电阻型压力传感器与可穿戴设备制造技术

本申请提供了一种电阻型压力传感器与可穿戴设备。该电阻型压力传感器包括第一导电层、弹性隔离层与第二导电层，弹性隔离层设置在第一导电层的表面上，且弹性隔离层包括至少一个通孔；第二导电层设置在弹性隔离层的远离第一导电层的表面上，在未向电阻型压力传感器施加压力时，第一导电层与第二导电层处于隔离状态，当向电阻型压力传感器施加大于压力阈值的压力时，第一导电层与第二导电层通过通孔接触。该压力传感器的稳定性、重复性和耐疲劳性能均较好。

Resistive pressure sensors and wearable devices

The present application provides a resistive pressure sensor and a wearable device. The resistance type pressure sensor includes a first conductive layer, elastic isolation layer and the second conductive layer, elastic isolation layer is arranged on the surface of the first conductive layer, and the elastic isolation layer includes at least one through hole; the second conductive layer is arranged on the elastic isolation layer from the first conductive layer on the surface, not to pressure resistance type pressure sensor, the first and second conductive layers in isolation, when the pressure is greater than the pressure applied to the sensor threshold pressure, the first conductive layer and second conductive layer through the contact hole. The stability, repeatability and fatigue resistance of the pressure sensor are better.

【技术实现步骤摘要】
电阻型压力传感器与可穿戴设备
本申请涉及传感器领域，具体而言，涉及一种电阻型压力传感器与可穿戴设备。
技术介绍
用于可穿戴电子设备以及智能纺织品的织物压力传感器已有相关专利报道。这些专利主要采用导电经纱和导电纬纱之间的接触电阻的变化来测量压力。但是，它们具有以下不足：(1)纱线属于较疏松的结构，经纱与纬纱接触面积面积变化的重复性通常很差，且难以实现线性化，使得电阻信号的线性度低，并且重复性差；(2)纱线表面的导电涂层会同时受到压力和剪切力作用，因此无法经受长期的循环加载，寿命有限；(3)因为织物结构透气透湿，而湿气会严重影响纱线的接触电阻，所以传感器极易受到湿气影响。因此，亟需一种具有较高可靠性的压力传感器。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种电阻型压力传感器与可穿戴设备，以解决现有技术中的织物压力传感器稳定性差的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电阻型压力传感器，该电阻型压力传感器包括：第一导电层；弹性隔离层，设置在上述第一导电层的表面上，且上述弹性隔离层包括至少一个通孔；第二导电层，设置在上述弹性隔离层的远离上述第一导电层的表面上，在未向上述电阻型压力传感器施加压力时，上述第一导电层与上述第二导电层处于隔离状态，当向上述电阻型压力传感器施加大于压力阈值的压力时，上述第一导电层与上述第二导电层通过上述通孔接触。进一步地，上述通孔为圆形通孔或矩形通孔。进一步地，上述第一导电层与第一导线电连接，上述第二导电层与第二导线电连接，上述第一导电层包括：一个或多个相互隔离的第一电接触部，上述第一电接触部在上述弹性隔离层上的投影与上述通孔一一对应重合或在对应的上述通孔的内部；一个或多个相互间隔的第一电连接部，各上述第一电连接部与一个或多个上述第一电接触部电连接，各上述第一电连接部用于将上述第一电接触部与上述第一导线连接，上述第二导电层包括：一个或多个相互隔离的第二电接触部，与上述第一电接触部一一对应设置，且各上述第二电接触部在上述弹性隔离层上的投影与对应的上述第一电接触部在上述弹性隔离层上的投影至少部分重合；一个或多个相互间隔的第二电连接部，各上述第二电连接部与一个或多个上述第二电接触部电连接，各上述第二电连接部用于将上述第二电接触部与上述第二导线连接。进一步地，上述第一导电层和/或上述第二导电层的原料包括炭黑和硅橡胶的复合材料；优选地，上述弹性隔离层包括由聚氨酯形成的弹性织物。进一步地，上述第一导线和/或上述第二导线包括镀银纤维导电纱线。进一步地，上述电阻型压力传感器还包括：第一织物层，上述第一导电层设置在上述第一织物层的表面上，且上述第一导电层位于上述第一织物层与上述弹性隔离层之间；第二织物层，上述第二导电层设置在上述第二织物层的表面上，且上述第二导电层位于上述第二织物层与上述弹性隔离层之间。进一步地，上述第一织物层和/或上述第二织物层包括涤纶平纹机织布。进一步地，上述电阻型压力传感器还包括：第一粘结层，设置在上述第一织物层与上述弹性隔离层之间且避让上述通孔；第二粘结层，设置在上述第二织物层与上述弹性隔离层之间且避让上述通孔。进一步地，上述第一粘结层和/或上述第二粘结层的原料包括热熔型TPU。根据本申请的另一方面，提供了一种可穿戴设备，包括电阻型压力传感器，该电阻型压力传感器为任一种上述电阻型压力传感器。应用本申请的技术方案，当没有外部压力时，两个导电层由于弹性隔离层的存在而相互分离。在施压情况下，第一导电层与第二导电层通过中间弹性隔离层的通孔进行面与面的接触从而导通并产生电阻信号。压力越大，第一导电层与第二导电层的接触面积越大，电阻值越小。因为第一导电层与第二导电层不是触点或者导线，所以实现了面接触。这极大地提高了压力传感器的稳定性、重复性和耐疲劳性能，并且大幅度改善了传感器的抗弯折和抗剪切能力。另外，可以通过改变弹性隔离层的厚度、弹性模量、通孔尺寸和通孔的形状来调节压力测量范围。且还可以通过控制两个导电层的厚度、表面形貌和电导率来调节压力传感器的灵敏度和电阻范围。当外部压力恰等于导通压力时，第一导电层与第二导电层相互接触，传感器的电阻从无穷大变为导通阈值电阻。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了根据本申请的一种实施例提供的一种压力传感器的结构示意图；图2示出了一种实施例提供的压力传感器的不同工作状态的结构示意图；图3示出了本申请的另一种实施例提供的第一导电层和/或第二导电层的结构示意图；图4示出了本申请的再一种实施例提供的第一导电层和/或第二导电层的结构示意图；图5示出了本申请的又一种实施例提供的第一导电层和/或第二导电层的结构示意图；以及图6示出了本申请的一种实施例提供的外部压力与压力传感器的电阻的曲线图。其中，上述附图包括以下附图标记：1、第一织物层；2、第一导电层；3、弹性隔离层；4、第二导电层；5、第二织物层；30、通孔。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中的电阻型压力传感器主要导电经纱和导电纬纱之间的接触电阻的变化来测量压力，该压力传感器的稳定性较差，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种电阻型压力传感器与可穿戴设备。本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种电阻型压力传感器，如图1所示，该电阻型压力传感器包括第一导电层2、弹性隔离层3与第二导电层4。其中，弹性隔离层3设置在上述第一导电层2的表面上，且上述弹性隔离层3包括至少一个通孔30；第二导电层4设置在上述弹性隔离层3的远离上述第一导电层2的表面上。如图2所示的第一个状态图，在未向上述电阻型压力传感器施加压力时，上述第一导电层2与上述第二导电层4处于隔离状态，如图2所示的第二个与第三个状态图所示，当向上述电阻型压力传感器施加大于压力阈值的压力时，上述第一导电层2与上述第二导电层4通过上述通孔30接触，进而实现第一导电层与第二导电层导通并产生电阻信号，该压力阈值就是指使得第一导电层与第二导电层接触的压力。压力越大，第一导电层与第二导电层之间的接触面积越大，电阻值越小。因为第一导电层与第二导电层不是触点或者导线，而是导电层的结构，因此，该电阻型压力传感器实现了面接触。这将极大地改善了电阻型压力传感器的稳定性、重复性和耐疲劳性能，并且大幅度改善了传感器的抗弯折和抗剪切能力。另外，可以通过改变弹性隔离层的厚度、弹性模量、通孔尺寸和通孔的形状来调节压力测量范围。且还可以通过控制两个导电层的厚度、表面形貌和电导率来调节电阻型压力传感器的灵敏度和电阻范围(包括初始电阻的大小)。当外部压力恰等于导通压力时，第一导电层与第二导电层相互接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻型压力传感器，其特征在于，所述电阻型压力传感器包括：第一导电层(2)；弹性隔离层(3)，设置在所述第一导电层(2)的表面上，且所述弹性隔离层(3)包括至少一个通孔(30)；以及第二导电层(4)，设置在所述弹性隔离层(3)的远离所述第一导电层(2)的表面上，在未向所述电阻型压力传感器施加压力时，所述第一导电层(2)与所述第二导电层(4)处于隔离状态，当向所述电阻型压力传感器施加大于压力阈值的压力时，所述第一导电层(2)与所述第二导电层(4)通过所述通孔(30)接触。

