A method of manufacturing a pressure sensor is provided.

본 발명에 따른 압력 센서는 다양한 감지 성능을 구현할 수 있는 장점이 있다. The pressure sensor according to the present invention has an advantage that various sensing performance can be realized.

또한, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above effects and include all effects that can be deduced from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.

도 1 및 도 2는 종래의 텍스타일 압력 센서의 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 동작 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 센서의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 제조 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 2개의 층으로 적층된 텍스타일을 일체로 생성하는 개념을 설명하기 위한 도면이다. 1 and 2 are views showing the concept of a conventional textile pressure sensor.
3 is a view showing a schematic configuration of a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the operation concept of the pressure sensor according to the embodiment of the present invention.
5 is a view showing a schematic configuration of a pressure sensor according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining a concept of integrally producing two layers of laminated textiles according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

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

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

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

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

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

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서(300)는 수직 방향의 압력을 센싱하는 센서로서, 웨어러블 디바이스 제품(신발, 의류, 침구류 등), 바이오 센서 등에 이용될 수 있으며, 제1 압력 센서부(310) 및 제2 압력 센서부(320)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the pressure sensor 300 according to an embodiment of the present invention is a sensor for sensing a pressure in a vertical direction, and can be used in a wearable device product (shoes, clothes, bedding, etc.) A first pressure sensor unit 310, and a second pressure sensor unit 320.

제1 압력 센서부(310)는 단층의 압력 센서로서, 압력 센서(300)의 제1 층에 배치된다. The first pressure sensor portion 310 is a single-layer pressure sensor, and is disposed in the first layer of the pressure sensor 300.

이 때, 제1 압력 센서부(310)는 제직, 편성 및 자수 중 하나의 방법을 이용하여 생성된 텍스타일 형태의 재질의 단층의 압력 센서일 수 있으며, 텍스타일을 구성하는 섬유는 전도성 섬유이거나, 또는 절연성 섬유에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하여 생성될 수 있다. In this case, the first pressure sensor unit 310 may be a single-layer pressure sensor made of a textile material in a form of weaving, knitting or embroidery, and the fibers constituting the textile may be conductive fibers, Or by impregnating or printing conductive particles to the insulating fibers.

그리고, 제2 압력 센서부(320) 역시 단층의 압력 센서로서, 압력 센서(300)의 제2 층에 배치된다. The second pressure sensor unit 320 is also a single-layer pressure sensor, and is disposed in the second layer of the pressure sensor 300.

이 때, 제2 압력 센서부(320) 역시 제직, 편성 및 자수 중 하나의 방법을 이용하여 생성된 단층의 텍스타일 형태의 재질일 수 있으며, 텍스타일을 구성하는 섬유는 전도성 섬유이거나, 또는 절연성 섬유에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하여 생성될 수 있다.In this case, the second pressure sensor part 320 may also be a single-layer textile-like material produced by one of weaving, knitting and embroidery methods, and the fibers constituting the textile may be conductive fibers, Or by impregnating or printing conductive particles.

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

요컨대, 압력 센서(300)는 서로 다른 2개의 압력 센서부(310, 320)가 서로 적층되어 있는 구조를 가진다. 이 때, 제1 압력 센서부(310) 및 제2 압력 센서부(320)는 동일한 높이를 가질 수 있다. 그리고, 제1 압력 센서부(310) 및 제2 압력 센서부(320) 각각은 서로 별도로 생성된 후 적층될 수도 있고, 제1 압력 센서부(310) 및 제2 압력 센서부(320)가 연속 공정을 통해 적층된 구조로 한번에 제조될 수도 있다. 제1 압력 센서부(310) 및 제2 압력 센서부(320)의 제조는 아래에서 "압력 센서의 제조 방법"에서 상세하게 설명하기로 한다. That is, the pressure sensor 300 has a structure in which two different pressure sensor parts 310 and 320 are laminated to each other. At this time, the first pressure sensor part 310 and the second pressure sensor part 320 may have the same height. The first pressure sensor part 310 and the second pressure sensor part 320 may be separately formed and stacked and the first pressure sensor part 310 and the second pressure sensor part 320 may be continuously Or may be fabricated at one time in a laminated structure. The production of the first pressure sensor part 310 and the second pressure sensor part 320 will be described in detail below in the "method of manufacturing a pressure sensor ".

