TWM573826U - Pressure sensing module - Google Patents

Abstract

本創作實施例提供了一種具有誤差補償單元的壓力感測模組，包括多個壓力感測器、一第一誤差補償單元以及一第二誤差補償單元。所述第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器以及所述第一誤差補償單元共同決定所述第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器檢測的壓力檢測值，所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器以及所述第二誤差補償單元共同決定所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器檢測的壓力檢測值。

Description

壓力感測模組

本創作乃是關於一種壓力感測模組，尤指一種具有誤差補償單元的壓力感測模組。

在醫療照護領域，利用壓力感測模組進行重量檢測、躺臥姿勢辨識等應用相當普遍。近年來，軟性基板的開發越發成熟，更讓壓力感測模組的應用越加多元化。然而壓力感測模組除了通過增加壓力感測器的數量以增加精準度之外，在軟性基板上更有因為壓力而產生形變的情況，對於壓力感測器進行精確檢測壓力值的動作，會產生一定程度的誤差。

因此，如何提供一種精確檢測壓力值的壓力感測模組，實是業界的一個重大課題。

本創作實施例提供了一種具有誤差補償單元的壓力感測模組，設置在一軟性基板上，所述軟性基板包括一第一壓力感測區域以及一第二壓力感測區域，包括：多個壓力感測器，所述多個壓力感測器矩陣式地設置在所述第一壓力感測區域以及所述第二壓力感測區域中，用於檢測所述軟性基板受到一外力按壓時，所述第一壓力感測區域以及所述第二壓力感測區域的壓力分佈狀態；一第一誤差補償單元，設置在第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器之間；以及一第二誤差補償單元，設置在所述第二壓 力感測區域的所述多個壓力感測器之間；其中，所述第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器以及所述第一誤差補償單元共同決定所述第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器檢測的壓力檢測值，所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器以及所述第二誤差補償單元共同決定所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器檢測的壓力檢測值。

其中，所述壓力感測模組電性連接一控制模組，所述多個壓力感測器分別傳送一壓力檢測信號至所述控制模組，所述第一誤差補償單元傳送一第一誤差補償信號至所述控制模組，所述第二誤差補償單元傳送一第二誤差補償信號至所述控制模組，所述控制模組根據所述個壓力感測器的所述多個壓力檢測信號、第一誤差補償信號、以及第二誤差補償信號，分別決定所述軟性基板的所述第一壓力感測區域以及所述第二壓力感測區域各自的壓力分佈。

其中，所述軟性基板是布質基板。

其中，所述壓力感測模組是列印方式設置在所述軟性基板上。

其中，所述壓力感測模組還包括：一第三誤差補償單元，設置在所述第一壓力感測區域。

其中，所述壓力感測模組還包括一第四誤差補償單元，設置在所述第二壓力感測區域。

其中，所述壓力感測器是一電容式壓力感測器。

綜合以上，本創作實施例的壓力感測模組，利用誤差補償單元，可以有效、精確的檢測出設置在軟性基板上的壓力感測器的面積形變量，進而調整各壓力感測器的壓力檢測值。因此，可以壓力感測模組可以提供更為精確的壓力分佈狀態。

為了能更進一步瞭解本創作為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本創作之詳細說明、圖式，相信本創作之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然 而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

1‧‧‧壓力感測模組

2‧‧‧軟性基板

3‧‧‧控制模組

12‧‧‧壓力感測器

13A、13A’‧‧‧第一誤差補償單元

13B‧‧‧第二誤差補償單元

13C‧‧‧第三誤差補償單元

13D‧‧‧第四誤差補償單元

21A‧‧‧第一壓力感測區域

21B‧‧‧第二壓力感測區域

12A‧‧‧第一基板

12B‧‧‧第二基板

d1‧‧‧第一距離

d2‧‧‧第二距離

L1‧‧‧第一長度

L2‧‧‧第二長度

W1‧‧‧第一寬度

W2‧‧‧第二寬度

F‧‧‧外界壓力

13A-1‧‧‧第一端點

13A-2‧‧‧第二端點

13A-3‧‧‧第三端點

13A-4‧‧‧第四端點

13A-5‧‧‧第五端點

13A-6‧‧‧第六端點

13A-7‧‧‧第七端點

R1‧‧‧第一阻抗

R2‧‧‧第二阻抗

R3‧‧‧第三阻抗

R4‧‧‧第四阻抗

R5‧‧‧第五阻抗

R6‧‧‧第六阻抗

R7‧‧‧第七阻抗

△V‧‧‧電壓差

VCC‧‧‧參考電壓

圖1是本創作實施例的壓力感測模組的示意圖。

圖2A是本創作實施例的壓力感測單元的側視圖。

圖2B是本創作實施例的壓力感測單元的上視圖。

圖3A是本創作實施例的壓力感測單元接受一外部壓力時的側視圖。

圖3B是本創作實施例的壓力感測單元接受一外部壓力時的上視圖。

圖4A是本創作實施例的誤差補償單元的示意圖。

圖4B是本創作實施例的誤差補償單元的另一示意圖。

在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本創作概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本創作將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本創作概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。