【技术特征摘要】
1.一种电阻型压力传感器，其特征在于，所述电阻型压力传感器包括：第一导电层(2)；弹性隔离层(3)，设置在所述第一导电层(2)的表面上，且所述弹性隔离层(3)包括至少一个通孔(30)；以及第二导电层(4)，设置在所述弹性隔离层(3)的远离所述第一导电层(2)的表面上，在未向所述电阻型压力传感器施加压力时，所述第一导电层(2)与所述第二导电层(4)处于隔离状态，当向所述电阻型压力传感器施加大于压力阈值的压力时，所述第一导电层(2)与所述第二导电层(4)通过所述通孔(30)接触。2.根据权利要求1所述的电阻型压力传感器，其特征在于，所述通孔(30)为圆形通孔或矩形通孔。3.根据权利要求1所述的电阻型压力传感器，其特征在于，所述第一导电层(2)与第一导线电连接，所述第二导电层(4)与第二导线电连接，所述第一导电层(2)包括：一个或多个相互隔离的第一电接触部，所述第一电接触部在所述弹性隔离层(3)上的投影与所述通孔(30)一一对应重合或在对应的所述通孔(30)的内部；一个或多个相互间隔的第一电连接部，各所述第一电连接部与一个或多个所述第一电接触部电连接，各所述第一电连接部用于将所述第一电接触部与所述第一导线连接，所述第二导电层(4)包括：一个或多个相互隔离的第二电接触部，与所述第一电接触部一一对应设置，且各所述第二电接触部在所述弹性隔离层(3)上的投影与对应的所述第一电接触部在所述弹性隔离层(3)上的投影至少部分重合；一个或多个相互间隔的第二电连接部，各所述第二电连接部与一个或多个所述第二电接触部电连接，各所述第二电连接部...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，王杨勇，饶良魁，骆诗华，
申请(专利权)人：珠海安润普科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44