WO2008003804A1 - Sensor textil de esfuerzos de presión y/o tensión y/o torsión - Google Patents

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WO2008003804A1
WO2008003804A1 PCT/ES2007/000383 ES2007000383W WO2008003804A1 WO 2008003804 A1 WO2008003804 A1 WO 2008003804A1 ES 2007000383 W ES2007000383 W ES 2007000383W WO 2008003804 A1 WO2008003804 A1 WO 2008003804A1
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sensor
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stress
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David Garcia Usle
Juan Escudero Garcia
Thais Castells I Sanabra
Pius Camprubi Jamila
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Fundacio Privada Per A La Innovacio Textil D'igualada
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Definitions

  • the present invention relates to a textile pressure and / or tension and / or torsion stress sensor on one or more areas of its textile surface.
  • textile stress sensors are mainly based on the use of threads of a metallic nature.
  • the conductive wires form two conductive layers and these are separated by a non-conductive or partially conductive intermediate layer, either continuous or discontinuous.
  • the sensor property can be a variation of resistance, because the two conductive layers are brought into contact by the pressure and the intermediate layer does not prevent and provides the recovery of the position of the layers when the stress yields.
  • These sensors are called resistive type.
  • the sensor property is a variation in capacitor capacity resulting from interposing a dielectric layer between the two conductors. The capacity between the layers or wires varies because the distance between the electrodes or conductive layers of the design varies. These sensors are called capacitive type.
  • the conductive wires have piezoresistive properties, and it is an intrinsic property of matter! according to which a stress effort causes a variation in resistance.
  • textile torsion sensors There are no references of textile torsion sensors. There have been various types of devices that seek to achieve that a textile fabric or sheet exhibits a stress sensor behavior, (mainly of contact pressure), for the integration of electronic devices in garments, flexible sheets or the like.
  • the PCT application WO2005121729 of ETH ZÜRICH ETH TRANSFER is known.
  • This patent describes a capacitive type contact pressure sensor.
  • the actuator principle of a capacitive system sensor consists of a minimum of three layers, with two conductive layers and a non-conductive intermediate for forming the condenser, being a continuous conductive layer and the other conductive layer formed by several separate electrodes so that it can measure different pressure distributions on its surface.
  • the German register DE102001025237 of TEXTILFORSCHUNGINSTITUT THÜRINGEN VOGT is known.
  • This document describes a pressure and stress sensor based on conductive wires that form a network. The deformation of the wires as a result of the deformation of the network causes a variation of resistance. The object obtained is a tensile sensor that is used to determine the pressure and therefore can only measure a single event.
  • the patent FR2834788 of LAB ELECTRONIQUE is known
  • ANGELIDIS & SARRAULT a contact pressure sensor is described in which a flat insulating fabric that is impregnated with conductive particles on both sides by impregnation or dissolution of metal particles.
  • the sensor works through a module that compares the electrical capacity of the tissue that varies when pressed.
  • This sensor is an active system of three layers of capacitive type to detect presence.
  • the textile pressure and / or tension and / or torsion stress sensor of this invention presents a series of technical peculiarities designed to obtain what is called an "intelligent fabric" that allows its integration among other applications as a device for input and interface to an electronic device by a person as a fundamental application, the technique also allows depositing conductive tracks with great regularity suitable for power and data transmission between electronic devices and therefore all the applications that are derived in the intelligent fabric as for example: LEDs integrated in the fabric and fed by the tracks, textile connection cables and even flexible circuit boards.
  • the invention is a textile sensor of stresses of pressure and / or tension and / or torsion, of resistive type, with a single conductive layer, of great area and high resolution manufactured 100% with textile materials and processes.
  • This textile sensor has a series of overlapping layers, including at least the following layers:
  • tissue If the tissue is not uniform, it can incorporate surface treatment to provide such uniformity.
  • Said treatment may consist, for example, of a polymeric coating applied on the basis of the tissue layer. It is known that the polymeric coating is applied to fabrics to increase resistance to abrasion and durability, provide hydrostatic resistance with or without breathability depending on the porosity selected and / or flame retardance among other properties. The coating manages to improve the surface uniformity of the fabric and offer good adhesion to the conductive fluids.
  • These fluids may be composed of metallic particles, carbon or conductive polymers, for example.