한편, 제1 압력 센서부(310) 및 제2 압력 센서부(320)는 특정 크기의 압력 탄성 계수(즉, 모듈러스)을 가지며, 이는 조절될 수 있다. 그리고, 압력 탄성 계수의 조절을 통해 제1 압력 센서부(310) 및 제2 압력 센서부(320)의 압력 민감도가 조절될 수 있다. 즉, 압력 탄성 계수가 낮고 드레이프성이 높은 경우 압력 민감도가 커지고, 압력 탄성 계수가 높고 드레이프성이 낮은 경우 압력 민감도가 낮아진다. On the other hand, the first pressure sensor part 310 and the second pressure sensor part 320 have a pressure elastic modulus (i.e., modulus) of a specific size, which can be adjusted. The pressure sensitivity of the first pressure sensor part 310 and the second pressure sensor part 320 can be adjusted by adjusting the pressure elastic modulus. That is, when the pressure elastic modulus is low and the drape property is high, the pressure sensitivity is high, and when the pressure elastic modulus is high and the drape property is low, the pressure sensitivity is low.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 압력 센서부(310)의 압력 탄성 계수와 제2 압력 센서부(320)의 압력 탄성 계수는 서로 다를 수 있다. 이를 통해, 압력 센서(300)의 감지 압력의 범위를 넓힐 수 있는 장점이 있다. According to an embodiment of the present invention, the pressure elastic modulus of the first pressure sensor part 310 and the pressure elastic modulus of the second pressure sensor part 320 may be different from each other. Thereby, there is an advantage that the range of the sensing pressure of the pressure sensor 300 can be widened.

보다 상세하게, 제1 압력 센서부(310)는 제1 크기의 압력 탄성 계수를 가지는 단층의 압력 센서이고, 제2 압력 센서부(320)는 제1 크기보다 작은 제2 크기의 압력 탄성 계수를 가지는 단층의 압력 센서일 수 있다. 즉, 제1 압력 센서부(310)의 압력 탄성 계수는 제2 압력 센서부(320)의 압력 탄성 계수보다 클 수 있다. More specifically, the first pressure sensor unit 310 is a single-layer pressure sensor having a pressure elastic modulus of a first size, and the second pressure sensor unit 320 is a pressure sensor having a pressure elastic modulus of a second size smaller than the first size The branch may be a single layer pressure sensor. That is, the pressure elastic modulus of the first pressure sensor portion 310 may be greater than the pressure elastic modulus of the second pressure sensor portion 320.

다시 말해, 도 4를 참조하면, 낮은 압력 탄성 계수를 갖는 압력 센서를 상부에, 높은 압력 탄성 계수를 갖는 압력 센서를 하부에 적층하여 다층의 압력 센서(300)를 구성하는 경우(도 4의 (a)), 최소의 압력이 압력 센서(300)에 인가되면 낮은 압력 탄성 계수의 압력 센서(즉, 제2 압력 센서부(320))가 압력 변화를 감지하여 최소 압력에도 센서가 반응하며(도 4의 (b)), 최대의 압력이 압력 센서(300)에 인가되면 낮은 압력 탄성 계수의 압력 센서(즉, 제2 압력 센서부(320))와 높은 압력 탄성 계수의 압력 센서(즉, 제1 압력 센서부(310)) 모두가 압력 변화를 감지한다(도 4의 (c)). 따라서, 압력 센서(300)는 최소 압력 및 최대 압력을 모두 감지할 수 있게 되며(멀티 센서), 단층의 압력 센서보다 감지 압력의 범위가 넓은 장점이 있다. 4, when a multi-layered pressure sensor 300 is constructed by stacking a pressure sensor having a low pressure elastic modulus at the top and a pressure sensor having a high pressure elastic modulus at the bottom (FIG. 4 When the minimum pressure is applied to the pressure sensor 300, the pressure sensor having a low pressure elastic modulus (i.e., the second pressure sensor part 320) senses the pressure change and the sensor responds to the minimum pressure When the maximum pressure is applied to the pressure sensor 300, the pressure sensor having a low pressure elastic modulus (i.e., the second pressure sensor portion 320) and the pressure sensor having a high pressure elastic modulus (i.e., 1 pressure sensor unit 310) all sense the pressure change (Fig. 4 (c)). Accordingly, the pressure sensor 300 can detect both the minimum pressure and the maximum pressure (multi-sensor), and has a wide range of sensing pressure than that of the single-layer pressure sensor.