應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件。因此，下文論述之第一元件可稱為第二元件而不偏離本創作概念之教示。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯之列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。

以下將以至少一種實施例配合圖式來說明所述壓力感測模組，然而，下述實施例並非用以限制本揭露內容。

〔本創作壓力感測模組的實施例〕

請參照圖1、圖2A、圖2B、圖3A以及圖3B，圖1是本創作實施例的壓力感測模組的示意圖。圖2A是本創作實施例的壓力感測單元的側視圖。圖2B是本創作實施例的壓力感測單元的上視圖。圖3A是本創作實施例的壓力感測單元接受一外部壓力時的側視圖。圖3B是本創作實施例的壓力感測單元接受一外部壓力時的上視圖。

在本實施例中，壓力感測模組1設置在一軟性基板2上。軟性基板2上包括一第一壓力感測區域21A以及一第二壓力感測區域21B。在本實施例中，第一壓力感測區域21A設置在第二壓力感測區域21B的一側，也就是，第一壓力感測區域21A鄰設於第二壓力感測區域21B。在其他實施例中，第一壓力感測區域21A與第二壓力感測區域21B可以設置在不同區域，無須設置在鄰近區域。

壓力感測模組1包括多個壓力感測器12，分成兩個群組，分別設置在第一壓力感測區域21A以及第二壓力感測區域21B之中。在本實施例中，第一壓力感測區域21A以及第二壓力感測區域21B分別包括30個壓力感測器12。

在本實施例中，設置在第一壓力感測區域21A以及第二壓力感測區域21B的多個壓力感測器12是以矩陣式方式排列設置。

此外，在本實施例中，設置在第一壓力感測區域21A以及第二壓力感測區域21B的多個壓力感測器12是以列印方式進行設置，在其他實施例中，設置在第一壓力感測區域21A以及第二壓力感測區域21B的多個壓力感測器12可以利用微電子機械系統技術(Micro Electro Mechanical System,MEMS)進行設置，在本創作中不做限制。另外，在本實施例中，軟性基板2是布質基板， 軟性基板2也可以是塑膠基板或是其他軟性材質、具有彈性拉伸性質基板，在本創作中不做限制。

第一壓力感測區域21A以及第二壓力感測區域21B中的每一壓力感測器12都電性連接一控制模組3，當軟性基板2受到一外力按壓時，每一壓力感測器12就會分別傳送壓力檢測信號至控制模組3，控制模組3通過每一壓力感測器12的壓力檢測信號，即可分別得到每一壓力感測器12所受到的壓力檢測值。

此外，壓力感測模組1還包括至少一誤差補償單元。在本實施例中，壓力感測模組1包括一第一誤差補償單元13A、一第二誤差補償單元13B、一第三誤差補償單元13C、以及第四誤差補償單元13D。其中，第一誤差補償單元13A以及第三誤差補償單元13C設置在第一壓力感測區域21A。第二誤差補償單元13B以及第四誤差補償單元13D設置在第二壓力感測區域21B。第一誤差補償單元13A以及第三誤差補償單元13C是設置在第一壓力感測區域21A的多個壓力感測器12之間，用於檢測第一壓力感測區域21A接受到一外力按壓時的形變量。也就是第一壓力感測區域21A受到外力按壓時，在座標系上各軸向的形變量，也就是第一壓力感測區域21A的面積變化量。

請參照圖2A、圖2B、圖3A以及圖3B，在本實施例中，每一壓力感測器12是一電容式壓力感測器。在其他實施例中，壓力感測器12是也就是每一壓力感測器12是根據下列公式1進行計算。

其中，ε是介質的電容常數，A是感力感測器的面積，d是上下兩基板的距離。

請參照圖2A以及圖2B，圖2A、圖2B是壓力感測器12還沒有受到外界壓力的狀態。

其中，每一壓力感測器12包括一第一基板12A以及一第二基板12B。第一距離d1是第一基板12A以及第二基板12B之間的初始距離。壓力感測器12的面積A則是第一長度L1*第一寬度W1。