  • This support matrix is made up of polymeric resins called PTF (PTF Polymer Thick Film or Thick Film Polymer). These PTFs can be thermoplastic or thermostable. Both types can be used for the development of these stress sensors.
  • These fluids can be deposited, for example, by conventional textile printing processes such as screen printing, for this same purpose digital conductive fluids can be used for application by digital printing.
  • Textile digital printing is a more versatile manufacturing system. In both manufacturing systems the design of the conductive tracks is carried out with a computer-aided design system preferably.
  • a layer of encapsulation and protection of the conductive layer may consist of polymers. These polymers are resistant to high temperatures, have a good viscosity and easily adapt to molding. The polymers are suitable for adhesion to polyester, cotton and other combinations of fabrics.
  • a signal converter connected to the conductive tracks to perform the stress detection by measuring the resistance variations of the tracks, producing a digital signal.
  • the principle of operation of the textile stress sensor is based on a presentation of tracks in filiform conformation that at one point in its length can define at least one stress zone with a zigzag, spiral or any other configuration of great length in A small surface.
  • This area of stresses called actuation can occupy a desired surface, for example for the application of a textile pressure sensor for contact to be applied to pushbuttons, the surface may be equal to or greater than the average surface of a finger during the contact of Pressure.
  • Drive zone It has the objective that the effort on the area produces the maximum variation of resistance of the track when deformed by the pressure. The resistance of a printed line with the conductive fluid varies dramatically when an effort is exerted on it.
  • This variation in resistance is caused by the deformation of the tracks when subjected to a pressure effort in the Z direction for example, in this case the deformation is manifested in all directions X, Y, Z of the tracks, and this causes an increase in its resistance
  • a layer structure may undergo maximum deformations in the Z axis of 12% with pressures of 1.5 kgf / cm 2 (Maximum average pressure exerted by the index finger with an average contact surface of 1.5 cm 2 ) in Function of the selected materials.
  • This phenomenon can be used to achieve the desired functionality even when the value of said resistance in the absence of stress has a great diversity of values due to variations in the manufacturing process.
  • that resistance at rest is in a range of a few hundred ohms and its variation when the drive zone under stress can be of the order of the sixth magnitude (it goes from a few hundred ohms to several megaohms) .
  • a signal that varies following the pattern of the effort (or absence of effort) exerted on the zigzag zones or their extensions in the case of a tension effort can be obtained at the output thereof.
  • the value of the reference voltage is not important in itself, but it provides the possibility of adjusting the sensitivity of the circuit depending on the equivalent resistance value of the textile conductive track, that is, in the defined stress zone.
  • This converter is responsible for being able to obtain a digital signal in response to the efforts on the fabric in the areas corresponding to the zigzag or other filiform designs on a reduced surface. Once this standard digital signal is obtained, it can be sent to an electronic device for interpretation or operation regulation.
  • the signal converter can incorporate a potentiometer or the like that regulates the sensitivity to stress and the response of the zone of the zig zag or filiform design and a voltage divider, such as a resistance, which allows the trigger threshold to be defined.
  • a drive on the textile sensor causes the input of the converter variations of the resistance in ramps of rise and, especially, of descent of the signal that is not instantaneous, nor constant, nor monotonous, appearing a transitory period in which the conductive track is adjusting its resistance.
  • the comparator used in the converter has a hysteresis Io high enough to absorb these variations and produce a stable digital signal. It is also possible to perform a postprocess of the digital signal.
  • a track has more than one effort zone, these zones being arranged in series.
  • a matrix design can be made that allows the multiplexing of a plurality of drive zones.
  • the senor can comprise an enlarged structure in which between the encapsulated and protective layer and the upper tissue layer is a second conductive sensitive layer of tracks.
  • Each of the tracks of a layer has multiple drive zones, which coincide with drive zones of the tracks of the added layer.
  • Said added tracks are arranged transversely to the alignments of the tracks of the first layer, so that an effort on any one of the zigzag zones or filiform design of tracks of the textile sensor causes the activation of a single track in each layer and therefore it can be determined with just two signals, which drive zone it is.
  • the sensor is completed with a multiplexed converter for the matrix treatment of the various tracks arranged in the two layers in a faster way than a track by track comparator. It is envisioned that said multiplexed converter is also suitable for the control of several tracks in a single layer.
