SE512477C2 - Trycksensor - Google Patents

Description

Jfl.-_ í._..u 10 15 20 25 30 ' 512 477 Föreliggande uppfinning hänför sig till en trycksensor som är mycket tunn, som kan göras läng, som är billig att framställa och som har en mycket säker funktion.

Den kända teknik som kan sägas påminna om föreliggande tryck- sensor är s.k. næmbrankontakter. Dylika kontakter är normalt utförda sä att mellan ett styvt icke elektriskt ledande under- lag och en elastisk icke elektriskt ledande översida är ett distansorgan placerat, vilket är så utformat att det endast ställvis distanserar underlaget frän översidan. Mellan dessa ställen förefinns hàlrunx där' översidan kan tryckas ned. mot underlaget och komma i kontakt med detta. Oftast står endast två närbelägna hàlrum i förbindelse med varandra via en luft- kanal, vilka hälrum liksom luftkanalen är hermetiskt avskärma- de från atmosfären. Pä ovansidan, av underlaget och pà den undre ytan av översidan finns ett elektriskt ledande mönster.

Respektive mönster är förbundet med en elektrisk ledare som löper ut ur membrankontakten. När översidan vid ett hälrum trycks ned, exempelvis med ett finger, till kontakt med under- laget uppstår en elektrisk kontakt mellan nämnda tvä mönster.

Vid nedtryckningen trycks luften i det hälrum som minskar i volym över i det angränsande hälrummet, vars översida dä bringas att bukta ut. Härvid stiger lufttrycket i de tvä häl- rummen som har förbindelse med varandra. När fingret avlägsnas från översidan kommer den i det angränsande hälrummet före- fintliga luften att via luftkanalen till del strömma tillbaka till det ihoptryckta hälrummet, varvid överytan äter distanse- ras fràn. underlaget. Lufttrycket. i hàlrummen ätergàr' härvid till det normala.

Emellertid är dylika membrankontakter inte lämpade att använ- das som trycksensorer, därför att de dels har en översida i ett plastmaterial eller annat polymert material som är rela- G \AnsøknS9\89006l5 I: dot. 199942-22 10 15 20 25 30 _ 512 477 tivt känsligt för mekaniska påfrestningar, dels kräver en stor mängd ledare om de skall utföras i långa längder. En viktig nackdel är att de inte tål en långvarig punktbelastning. Det har visat sig att efter en långvarig punktbelastning har över- sidan tänjts ut så att den inte fjädrar tillbaka till ur- sprungsläget när belastningen upphör.

Föreliggande uppfinning undanröjer dessa. problenx och. hänför sig således till en trycksensor innefattande två långsträckta tunna och skivformade element vilka endast ställvis är distan- serade från varandra medelst ett distansorgan, vilken sensor är så anordnad att elektrisk kontakt uppstår när de två ele- menten förs mot varandra, där distansorganet är utformat som en tunn skiva där materialavsnitt borttagits så att ett antal hålrum utbildats mellan nämnda element, vilka hålrum är beläg- na i successivt efter varandra utmed trycksensorns längd och utmärkes av, att samtliga hålrum är förbundna med atmosfären via luftkanaler löpande i distansorganet och av att åtminstone ett första av de skivformade elementen, vilket är avsett att angripas av en tryckkraft från en person eller ett föremål, är utfört i ett metalliskt fjädermaterial samt av att båda nämnda element är elektriskt ledande så att en strömbana sluts mellan två respektive elektriska ledare löpande till respektive ele- ment oavsett vid vilket av nämnda utrymmen som elementen kom- mer' i kontakt med 'varandra när trycksensorn utsätts för en kraft från ett föremål eller en person.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i samband med på bifogade ritning visade utföringsexempel av uppfinningen, där - figur 1 visar ett tvärsnitt av trycksensorn enl. uppfinning- EH. - figur 2 visar en planvy efter linjen A-A i figur 1.

G \AnsoknB9\89006l$ I doc, 1999-12-22 'MI I l' I"" H .N 10 15 20 25 30 " 512 477 - figur 3 visar en trycksensor med ett alternativt utförande av hàlrum i trycksensorn. - figur 4 visar en trycksensor som har ett böjt utförande. - figur 5 illustrerar en trycksensor avsedd att avkänna en vridning.