請參照圖3A，當第一壓力感測區域21A或是第二壓力感測區域21B接收到一外界壓力F時，第一壓力感測區域21A或是第二壓力感測區域21B的每一壓力感測器12會因為壓力F而產生距離的變化，也就是第一基板12A與第二基板12B之間的距離由第一距離d1改變為第二距離d2，因此產生一壓力檢測信號。之後，每一壓力感測器12就會將各自的壓力檢測信號傳送至控制模組3。

在本實施例中，第二距離d2=第一距離d1+距離變化△d。然而，由於本實施例中的軟性基板2會因為外界壓力F而產生延展的情況，因此，如圖3B所示，壓力感測器12的長度與寬度，就呈現第二長度L2以及第二寬度W2，且具有一定程度的形變。由於第一壓力感測區域21A、第二壓力感測區域21B都還包括第一誤差補償單元13A、第二誤差補償單元13B、第三誤差補償單元13C、以及第四誤差補償單元13D，用於檢測第一壓力感測區域21A、第二壓力感測區域21B的形變量。因此，第一誤差補償單元13A、第二誤差補償單元13B、第三誤差補償單元13C、以及第四誤差補償單元13D可以根據各自檢測到的區域形變程度，發送誤差補償信號給控制模組3。

控制模組3就可以根據第一誤差補償單元13A、第二誤差補償單元13B、第三誤差補償單元13C、以及第四誤差補償單元13D周邊的多個壓力感測器12的壓力檢測信號，以及第一誤差補償單元13A、第二誤差補償單元13B、第三誤差補償單元13C、以及第四誤差補償單元13D所傳送的誤差補償信號，調整每一壓力感測器12的壓力檢測值。

在本實施例中，第一誤差補償單元13A、第三誤差補償單元13C的位置設置，可以根據第一壓力感測區域21A的壓力感測器 12數量多寡而決定，也就是，第一壓力感測區域21A的多個壓力感測器12可以分成多個壓力感測器群組，分別對應第一誤差補償單元13A以及第二誤差補償單元13B。

同樣地，第二誤差補償單元13B、第四誤差補償單元13D的位置設置，可以根據第二壓力感測區域21B的壓力感測器12數量多寡而決定，也就是，第二壓力感測區域21B的多個壓力感測器12可以分成多個壓力感測器群組，分別對應第二誤差補償單元13B以及第四誤差補償單元13D。

也就是，控制模組3根據壓力感測器12的多個壓力檢測信號、第一誤差補償單元13A的第一誤差補償信號、第二誤差補償單元13B的第二誤差補償信號，第一誤差補償單元13A的第一誤差補償信號、第二誤差補償單元13B的第二誤差補償信號、以及第一誤差補償單元13A的第一誤差補償信號、第二誤差補償單元13B的第二誤差補償信號，分別決定軟性基板2的第一壓力感測區域21A以及第二壓力感測區域21B各自的壓力分佈。

請參照圖4A以及圖4B，圖4A是本創作實施例的誤差補償單元的示意圖。圖4B是本創作實施例的誤差補償單元的另一示意圖。

圖4A以第一誤差補償單元13A為例，第一誤差補償單元13A包括一第一阻抗R1、一第二阻抗R2、以及一第三阻抗R3。第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗R3是以Y型接法以夾角120度進行連接，也就是第一誤差補償單元13A會具有三個端點，分別是第一端點13A-1、第二端點13A-2、以及第三端點13A-3。在本實施例中，第一端點13A-1、第二端點13A-2、以及第三端點13A-3電性連接控制模組3。

在本實施例中，第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗R3可以根據下列公式2進行計算：

其中，R是第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗的阻抗值。L則是第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗的長度。A則是第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗的截面積。在本實施例中截面積假設為固定值。第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗R3的阻抗值就會正比於第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗的長度。也就是，當圖4A中的第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗R3的長度因為接受到外界壓力而變化時，控制模組就可以通過檢測第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗R3的阻抗值而判斷受力方向，進而調整先前所述的第一基板12A以及第二基板12B的面積變化。

在圖3A中，當第一誤差補償單元13A接收到外界壓力的按壓，第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗R3會根據外界壓力的分佈而具有一定的形變程度，進而造成第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗R3的阻抗變化。控制模組3可以根據第一誤差補償單元13A的第一阻抗R1、第二阻抗R2、以及第三阻抗R3的阻抗變化，決定第一誤差補償單元13A周遭的形變量，以作為第一誤差補償單元13A周遭的多個壓力感測器12的壓力檢測值的調整依據。