  • FIG. 1 shows a cross section of a sensor showing the various layers of constitution.
  • FIG. 2 shows a plan view of a sensor with two sensitive stress zones corresponding to two pushbuttons as an example.
  • - Figure 3 shows a schematic representation of a track with multiple drive zones.
  • FIG. 4 shows a cross section of a matrix type sensor, showing the different layers between which the two layers of tracks that make up the matrix structure stand out.
  • Figure 5 shows a plan view of the two layers of displaced tracks.
  • FIG. 6 shows a diagram of an example of an electric circuit of! Signal converter of a track.
  • the textile sensor is configured according to a laminated structure comprising:
  • each track forming a zone of stress or drive (31) by deformation on the tissue layer (1) and optionally of the surface treatment (2), thus configuring a layer sensitive to stress and finding these tracks (3) deposited on the tissue layer (1) and optionally on the surface treatment (2) as for example by digital printing,
  • a layer of encapsulation and protection (4) on the conductive layer (3) such as polymers of the thermoplastic reactivable type applied in sheet form by temperature and pressure because they have adhesive properties
  • a signal converter (7) that converts The variation of resistance of the track configured in the layer (3) by the deformation and finally breakage obtained with the efforts applied on the laminated structure to a digital signal that can be sent to a device or mechanism (not shown) or similar for its interpretation and arrangement for the handling of some other device -
  • a top tissue layer (5) of any technique and composition and / or constitutive mixture of the second outer side
  • the conductive layer (3) of tracks represented in Figure 2 have the pressure zone (31) formed according to a dense zigzag or a filiform design in a reduced area, a conductive fluid with silver particles being used in said track.
  • a track of the layer (3) Ia can be seen which has several stress zones (31) arranged in series to define several stress points, preferably of pressure as buttons or pressure points on the touch sensor.
  • the sensor according to a matrix sensor structure with several zigzag zones, the sensor comprising the encapsulation and protection layer (4) and the upper tissue layer (5) a second layer (3a ) sensitive conductive tracks and a surface treatment (2a), which enables the configuration of two sensitive layers (3, 3a) of superimposed tracks.
  • Said tracks of the layers (3, 3a) are represented in Figure 5, in which it is observed that a first layer that is formed by tracks (3) with several effort zones (31) arranged parallel and a second layer that is formed by transverse tracks (3a), which are also constituted analogously, but in a transverse direction, the stress zones (31) of one layer being superimposed on at least one pressure zone (31a) of the other layer to configure a coordinate
  • the tracks of both layers (3, 3a) are connected to a signal converter (not shown, but of the type shown in Figure 6) in this case multiplexed for the detection of the coordinate or pair of stress zones superimposed on all defined tracks.
  • the converter (7) mainly comprises a voltage comparator

Abstract

Sensor textil de tipo resistivo, que comprende: al menos una capa base de tejido (1) de cualquier técnica y de cualquier composición y/o mezcla; opcionalmente, un tratamiento superficial (2) para hacer más uniforme Ia superficie del tejido (1); una única capa conductora (3) de pistas distribuidas geométricamente para definir zonas sensibles a esfuerzos (31) a partir de fluidos conductores y una capa de encapsulado y protección (4) sobre Ia capa conductora (3); opcionalmente, puede unirse una capa de tejido superior (5); y al menos un conversor de señal (7) conectado con las pistas, de forma que al presionar, tensionar o torcer una de las zonas (31) de las pistas se produce una variación de Ia resistencia de dicha pista de elevada entidad, detectable por dicho conversor (7). Opcionalmente el sensor presenta una impresión (6) identificando las zonas (31) en Ia cara exterior de cualquiera de las dos capas de tejido (1, 5).

Description

DESCRIPCIÓN
SENSOR TEXTIL DE ESFUERZOS DE PRESIÓN Y/O TENSIÓN Y/O TORSIÓN
Objeto de Ia invención
La presente invención se refiere a un sensor textil de esfuerzos de presión y/o tensión y/o torsión sobre una o más zonas de su superficie textil.
Antecedentes de Ia invención. En Ia actualidad los sensores textiles de esfuerzos se basan principalmente en el uso de hilos de naturaleza metálica.