즉, 서로 다른 압력 민감도를 가지는 단층의 압력 센서를 적층하여 하나의 압력 센서로 제작하면 최소의 압력에도 저항이 변화하면서 최대의 압력에도 저항이 변화하는 고효율의 센서를 제작할 수 있다. 또한, 단층의 압력 센서를 사용자가 필요한 성능 범위에 따라 적층하여 커스터마이징된 압력 센서를 제작할 수 있다. That is, when a single pressure sensor having different pressure sensitivities is laminated and fabricated as a single pressure sensor, a highly efficient sensor can be manufactured in which the resistance changes to the maximum pressure while the resistance changes to the minimum pressure. In addition, a pressure sensor of a single layer can be stacked according to a performance range required by the user, thereby manufacturing a customized pressure sensor.

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

본 발명의 일 실시예에 따르면, 동일한 섬유실을 사용하는 경우, 단위 면적당 전도성 입자의 양은 동일하게 하고, 섬유 밀도를 서로 다르게 하여 압력 탄성 계수를 조절할 수 있다. 즉, 제1 압력 센서부(310)는 섬유 밀도를 크게 형성하고, 제2 압력 센서부(320)는 섬유 밀도를 작게 형성할 수 있다. 이 때, 절연성 섬유의 밀도가 작은 압력 센서부일수록 함침 횟수 및 프린팅 횟수를 증가시켜 단위 면적당 전도성 입자의 양을 동일하게 할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, when the same fiber yarn is used, the pressure elastic modulus can be controlled by making the amounts of the conductive particles per unit area the same and by making the fiber densities different from each other. That is, the first pressure sensor unit 310 may increase the fiber density and the second pressure sensor unit 320 may decrease the fiber density. At this time, the number of impregnation times and the number of printing times can be increased and the amount of conductive particles per unit area can be made the same, as the pressure sensor portion having a small density of insulating fibers is increased.

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

또한, 상기에서 설명한 내용은 3 이상의 단층의 압력 센서를 적층하는 압력 센서의 경우에도 적용될 수 있다. In addition, the above description can also be applied to a pressure sensor for stacking three or more single-layer pressure sensors.

도 5에서는 N개(N는 2 이상이 정수임)의 층으로 적층된 N개의 압력 센서부를 포함하는 압력 센서를 도시하고 있다. FIG. 5 shows a pressure sensor including N pressure sensor portions stacked in N (N is an integer of 2 or more) layers.

도 5를 참조하면, N개의 압력 센서부 각각의 압력 탄성 계수는 서로 다를 수 있다. 이 경우, N개의 압력 센서부는 압력 탄성 계수의 크기를 기준으로 하여 적층 순서가 결정될 수 있다. 일례로, 도 5에서는 다수 개의 압력 센서부의 압력 탄성 계수가 큰 순서부터 다수 개의 압력 센서부를 적층하는 일례를 도시하고 있다. 즉, N개의 압력 센서부 중 최고층의 압력 센서부는 낮은 높은 압력 탄성 계수를 가지고, 다수 개의 압력 센서부 중 최저층의 압력 센서부는 가장 높은 압력 탄성 계수를 가지며, 최저층의 압력 센서부를 기준으로 하여, 압력 탄성 계수의 내림 차순으로 다수 개의 압력 센서부가 적층될 수 있다. Referring to FIG. 5, the pressure elastic modulus of each of the N pressure sensor parts may be different from each other. In this case, the stacking order can be determined based on the magnitude of the pressure elastic modulus of the N pressure sensor parts. For example, FIG. 5 shows an example in which a plurality of pressure sensor units are stacked in the order of increasing pressure elastic modulus of the plurality of pressure sensor units. That is, the pressure sensor portion of the uppermost layer among the N pressure sensor portions has a low high pressure elastic modulus, the pressure sensor portion of the lowermost layer among the plurality of pressure sensor portions has the highest pressure elastic modulus, A plurality of pressure sensor portions may be stacked in descending order of elastic modulus.

또한, N개의 압력 센서부 각각의 재질은 제직, 편성 및 자수 중 하나의 방법을 이용하여 생성된 텍스타일 재질일 수 있으며, N개의 압력 센서부 각각의 텍스타일을 구성하는 섬유는 전도성 섬유이거나, 또는 절연성 섬유에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하여 생성될 수 있다. 이 경우, N개의 압력 센서부 각각은 서로 별도로 생성된 후 적층될 수도 있고, 바람직하게는 N개의 압력 센서부는 연속 공정을 통해 적층된 구조로 한번에 제조될 수도 있다. The material of each of the N pressure sensor parts may be a textile material produced by using one of weaving, knitting and embroidery. The fibers constituting the textile of each of the N pressure sensor parts may be conductive fibers, Or by impregnating or printing conductive particles on the fibers. In this case, each of the N pressure sensor portions may be separately formed and then laminated, and preferably, the N pressure sensor portions may be manufactured at once in a laminated structure through a continuous process.