請參照圖4B，圖4B的電路架構是誤差補償單元的另一實施例。以下敘述以第一誤差補償單元13A’為例。

其中，第一誤差補償單元13A’包括一第四阻抗R4、一第五阻抗R5、一第六阻抗R6、以及一第七阻抗R7。第四阻抗R4、第五阻抗R5、第六阻抗R6、以及第七阻抗R7是以惠斯登電橋的電路架構進行連接。在本實施例中，第一誤差補償單元13A’包括四個端點，分別是第四端點13A-4、第五端點13A-5、第六端點13A-6、 以及第七端點13A-7。其中第四端點13A-4電性連接一參考電壓VCC，第六端點13A-6電性連接一接地電位。其中，第五端點13A-5以及第七端點13A-7的電壓差△V則是傳送至控制模組3的誤差補償信號。在本實施例中，控制模組3可以根據電壓差△V判斷第四阻抗R4、第五阻抗R5、第六阻抗R6、以及第七阻抗R7的阻抗變化，進一步可以決定第一壓力感測區域21A的形變量。

也就是說，當第一誤差補償單元13A’接收到外界壓力的按壓，第四阻抗R4、第五阻抗R5、第六阻抗R6、以及第七阻抗R7會根據外界壓力的分佈而具有一定的形變程度，進而造成第四阻抗R4、第五阻抗R5、第六阻抗R6、以及第七阻抗R7的阻抗變化。也由於第四阻抗R4、第五阻抗R5、第六阻抗R6、以及第七阻抗R7的阻抗變化，使得第五端點13A-5以及第七端點13A-7的電壓差△V會具有電壓變化，控制模組3可以根據第五端點13A-5以及第七端點13A-7的電壓差△V，決定第一誤差補償單元13A’周遭的形變量，以作為第一誤差補償單元13A’周遭的多個壓力感測器12的壓力檢測值的調整依據。

在本創作中，壓力感測模組1包括的誤差補償單元的數量，可以根據實際需求進行設計調整，在本創作中不做限制。第一誤差補償單元13A、第二誤差補償單元13B、第三誤差補償單元13C、以及第四誤差補償單元13D的設計可以根據先前所述的圖4A、圖4B的電路架構進行設計，也可以根據其他不同電路架構進行設計，在本創作中不做限制。

綜合以上，本創作實施例的壓力感測模組，利用誤差補償單元，可以有效、精確的檢測出設置在軟性基板上的壓力感測器的面積形變量，進而調整各壓力感測器的壓力檢測值。因此，可以壓力感測模組可以提供更為精確的壓力分佈狀態。

以上所述僅為本創作之優選實施例，非意欲侷限本創作的專利保護範圍，故凡是運用本創作說明書及附圖內容所作的等效變 化，均同理皆包含於本創作的權利保護範圍內。

Claims (6)

1. 一種具有誤差補償單元的壓力感測模組，設置在一軟性基板上，所述軟性基板包括一第一壓力感測區域以及一第二壓力感測區域，包括：多個壓力感測器，所述多個壓力感測器矩陣式地設置在所述第一壓力感測區域以及所述第二壓力感測區域中，用於檢測所述軟性基板受到一外力按壓時，所述第一壓力感測區域以及所述第二壓力感測區域的壓力分佈狀態；一第一誤差補償單元，設置在第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器之間；以及一第二誤差補償單元，設置在所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器之間；其中，所述第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器以及所述第一誤差補償單元共同決定所述第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器檢測的壓力檢測值，所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器以及所述第二誤差補償單元共同決定所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器檢測的壓力檢測值。
2. 如申請專利範圍第1項的壓力感測模組，其中，所述壓力感測模組電性連接一控制模組，所述多個壓力感測器分別傳送一壓力檢測信號至所述控制模組，所述第一誤差補償單元傳送一第一誤差補償信號至所述控制模組，所述第二誤差補償單元傳送一第二誤差補償信號至所述控制模組，所述控制模組根據所述個壓力感測器的所述多個壓力檢測信號、第一誤差補償信號、以及第二誤差補償信號，分別決定所述軟性基板的所述第一壓力感測區域以及所述第二壓力感測區域各自的壓力分佈。
3. 如申請專利範圍第1項的壓力感測模組，其中，所述軟性基板是布質基板。
4. 如申請專利範圍第1項的壓力感測模組，還包括：一第三誤差補償單元，設置在所述第一壓力感測區域，用於與所述第一誤差補償單元以及所述第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器共同決定所述第一壓力感測區域的所述多個壓力感測器檢測的壓力檢測值。
5. 如申請專利範圍第4項的壓力感測模組，還包括：一第四誤差補償單元，設置在所述第二壓力感測區域，用於與所述第二誤差補償單元以及所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器共同決定所述第二壓力感測區域的所述多個壓力感測器檢測的壓力檢測值。
6. 如申請專利範圍第1項的壓力感測模組，其中，所述壓力感測器是一電容式壓力感測器。