En el caso de los sensores de esfuerzos de presión, los hilos conductores forman dos capas conductoras y éstas se separan por una capa intermedia no conductora o parcialmente conductora, ya sea continua o discontinua. Con esta construcción, Ia propiedad sensora puede ser una variación de resistencia, porque las dos capas conductoras se ponen en contacto por Ia presión y Ia capa intermedia no Io impide y proporciona Ia recuperación de Ia posición de las capas cuando el esfuerzo cede. Estos sensores se denominan de tipo resistivo. En otros sensores, Ia propiedad sensora es una variación de capacidad del condensador resultante de interponer una capa dieléctrica entre las dos conductoras. La capacidad entre las capas o hilos varía porque varía Ia distancia entre los electrodos o capas conductoras del diseño. Estos sensores se denominan de tipo capacitivo.
En el caso de los sensores de esfuerzos de tensión, los hilos conductores tienen propiedades piezoresistivas, y es una propiedad intrínseca del materia! según Ia cual un esfuerzo de tensión provoque una variación de resistencia. No existen referencias de sensores de torsión textil. Ha habido diversos tipos de dispositivos que buscan alcanzar que un tejido o lámina textil presente un comportamiento de sensor de esfuerzos, (principalmente de presión por contacto), para Ia integración de dispositivos electrónicos en prendas de ropa, láminas flexibles o similar.
Es conocida Ia solicitud PCT WO2005121729 de ETH ZÜRICH ETH TRANSFER. En esta patente se describe un sensor de presión por contacto de tipo capacitivo. El principio actuador de un sensor con sistema capacitivo se compone de un mínimo de tres capas, con dos capas conductoras y una intermedia no conductora para formar el condensador, siendo una capa conductora continua y Ia otra capa conductora conformada por varios electrodos separados de forma que puede mesurar diferentes distribuciones de presión por su superficie.
También es conocida Ia solicitud de PCT WO2005096133 del KONINK PHILIPS ELECTRONICS NV. En esta patente se describe un sensor de presión por contacto conformado por tres capas: dos conductoras y una intermedia no conductora compuesta de material piezoresistivo distribuido de forma no continua en Ia capa intermedia.
Es conocido el registro alemán DE102001025237 de TEXTILFORSCHUNGINSTITUT THÜRINGEN VOGT. En este documento se describe un sensor de presión y de esfuerzos basado en hilos conductores que forman una red. La deformación de los hilos como consecuencia de Ia deformación de Ia red provoca una variación de resistencia, El objeto obtenido es un sensor de tracción que se aprovecha para determinar Ia presión y por Io tanto solo puede medir un único evento. Es conocida Ia patente FR2834788 de LAB ELECTRONIQUE
ANGELIDIS & SARRAULT. En esta patente se describe un sensor de presión por contacto en el que un tejido a Ia plana aislante que se impregna con partículas conductoras en ambas caras por impregnación o por disolución de partículas metálicas. El sensor funciona mediante un módulo que compara Ia capacidad eléctrica del tejido que varían cuando es presionado. Este sensor es un sistema activo de tres capas de tipo capacitivo para detectar presencia.
Es conocida Ia solicitud PCT WO2005073685 de ELEKSEN LTD. En este registro se desarrolla un sensor lineal basado en hilos conductores colocados en dos capas de tejido, una capa en el sentido longitudinal y Ia otra en Ia transversal, se produce conducción cuando se presiona Ia superficie y los hilos de ambas capas entran en contacto.
Es conocida la solicitud de PCT WO0161298 de BREED AUTOMOTIVE TECHNOLOGY INC. En este registro se describe un aparato para detectar el voltaje de salida y por Io tanto el momento de Ia interrupción en botones y sensores descritos en las siguientes patentes: US 5398962, US 5563354 y US 5541570 basados en tintas conductoras depositadas sobre películas de plástico para el desarrollo de sensores de presencia en Ia automoción.
Es conocida Ia patente americana US5371326 de DREAGER TN. En este registro se describe el desarrollo de un conductor eléctrico para juguetes en el que se deposita un material conductor sobre una tela no tejida que puede hacerse servir como interruptor cuando las trazas de material conductor se ponen en contacto entre ella.