I figur 1 visas ett schematiskt tvärsnitt där de olika delarna för tydlighets skull visas distanserade från varandra, inne- fattar två längsträckta tunna och skivformade element 1,2, vilka endast ställvis är distanserade från 'varandra. medelst ett distansorgan 3. I figur 1 är de inbördes dimensionerna in- te korrekta för tydlighets skull. I figur 2 visas trycksensorn i en planvy enligt linjen A-A i figur 1. I figur 2 illustrerar de rektangulära utrymmena 4-8 hàlrum där det inte förefinns något distansorgan 3 mellan de tvà elementen 1,2. Dessa hàlrum är tillslutna, förutom att de via luftkanaler 9-11 har förbin- delse med atmosfären. Trycksensorn är så anordnad att elekt- risk kontakt uppstår när de två elementen 1,2 förs mot var- andra.

Enligt uppfinningen är distansorganet utformat som en tunn skiva där materialavsnitt borttagits så att nämnda hàlrum utbildats mellan elementen. Hälrummen.4-8 är belägna i succes- sivt efter varandra utmed trycksensorns längd. Nämnda luftka- naler 9-ll löper i distansorganet. Åtminstone ett första av de skivformade elementen 1,2, vilket är avsett att angripas av en tryckkraft fràn en person eller ett föremål, är utfört i ett metalliskt fjädermaterial. Vidare är bäda nämnda element elektriskt ledande sä att en strömbana sluts mellan tvä re- spektive elektriska ledare 15,16 löpande till respektive ele- ment oavsett vid vilket av nämnda hàlrum som elementen kommer i kontakt med varandra när trycksensorn utsätts för en kraft fràn ett föremål eller en person.

G “Ansokn29\89006l$ II dot, 1999-12-21 1D 75 20 25 30 ' 512 477 Enligt en föredragen utföringsform 'är nämnda hålrum 4-8 i huvudsak rektangulära. Den del 12-14 av distansorganet som förefinns mellan tvà närliggande hålrum 4-8 och som löper vin- kelrätt mot trycksensorns längdriktning har härvid en bredd som är mindre än en tredjedel av hàlrummens 4-8 längd i tryck- sensorns längdriktning. Företrädesvis har nämnda del 12-14 en bredd som är mindre än omkring en femtedel av hålrummens nämn- daßlängd.

Enligt en utföringsform är båda de två elementen 1,2 utförda i elektriskt ledande material, där nämnda elektriska ledare 15,16 är direkt förbundna med respektive element 1,2.

Enligt en annan utföringsform är det ena elementet eller båda elementen försedda med ett elektriskt ledande skikt 17 eller mönster på den mot det motstående elementet vettande ytan, där nämnda elektriska ledare 15,16 är förbundna med respektive skikt 17 eller mönster visat med streckade linjer i figur 1. I ett dylikt utförande kan, i förekommande fall, ett icke visat elektriskt isolerande skikt förefinnas mellan respektive ele- ment och det ledande skiktet 17 eller mönstret för att elekt- riskt isolera trycksensorn mot omgivningen.

I figur 1 visas, som nämnts, ett tvärsnitt av trycksensorn.

Enligt en ytterst föredragen utföringsform är åtminstone nämn- da första element l utfört i ett fjäderstàl, företrädesvis ett rostfritt fjàderstål. Detta ger den stora fördelen att tryck- sensorn kan punktbelastas under lång tid. Trots långvarig punktbelastning àterfjâdrar det första elementet 1 till ett plant läge, varvid den elektriska kontakten mellan elementen bryts. Vidare är ett stål mycket motstàndskraftigt mot meka- niskt slitage och mekanisk àverkan. Dessutom är ett stål G \Ansol:n89'~89006lS II dec, 1999-12-22 70 75 20 25 30 ' 512 477 elektriskt ledande, varför något elektriskt skikt eller möns- ter inte erfordras.

Enligt en annan föredragen utföringsfonn är distansorganet 3 utfört i ett plastmaterial, såsom polyester eller teflon.

Det andra av elementen 2 kan vara utfört i vilket som helst material beroende pà tillämpning. Oftast kommer det andra ele- mentet 2 att placeras mot ett plant underlag, varför dess hàllfasthet inte har särskild betydelse. Emellertid kan tryck- sensorn användas i tillämpningar där ett helt plant underlag inte finns. Härvid måste det andra elementet 2 vara av ett sà- dant material och med en sàdan tjocklek att det andra elemen- tet 2 inte böjs in på grund av ojâmnheter i underlaget så att trycksensorns element kommer i kontakt med varandra utan att trycksensorn utsatts för den avsedda belastningen. Företrädes- vis utgöres det andra elementet också av ett rostfritt stål med en något större tjocklek än det första elementet.