그리고, 상기에서는 압력 탄성 계수를 중심으로 다층 구조를 형성하는 일례를 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 층의 전도성 입자의 양을 달리하여 압력 센서를 구성할 수도 있다. 즉, 상부층에는 압력 민감도를 높이기 위해 많은 양의 전도성 입자를 포함하는 섬유로 구성되는 압력 센서부를 배치하고, 하부층에는 압력 민감도를 낮게 하기 위해 적은 양의 전도성 입자를 포함하는 섬유로 구성된 압력 센서부를 배치할 수 있다.
In the above description, an example of forming the multilayer structure based on the pressure elastic modulus is described. However, according to another embodiment of the present invention, the pressure sensor may be configured by varying the amount of conductive particles in each layer. That is, in the upper layer, a pressure sensor portion composed of fibers containing a large amount of conductive particles is disposed in order to increase the pressure sensitivity, and a pressure sensor portion composed of fibers including a small amount of conductive particles is disposed in the lower layer in order to lower the pressure sensitivity can do.

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

먼저, 단계(610)에서는 다수의 층으로 적층된 텍스타일을 일체로 생성한다. First, in step 610, a plurality of layers of laminated textiles are integrally formed.

도 7에서는 2개의 층으로 적층된 텍스타일을 일체로 생성하는 개념을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 7 is a view for explaining the concept of integrally producing two layers of laminated textiles.

도 7을 참조하면, 단계(610)에서는 각 층 마다 상이한 밀도로 섬유실을 짠다. 여기서, 제직, 편성 및 자수 중 하나의 방법이 이용될 수 있다. 따라서, 다수의 층으로 적층된 텍스타일을 하나의 공정으로 생성할 수 있다.Referring to FIG. 7, in step 610, a fiber yarn is squeezed at a different density for each layer. Here, one of the weaving, knitting and embroidery methods can be used. Thus, a plurality of layers of laminated textiles can be produced in one process.

이 때, 섬유실은 절연성 섬유실 또는 전도성 섬유실일 수 있고, 각 층의 섬유실은 동일한 재질의 섬유실일 수 있으며, 단위 면적당 전도성 입자의 양은 동일하다. 만약, 섬유실이 전도성 섬유실인 경우, 단계(610)을 통해 압력 센서의 제조 방법이 완료되며, 섬유실이 절연성 섬유실인 경우, 단계(620)가 더 수행된다. 즉, 섬유실이 절연성 섬유실인 경우, 단계(620)에서는 상기 적층된 텍스타일에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅한다. 이 때, 함침을 이용하는 경우, 전도성 입자가 포함된 용액에 상기 적층된 텍스타일을 담궜다가 빼서 전도성 입자를 함침할 수 있다. In this case, the fiber yarn may be an insulating fiber yarn or a conductive fiber yarn, and the fiber yarn of each layer may be a fiber yarn of the same material, and the amount of the conductive particles per unit area is the same. If the fiber yarn is a conductive fiber yarn, the method of manufacturing the pressure sensor is completed through step 610, and if the fiber yarn is an insulating fiber yarn, step 620 is further performed. That is, if the fiber yarn is an insulating fiber yarn, step 620 impregnates or prints the conductive yarn on the laminated textile. At this time, when the impregnation is used, the deposited textile can be immersed in a solution containing the conductive particles and then removed to impregnate the conductive particles.

따라서, 전도성 섬유실로 짜진 다수의 층 또는 전도성 입자가 포함된 절연성 섬유실로 짜진 다수의 층이 다수 개의 압력 센서부를 구성하고, 다수 개의 압력 센서부 각각의 압력 탄성 계수는 상기 밀도 차이로 인해 서로 다르다. Therefore, a plurality of layers formed by the conductive fiber threads into a plurality of layers or the insulating fiber threads including the conductive particles constitute a plurality of pressure sensor portions, and the pressure elastic modulus of each of the plurality of pressure sensor portions is different due to the density difference.