Descripción de Ia invención El sensor textil de esfuerzos de presión y/o tensión y/o torsión de esta invención presenta una serie de particularidades técnicas destinadas a obtener Io que se denomina un "tejido inteligente" que permite su integración entre otras aplicaciones como dispositivo de entrada e interfaz a un dispositivo electrónico por parte de una persona como aplicación fundamental, Ia técnica permite además depositar pistas conductoras con gran regularidad aptas para alimentación y transmisión de datos entre dispositivos electrónicos y por Io tanto todas las aplicaciones que se derivan en el tejido inteligente como por ejemplo: LEDs integrados en el tejido y alimentados por las pistas, cables textiles de conexión e incluso placas flexibles de circuitos.
La invención es un sensor textil de esfuerzos de presión y/o tensión y/o torsión, de tipo resistivo, con una sola capa conductora, de gran área y alta resolución fabricado 100% con materiales y procesos textiles.
Este sensor textil presenta una serie de capas superpuestas, incluyendo al menos las siguientes capas:
(a) Una capa de tejido de base, de cualquier composición y/o mezcla de materias y elaborada con cualquier técnica de tejidos: tejidos de punto, plana y/o telas no tejidas, con uniformidad o no en Ia superficie. Si el tejido no es uniforme, puede incoporar tratamiento superficial para proporcionarle dicha uniformidad . Dicho tratamiento puede consistir por ejemplo en un recubrimiento polimérico aplicado sobre Ia base de Ia capa de tejido. Es conocido que el recubrimiento polimérico se aplica a tejidos para incrementar Ia resistencia a Ia abrasión y durabilidad, proporcionar resistencia hidrostática con o sin transpirabilidad dependiendo de Ia porosidad seleccionada y/o retardo a Ia llama entre otras propiedades. El recubrimiento consigue mejorar Ia uniformidad superficial del tejido y ofrecer buena adherencia a los fluidos conductores. (b) Una capa conductora sobre Ia capa de tejido, obtenida por deposición de fluidos conductores sobre la capa de tejido base, Ia capa conductora esta definida por pistas que definen zonas de esfuerzos. Estos fluidos pueden estar compuestos de partículas metálicas, de carbono o de polímeros conductores, por ejemplo. Los fluidos que se elaboran principalmente con partículas metálicas como Ia plata o el cobre o con partículas de carbono depositadas en un material matriz de soporte, actualmente también existen tintas basadas en polímeros conductores. Esta matriz de soporte se compone de resinas poliméricas que se denominan PTF (PTF Polymer Thick Film o Polímero de película gruesa). Estos PTF pueden ser termoplásticos o termoestables. Ambos tipos pueden utilizarse para el desarrollo de estos sensores de esfuerzos. Estos fluidos pueden depositarse, por ejemplo, mediante procesos de impresión textil convencional como Ia serigrafía, para este mismo objetivo pueden utilizarse fluidos conductores digitales para su aplicación mediante impresión digital. La impresión digital textil es un sistema de fabricación más versátil. En ambos sistemas de fabricación el diseño de las pistas conductoras se realiza con un sistema de diseño asistido por ordenador preferentemente.
(c) Una capa de encapsulado y protección de Ia capa conductora. Como ejemplo, esta capa puede estar constituida por polímeros. Estos polímeros son resistentes a altas temperaturas, tienen una buena viscosidad y se adaptan fácilmente al moldeo. Los polímeros son adecuados para su adhesión al poliéster, algodón y otras combinaciones de tejidos.
(d) Opcionalmente una capa superior de tejido de cualquier composición y/o mezcla y construida con cualquier técnica de tejidos: tejidos de punto, calada y/o telas no tejidas, con uniformidad o no en Ia superficie. (e) Un conversor de señal conectado con las pistas conductoras para realizar Ia detección del esfuerzo mediante Ia medida de las variaciones de resistencia de las pistas, produciendo una señal digital.
(f) Opcionalmente una impresión sobre cualquiera de las dos caras exteriores de Ia estructura de capas de tejido, identificando dicha impresión el icono de zona de accionamiento. Esta impresión puede realizarse mediante cualquier técnica de impresión convencional y/o digital textil.
El principio de funcionamiento del sensor textil de esfuerzos se basa en una presentación de pistas en conformación filiforme que en un punto de su longitud pueden definir al menos una zona de esfuerzos con una configuración en forma de zigzag, espiral o cualquier otra de gran longitud en una pequeña superficie.