Det andra elementet 2 kan givetvis också utföras mycket tunt, men vara lagd pà ett tjockare bärskikt 18 av lämpligt materi- al.

Vidare kan trycksensorn förses med en magnetlist 19 eller ett limskikt för att fästa trycksensorn pä ett underlag.

Det första elementet 1 har en tjocklek av omkring 0.05 till 1 mm, företrädesvis omkring 0.1 mm. Distansorganet 3 har en tjocklek av omkring 0.1 till 0.5 mm, företrädesvis omkring 0.2 mm .

Exempelvis kan hälrummen vara 40 mm x 30 mm och nämnda delar 12-14 kan vara 5 mm breda. Emellertid kan dessa mått varieras G \Ansol:.n89\89006l5.n dot. l999-l2-22 70 15 20 25 30 " 512 477 högst avsevärt beroende på tillämpningen av trycksensorn. Vad som är väsentligt är att hålrummen har sådana dimensioner att i kombination med det första elementets material och tjocklek de två elementen kommer i kontakt med varandra då trycksensorn utsätts för antingen en punktlast eller en utbredd last av förutbestämd magnitud. Fackmannen är fullt kapabel att beräkna och utprova olika dimensioner för att uppnå avsedd verkan.

Antalet hàlrum kan givetvis varieras beroende pà hur lång trycksensorn skall vara i en viss applikation.

I figur 3 visas en trycksensor som innefattar två rader 22,23 av hàlrum, där raderna ligger parallellt med varandra utmed trycksensorns längd. Givetvis kan flera än två parallella rader av hàlrum förekomma. Luftkanaler 24 finns anordnade på motsvarande sätt som enligt utförandet i figur 2.

I figur 4 illustreras en trycksensor, som är böjd för att anbringas mot ett krökt underlag, där avsikten är att avkänna en kraft 25, som anbringas någonstans utmed trycksensorn, eller påverkas att böjas och därvid indikera en viss böjning.

I figur 5 illustreras ett annat användningsområde av trycksen- sorn. Genom att vrida trycksensorn såsom illustreras med pi- larna 20,21 kommer, då distansorganet utföres tunt jämfört med hàlrummens dimensioner i det plan som visas i figur 2, elemen- ten 1,2 att komma i kontakt med varandra efter en viss vrid- ning.

Detta utförande kan användas då en indikering önskas när ett föremål vridits en förutbestämd vridningsvinkel.

G\Ansokn!9\!9006I5 I: dot. I999-I2-22 II I III'I WII' II II II' I 70 15 20 25 30 ~ 512 477 Förutom de inledningsvis nämnda exemplen pà användningsområden för föreliggande trycksensor kan följande tillämpningar näm- IlaS .

En speciell tillämpning i samband med patienter, eller äldre personer, som bor kvar i hemmet, är att anordna en trycksensor i sängen mellan madrass och sängbotten och ansluta trycksen- sorn till en reläkrets. Reläkretsen är därvid anordnad att styra strömtillförseln till exempelvis vissa lampor i det rum, som sängen står samt eventuellt andra lampor i lägenheten.

Reläkretsen är därvid anordnad att tända lamporna när personen stiger upp ur sängen och släcka lamporna när personen lägger sig.

En dylik anordning är mycket fördelaktig i vissa fall, därför att personens medvetandegrad ökar när lamporna tänds. Vidare behöver är det en hjälp för synsvaga personer, som dä inte leta efter strömbrytaren för att tända en lampa.

Trycksensorn lämpar sig mycket väl för närvaroindikering i bilsäten för att styra bilbältesvarnare etc.

Trycksensorn kan även användas som stöldskydd pä så sätt att exempelvis pà museer föremål placeras på trycksensorn så att elementen 1,2 kommer i. kontakt med 'varandra. När föremålet avlägsnas bryts strömbanan, varvid ett larm kan vara anordnat att utlösas.

Vidare kan trycksensorn användas för att indikera när fordons- hjul passerar en viss position.