일례로, 압력 센서가 2층으로 적층되는 경우, 섬유실이 촘촘하게 존재하는 제1 층의 경우 많은 높은 압력 탄성 계수를 가지고, 섬유실이 느슨하게 존재하는 제2 층의 경우 낮은 압력 탄성 계수를 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 도 3과 같은 압력 센서를 제조할 수 있다. For example, when the pressure sensor is laminated in two layers, the first layer having a dense fiber layer has a high pressure elastic modulus, and the second layer having a loose fiber layer has a low pressure elastic modulus. Therefore, the method according to the present invention can manufacture the pressure sensor as shown in Fig.

지금까지 본 발명에 따른 압력 센서의 제조 방법의 실시예들에 대하여 설명하였고, 앞서 도 3 내지 도 5에서 설명한 압력 센서(300)에 관한 구성이 본 실시예에도 그대로 적용 가능하다. 이에, 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.The embodiments of the method of manufacturing a pressure sensor according to the present invention have been described and the configuration relating to the pressure sensor 300 described with reference to Figs. 3 to 5 can be applied to this embodiment as it is. Hereinafter, a detailed description will be omitted.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and limited embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Various modifications and variations may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (9)

수직 방향의 압력을 센싱하는 압력 센서에 있어서,
다수 개의 층으로 적층된 다수 개의 압력 센서부;를 포함하되,
상기 다수 개의 압력 센서부 각각의 압력 탄성 계수 및 단위 면적당 전도성 입자의 양 중에서 적어도 하나는 서로 다른 것을 특징을 하는 압력 센서.A pressure sensor for sensing a pressure in a vertical direction,
A plurality of pressure sensor parts stacked in a plurality of layers,
Wherein at least one of the pressure elastic modulus and the amount of conductive particles per unit area of each of the plurality of pressure sensor parts is different. 제1항에 있어서,
상기 다수 개의 압력 센서부는 상기 압력 탄성 계수의 크기 또는 상기 단위 면적당 전도성 입자의 양을 기준으로 하여 적층 순서가 결정되는 것을 특징으로 하는 압력 센서. The method according to claim 1,
Wherein the stacking order is determined based on the magnitude of the pressure elastic modulus or the amount of the conductive particles per unit area of the plurality of pressure sensor parts. 제1항에 있어서,
상기 다수 개의 압력 센서부의 압력 탄성 계수가 큰 순서부터 또는 상기 단위 면적당 전도성 입자의 양이 적은 순서부터 상기 다수 개의 압력 센서부가 적층되는 것을 특징으로 하는 압력 센서. The method according to claim 1,
Wherein the plurality of pressure sensor units are stacked from the order of increasing pressure elastic modulus of the plurality of pressure sensor units or the order of decreasing amounts of conductive particles per unit area. 제1항에 있어서,
상기 다수 개의 압력 센서부는 텍스타일 재질을 가지되, 연속 공정을 통해 상기 적층되는 다수 개의 압력 센서부가 제조되는 것을 특징으로 하는 압력 센서.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of pressure sensor parts have a textile material, and the plurality of pressure sensor parts to be laminated are manufactured through a continuous process. 제4항에 있어서,
상기 적층되는 다수 개의 압력 센서부는 각 층 마다 상이한 밀도로 짠 동일한 절연성 섬유에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하여 생성되는 것을 특징으로 하는 압력 센서. 5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of pressure sensor parts to be laminated are produced by impregnating or printing conductive particles on the same insulating fiber woven with different densities for each layer. 제5항에 있어서,
상기 절연성 섬유의 밀도가 작은 압력 센서부일수록 함침 횟수 및 프린팅 횟수를 증가시켜 전도성 입자의 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 압력 센서. 6. The method of claim 5,
Wherein the pressure sensor part having a smaller density of the insulating fiber increases the number of times of impregnation and the number of printing times to increase the amount of the conductive particles. 제4항에 있어서,
상기 적층되는 다수 개의 압력 센서부는 하나의 공정을 통해 각 층 마다 상이한 밀도로 짠 동일한 전도성 섬유의 재질인 것을 특징으로 하는 압력 센서. 5. The method of claim 4,
Wherein the plurality of pressure sensor parts to be laminated are made of the same conductive fiber material woven with different densities for each layer through one process. 수직 방향의 압력을 센싱하는 압력 센서의 제조 방법에 있어서,
각 층 마다 상이한 밀도로 절연성 섬유실을 짜서 다수의 층으로 적층된 텍스타일을 하나의 공정으로 생성하는 단계; 및
상기 적층된 텍스타일에 전도성 입자를 함침하거나 프린팅하는 단계;를 포함하되,
상기 전도성 입자가 함침된 다수의 층 각각이 적층된 구조를 가지는 다수 개의 압력 센서부를 구성하고, 상기 다수 개의 압력 센서부 각각의 압력 탄성 계수는 상기 밀도 차이로 인해 서로 다른 것을 특징을 하는 압력 센서의 제조 방법.A method of manufacturing a pressure sensor for sensing a pressure in a vertical direction,
A step of sintering insulating fiber yarns with different densities for each layer to produce a plurality of layers of laminated textile as one process; And
Impregnating or printing the conductive particles on the laminated textile,
Wherein a plurality of pressure sensor parts each having a structure in which a plurality of layers impregnated with the conductive particles are laminated is formed on a surface of the pressure sensor part, Gt; 수직 방향의 압력을 센싱하는 압력 센서의 제조 방법에 있어서,
각 층 마다 상이한 밀도로 전도성 섬유실을 짜서 다수의 층으로 적층된 텍스타일을 하나의 공정으로 생성하는 단계;를 포함하되,
상기 다수의 층 각각이 적층된 구조를 가지는 다수 개의 압력 센서부를 구성하고, 상기 다수 개의 압력 센서부 각각의 압력 탄성 계수는 상기 밀도 차이로 인해 서로 다른 것을 특징을 하는 압력 센서의 제조 방법.
A method of manufacturing a pressure sensor for sensing a pressure in a vertical direction,
And sintering the conductive fiber yarns at different densities for each layer to produce a plurality of layers of laminated textiles in one process,
Wherein a plurality of pressure sensor sections each having a structure in which the plurality of layers are laminated are formed, and the pressure elastic modulus of each of the plurality of pressure sensor sections is different due to the density difference.
KR1020180017459A 2017-09-20 2018-02-13 Pressure sensor for sensing vertical pressure and Method for manufacturing the same KR102010173B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170121130 2017-09-20
KR1020170121130 2017-09-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190032986A true KR20190032986A (en) 2019-03-28
KR102010173B1 KR102010173B1 (en) 2019-08-13