Esta zona de esfuerzos denominada de accionamiento puede ocupar una superficie deseada, por ejemplo para Ia aplicación de un sensor textil de presión por contacto para su aplicación a pulsadores, Ia superficie puede ser igual o superior a Ia superficie media de un dedo durante el contacto de presión. La zona de accionamiento tiene el objetivo de que el esfuerzo sobre Ia zona produzca el máximo de variación de resistencia de Ia pista al deformarse por Ia presión. La resistencia de una línea impresa con el fluido conductor varía drásticamente cuando se ejerce un esfuerzo sobre ella. Esta variación de resistencia esta provocada por Ia deformación de las pistas al ser sometidas a un esfuerzo de presión en el sentido Z por ejemplo, en este caso Ia deformación se manifiesta en todas las direcciones X, Y, Z de las pistas, y ésta provoca un aumento de su resistencia. Por ejemplo una estructura de capas puede experimentar deformaciones máximas en el eje Z del 12% con presiones de 1,5 kgf/cm2 (Presión media máxima ejercida por el dedo índice con una superficie media de contacto de 1 ,5 cm2) en función de los materiales seleccionados.
Este fenómeno puede ser utilizado para conseguir Ia funcionalidad deseada aún cuando el valor de dicha resistencia en ausencia de esfuerzos tenga una gran diversidad de valores debido a las variaciones en el proceso de fabricación. En cualquier caso, esa resistencia en reposo se encuentra en un margen de unos pocos cientos de ohmio y su variación cuando Ia zona de accionamiento sometida a esfuerzos puede ser del orden de la sexta magnitud (pasa de unos pocos cientos de ohmios a varios megaohmios).
Sometiendo cada pista a tensión eléctrica controlada se puede obtener a Ia salida de las mismas una señal que varía siguiendo el patrón del esfuerzo (o ausencia de esfuerzo) ejercida sobre las zonas de zigzag o sus prolongaciones en el caso de un esfuerzo de tensión. El valor del voltaje de referencia no es importante en sí mismo, pero proporciona Ia posibilidad de ajustar Ia sensibilidad del circuito dependiendo del valor de resistencia equivalente de Ia pista conductora textil, esto es, en Ia zona de esfuerzo definida. Este conversor es el responsable de poder obtener una señal digital como respuesta de los esfuerzos sobre el tejido en las zonas correspondientes a los zigzag u otros diseños filiformes en una superficie reducida. Una vez obtenida esta señal digital estándar se puede enviar a un dispositivo electrónico para su interpretación o regulación de funcionamiento. El conversor de señal puede incorporar un potenciómetro o similar que regula Ia sensibilidad al esfuerzo y Ia respuesta de la zona del zig zag o diseño filiforme y un divisor de tensión, tal como una resistencia, que permite definir el umbral de disparo.
Un accionamiento sobre el sensor textil provoca en Ia entrada del conversor variaciones de la resistencia en rampas de subida y, sobre todo, de bajada de Ia señal que no es instantánea, ni constante, ni monótona, apareciendo un periodo transitorio en el que Ia pista conductora va ajustando su resistencia. El comparador utilizado en el conversor presenta una histéresis Io suficientemente alta para absorber dichas variaciones y producir una señal digital estable. También es posible que se realice un postproceso de Ia señal digital.
Es posible que, por necesidad de diseño, una pista presente más de una zona de esfuerzo, estando estas zonas dispuestas en serie.
Con varias pistas superpuestas en direcciones cruzadas se puede realizar un diseño matricial que permite Ia multiplexación de una pluralidad de zonas de accionamiento.
En efecto, el sensor puede comprender una estructura ampliada en Ia que entre Ia capa de encapsulado y protección y Ia capa de tejido superior se encuentra una segunda capa conductora sensible de pistas. Cada una de las pistas de una capa presenta múltiples zonas de accionamiento, las cuales coinciden con zonas de accionamiento de las pistas de Ia capa añadida. Dichas pistas añadidas están dispuestas de forma transversal a las alineaciones de las pistas de Ia primera capa, de forma que un esfuerzo sobre una cualquiera de las zonas de zigzag o diseño filiforme de pistas del sensor textil provoca Ia activación de una sola pista en cada capa y por Io tanto se puede determinar con solo dos señales, de que zona de accionamiento se trata.. Para ello el sensor se completa con un conversor multiplexado para el tratamiento matricial de las varias pistas dispuestas en las dos capas de una manera más rápida que un comparador pista por pista. Se ha previsto que dicho conversor multiplexado también sea apto para el control de varias pistas en una sola capa.