G “Ansokn89\89006l5 u' doc, 1999- l2-22 70 75 20 ' 512 477 Trycksensorn kan givetvis användas för att starta transport- band etc., när de belastas med föremål, sàsom inledningsvis nämndes.

Det är uppenbart att det finns en mycket stor mängd tillämp- ningar, av vilka nägra nämnts ovan. Emellertid är föreliggande uppfinning inte begränsad till nägon speciell tillämpning.

Ovan har ett antal utföringsformer av trycksensorn beskrivits.

Det är tydligt att trycksensorn kan modifieras pä flera sätt.

Sålunda kan hàlrummens form göras annorlunda, liksom att luft- kanalerna kan förläggas till andra ställen än de visade stäl- lena; Vidare kan trycksensorns form varieras allt efter behov och önskemål.

Föreliggande uppfinning skall därför inte anses begränsad till de ovan angivna utföringsformerna, utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

G Mnsoltn!9\!9006l5 lr dot, l999-l2-22 lll IHIHHIIU HI ||

Claims (7)

70 75 20 25 30 " 512 477 10

1. Trycksensor innefattande två långsträckta tunna och skiv- formade element vilka endast ställvis är distanserade från varandra medelst ett distansorgan, vilken sensor är så anord- nad att elektrisk kontakt uppstår när de två elementen förs mot varandra, där distansorganet är utformat som en tunn skiva där materialavsnitt borttagits så att ett antal hàlrum utbil- dats mellan nämnda element, vilka hàlrum är belägna i succes- sivt efter varandra utmed trycksensorns längd, vilka nämnda (1,2) är elektriskt ledande så att en strömbana sluts (l5,l6) element mellan tvâ respektive elektriska ledare löpande till (1,2) (4-8;22,23), som elementen (1,2) kommer i kontakt med varandra respektive element oavsett vid vilket av nämnda hàlrum när trycksensorn utsätts för en kraft från ett föremål eller ik ä n n e t e c k n a d kombinationen att (4-8;22,23) en perSOfl a V, samtliga hàlrum pä i och för sig känt sätt är förbundna med atmosfären via luftkanaler (9-11;24) löpande i distansorganet (3) och. att åtminstone ett första (1) av' de skivformade elementen, vilket är avsett att angripas av en tryckkraft från en person eller ett föremål, är utfört i ett metalliskt fjädermaterial, såsom ett fjäderstål.

2. Trycksensor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att båda de två elementen (1,2) är utförda i elektriskt ledan- de material och av att nämnda elektriska ledare (l5,l6) är förbundna med respektive element.

3. Trycksensor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att det ena elementet (2) eller båda elementen (1,2) är för- sedda med ett elektriskt ledande skikt (17) eller mönster på den mot det motstäende elementet vettande ytan och av att G \Ansoku!9\89006l5 u 6091999412! 70 15 20 25 ' 512 477 ll nämnda elektriska ledare (l5,16) är förbundna med respektive skikt (17) eller mönster.

4. Trycksensor enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a d a v, att åtminstone nämnda första element (1) är utfört i ett rostfritt fjäderstàl.

5.= Trycksensor enligt krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e - t e c k n a d a v, att distansorganet (3) är utfört i ett plastmaterial, såsom polyester eller teflon.

6. Trycksensor enligt krav l, 2, 3, 4 eller 5, k ä n n e - att nämnda hàlrum (4-8;22,23) är i huvud- t e c k n a d a v, sak rektangulära och av att den del (12-14) av distansorganet (3), som förefinns mellan tvà närliggande hàlrum och som löper vinkelrätt mot trycksensorns längdriktning har en bredd som är mindre än en tredjedel av hälrummens (4-8;22,23) längd i trycksensorns längdriktning. 7. Trycksensor enligt krav l, 2, 3, 4, 5 eller 6, k ä n n e- t e c k n a d att innefattar tvà eller flera rader av hàlrum (22,23), utmed trycksensorns längd. a v, där raderna ligger parallellt med varandra

7. Trycksensor enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d att det första elementet (1) har en tjock- a v, lek av omkring 0.05 till 1 mm, företrädesvis omkring 0.1 mm och av, att distansorganet (3) har en tjocklek av omkring 0.1 till 0.5 mm, företrädesvis omkring 0.2 mm. G \Ansokn89“89006l5 U doc. 199942-22