Family

ID=65908102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180017459A KR102010173B1 (en) 2017-09-20 2018-02-13 Pressure sensor for sensing vertical pressure and Method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102010173B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170046477A (en) * 2015-10-21 2017-05-02 상명대학교산학협력단 Electric textile
US20170153738A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-01 Flex Ltd. Dual layer force sensitive resistor sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170046477A (en) * 2015-10-21 2017-05-02 상명대학교산학협력단 Electric textile
US20170153738A1 (en) * 2015-11-30 2017-06-01 Flex Ltd. Dual layer force sensitive resistor sensor

Also Published As

Publication number Publication date
KR102010173B1 (en) 2019-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5668966B2 (en) Conductive fabric and touch sensor device using conductive fabric
JP7033063B2 (en) Textile structure with capacitive grid implemented
KR102432009B1 (en) Pressure sensor
CN109072501B (en) Sensing fabric with multiple fabric layers and method for producing same
CN108885145B (en) Woven fabric with a plurality of woven fabric layers
MXPA06012463A (en) Bilayer woven fabric for industry .
JP7186179B2 (en) Use of formed knitted fabrics and formed knitted fabrics
US2943379A (en) Papermaker's felt
CN109959474A (en) Multifunctional textile product with integrated sensing and control element
JP5281877B2 (en) Industrial two-layer fabric
US11467048B2 (en) Pressure sensor for sensing pressure in vertical direction, strain sensor for sensing tension in horizontal direction, and method for manufacturing sensors
JP2022008209A (en) Composite membrane and method for manufacturing the same
JP2022008208A (en) Composite membrane and method for manufacturing the same
SE534293C2 (en) Multilayer Textiles
KR20190032986A (en) Pressure sensor for sensing vertical pressure and Method for manufacturing the same
Eriksson et al. Three-dimensional multilayer fabric structures for interactive textiles
US8460514B2 (en) Papermaking fabric
KR102010174B1 (en) Strain sensor for sensing tensile force in the horizontal direction and Method for manufacturing the same
US9260819B2 (en) Press felt for papermaking
KR102042338B1 (en) Pressure sensor using double fabric and Method for manufacturing the same
EP0106132A2 (en) Novel papermaker's fabrics containing open mesh yarns
KR102010175B1 (en) Pressure sensor for sensing vertical pressure and Method for manufacturing the same
CN203270377U (en) Felt used for papermaking
KR102002699B1 (en) Textile type hybrid controller includeing one touch electrode
Shaker et al. Development of 3D woven fabric based pressure switch

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