Descripción de las figuras.
Para complementar Ia descripción que se está realizando y con objeto de facilitar Ia comprensión de las características de Ia invención, se acompaña a Ia presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado Io siguiente:
- La figura 1 muestra una sección transversal de un sensor mostrando las diversas capas de constitución.
- La figura 2 muestra una vista en planta de un sensor con dos zonas sensibles de esfuerzos correspondientes a dos pulsadores como ejemplo. - La figura 3 muestra una representación esquematizada de una pista con múltiples zonas de accionamiento.
- La figura 4 muestra una sección transversal de un sensor de tipo matricial, mostrando las distintas capas entre las que destacan las dos capas de pistas que configuran Ia estructura matricial.
La figura 5 muestra una vista en planta de las dos capas de pistas desplazadas.
- La figura 6 muestra un esquema de un ejemplo de circuito eléctrico de! conversor de señal de una pista.
Realización preferente de Ia invención
Como se puede observar en las figuras referenciadas el sensor textil está configurado según una estructura laminada que comprende:
- una capa de tejido base (1) constitutivo de una de las superficies exteriores, - opcionalmente un tratamiento superficial (2) para uniformizar el tejido (1),
- una única capa conductora (3) de pistas realizadas con fluidos conductores, conformando cada pista una zona de esfuerzos o accionamiento (31) por deformación sobre Ia capa de tejido (1) y opcionalmente del tratamiento superficial (2), configurándose así una capa sensible eléctrica a los esfuerzos y encontrándose estas pistas (3) depositadas sobre Ia capa de tejido (1) y opcionalmente sobre el tratamiento superficial (2) como por ejemplo mediante impresión digital,
- una capa de encapsulado y protección (4) sobre Ia capa conductora (3), como por ejemplo polímeros del tipo reactivable termoplástico aplicado en forma de lámina mediante temperatura y presión porque presentan propiedades adhesivas, - un conversor de señal (7) que convierte Ia variación de resistencia de Ia pista configurada en Ia capa (3) por Ia deformación y finalmente rotura obtenida con los esfuerzos aplicados sobre Ia estructura laminada a una señal digital que se puede enviar a un dispositivo o mecanismo (no representado) o similar para su interpretación y disposición para el manejo de algún otro dispositivo - Opcionalmente una capa de tejido superior (5) de cualquier técnica y composición y/o mezcla constitutiva del segundo lado exterior,
- Opcionalmente una impresión (6) en una de las caras exteriores de las láminas de tejido (1, 5), definiéndose en dicha impresión (6) los iconos y grafías correspondientes con las zonas sensibles (31) a esfuerzos, tal como se representa en Ia figura 2.
La capa conductora (3) de pistas representadas en Ia figura 2 presentan Ia zona de presión (31) conformada según un zigzag denso o un diseño filiforme en un área reducida, siendo utilizado en dicha pista un fluido conductor con partículas de plata.
En Ia figura 3 se puede observar una pista de Ia capa (3) Ia cual presenta varias zonas de esfuerzos (31) dispuestas en serie para definir varios puntos de esfuerzos, preferentemente de presión como botones o puntos de presión en el sensor táctil. En una alternativa de realización es posible Ia realización del sensor según una estructura de sensor matricial con varias zonas de zigzag, comprendiendo el sensor entre Ia capa de encapsulado y protección (4) y Ia capa de tejido superior (5) una segunda capa (3a) sensible de pistas conductoras y un tratamiento superficial (2a), Io que habilita Ia configuración de dos capas sensibles (3, 3a) de pistas superpuestas. Dichas pistas de las capas (3, 3a) están representadas en Ia figura 5, en las que se observan que una primera capa que está conformada por pistas (3) con varias zonas de esfuerzo (31) dispuestas paralelas y una segunda capa que está conformada por pistas transversales (3a), las cuales también están constituidas de forma análoga, pero en dirección transversal, estando las zonas de esfuerzo (31) de una capa superpuestas a al menos una zona de presión (31a) de Ia otra capa para configurar una coordenada.
En esta configuración las pistas de ambas capas (3, 3a) están conectadas a un conversor de señal (no representado, pero del tipo del representado en Ia figura 6) en este caso multiplexado para Ia detección de Ia coordenada o pareja de zonas de esfuerzo superpuestas en todas las pistas definidas. El conversor (7) comprende principalmente un comparador de tensión
(71) que circula por Ia pista (3) y una resistencia divisora de tensión (72) limitadora del umbral de disparo, estando ambos sometidos a una tensión eléctrica determinada, tomando como referencia Ia tensión de un potenciómetro (73) o resistencia variable que establece Ia sensibilidad. Una vez descrita suficientemente Ia naturaleza de Ia invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de Ia invención que se reivindican a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Sensor textil de esfuerzos de presión y/o tensión y/o torsión caracterizado por comprender:
- al menos una capa base de tejido (1) de cualquier composición y/o mezcla de materias realizada por cualquier técnica,
- una capa conductora (3) definida por Ia deposición de fluidos conductores sobre Ia capa base (1) con dibujos geométricos de pistas, siendo dichas pistas sensibles a esfuerzos por Ia deformación y/o rotura que produce el esfuerzo en toda su entidad y/o en zonas de esfuerzos (31) y por recuperación elástica de las mismas producida por los materiales de las capas adyacentes.
- al menos una capa de encapsulado y protección (4), sobre Ia capa (3), de las pistas conductoras,
- al menos un conversor de señal (7) conectado con las pistas de Ia capa conductora (3), directamente o mediante conductores.
2.- Sensor, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia capa base de tejido (1) comprende en Ia superficie que actúa como soporte de la capa conductora un tratamiento superficial (2) para hacer más uniforme su superficie.
3.- Sensor, según Ia reivindicación 1, caracterizado porque puede incoporar una capa de tejido superior (5), de cualquier técnica, cualquier composición y/o mezcla dispuesta sobre Ia capa de encapsulado y protección (4)
4.- Sensor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado porque comprende una capa opcional o impresión (6) identificando las zonas de esfuerzos (31) en Ia cara exterior de cualquiera de las dos capas de tejido (1 , 5).
5.- Sensor, según Ia reivindicación 1, caracterizado porque las zonas de esfuerzos (31) de las pistas de Ia capa conductora (3) presentan una configuración en forma de zigzag, espiral o cualquier otra de gran longitud en una superficie reducida.
6.- Sensor, según Ia reivindicación 1, caracterizado porque el fluido conductor de las pistas de Ia capa conductora (3) es un compuesto de partículas conductoras de cualquier naturaleza, como por ejemplo: metálicas, de carbono o de polímeros conductores.
7.- Sensor, según Ia reivindicación 1, caracterizado porque ei fluido conductor de las pistas de Ia capa conductora (3) puede ser depositado con cualquier técnica de impresión incluida Ia digital
8.- Sensor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el tratamiento superficial (2) puede ser un recubrimiento polimérico con propiedades de aislamiento eléctrico y térmico.
9.- Sensor, según Ia reivindicación 1, caracterizado porque en Ia capa conductora (3) se encuentra una pista con más de una zona de esfuerzo (31) dispuesta en serie.
10,- Sensor, según Ia reivindicación 1, caracterizado porque Ia capa de encapsulado y protección (4) comprende polímeros reactivables, que proporcionan aislamiento y protección y además añaden propiedades adhesivas.
11.- Sensor, según la reivindicación 1 , caracterizado porque el conversor de señal (7) comprende al menos un comparador (71) de resistencia y/o voltaje para provocar una salida digital y/o biestable.
12,- Sensor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado porque puede comprender entre Ia capa de encapsulado y protección (4) y Ia capa de tejido superior (5) una segunda capa conductora sensible (3a) de pistas y una capa de tratamiento superficial (2a) para Ia conformación de un sensor matricial con el objetivo de integrar un conversor de señal más sencillo.
13.- Sensor, según cualquiera de las reivindicaciones 1, 5, 9, 11, 12, caracterizado porque el conversor (7) es multiplexado para el tratamiento matricial de varias capas conductoras de pistas (3, 3a) dispuestas en una o dos capas.
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