Тактильный чувствительный элемент

 

Использование: в измерительной технике . Сущность изобретения: в тактильном чувствительном элементе на пленочной подложке 1 размещена проводящая дорожка 2А из резистивного электрического материала , который выполнен упругим. В местах перекрещивания хорошо электропроводных проводящих дорожек ЗА, 3В, ЗС, которые размещены на последующей упругой пленке 4, проводящая дорожка 2А имеет . равномерно выпукло-изогнутую поверхность 7, Если оказывается давление на последующую пленку 4, тогда выпуклая поверхность 7 проводящей дорожки 2А деформируется в зоне оказывания давления, в результате в этой зоне одна из хорошо электропроводящих дорожек 3В прижимается к проводящей дорожке 2А на зависимой от давления длине участка, общее сопротивление проводящей дорожки 2А изменяется в зависимости от давления. Путем измерения этого общего сопротивления и потенциала хорошо электропроводящих дорожек ЗА, 3В, ЗС становится возможным определить возникновение давления по месту и величине . 3 з.п. ф-лы, 21 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 1 9/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4614454/10 (22) 10.07.89 (46) 07.04.93. Бюл. N 13 (31) G 8809052.3; P 3832974.3; Р 3909094.6 (32) 14;07.88;, 29,09,88; 02,02.89 (33) DE (71) Бломберг Роботертехник, ГмбХ (DE) (72) Ханс Рихтер (0Е) (56) Патент США % 4640137, кл. G 01 D 7/02, 1987.

Заявка Великобритании М 2136966, кл, (3 01 В 7/00, 1984. (54) ТА КТИ Л Ь Н Ы Й Ч УВ СТ В И ТЕ Л Ь Н Ы Й

ЭЛЕМЕНТ (57) Использование: в измерительной технике, Сущность изобретения: в тактильном чувствительном элементе на пленочной подложке 1 размещена проводящая дорожка 2А из резистивного электрического материала, который выполнен упругим, В местах

„„ Ж„„1808121 А3 перекрещивания хорошо электропроводных проводящих дорожек ЗА, 3В, ЗС, которые размещены на последующей упругой пленке 4, проводящая дорожка 2А имеет равномерно выпукло-изогнутую поверхность 7. Если оказывается давление на последующую пленку 4, тогда выпуклая поверхность 7 проводящей дорожки 2А деформируется в зоне оказывания давления, в результате в этой зоне одна из хорошо электропроводящих дорожек ЗВ прижимается к проводящей дорожке 2А на зависимой от давления длине участка, общее соп ротивление проводящей дорожки 2А изменяется в зависимости от давления. Путем измерения этого общего сопротивления и потенциала хорошо электропроводящих дорожек ЗА, ЗВ, ЗС становится возможным определить возникновение давления по месту и величине. 3 з.п. ф-лы, 21 ил, 1808121

Изобретение касается тактильного чувствительного элемента.

Цель изобретения — усовершенствование тактильного датчика, чтобы при простой конструкции наряду с определением места можно было бы также замерить с большой точностью величину давления.

На фиг, 1 изображен разрез части чувствительного элемента; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — разрез Б-Б на фиг, 1; на фиг. 4 — разрез, соответствующий фиг, 2, при воздействии давления на чувствительный элемент, первый вариант выполнения; на фиг. 5 — разрез чувствительного элемента, второй вариант выполнения. на фиг. 6 — разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7— разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 8 — разрез Д-Д на фиг. 5; на фиг. 9 — разрез Е-Е на фиг, 5 (вторая форма выполнения датчика); на фиг.

10 — вертикальный разрез, третий вариант выполнения чувствительного элемента; на фиг. 11 — разрез Ж-Ж на фиг, 10; на фиг, 12— разрез 3-3 на фиг. 10; на фиг, 13 — вертикальный разрез чувствительного элемента, четвертый вариант выполнения; на фиг, 14— вертикальный разрез чувствительного элемента, пятый вариант выполнения; на фиг.

15 — разрез И-И на фиг, 14, на фиг. 16— разрез К-К.на фиг. 14; на фиг. 17 — вид сверху на панель, имеющую резистивные дорожки по шестому варианту выполнения; на фиг.

18 — разрез Л-Л на фиг. 17; на фиг. 19 — вид сверху на панель, имеющую проводящие дорожки по шестому варианту выполнения; на фиг, 20 — разрез M-M на фиг. 19; на фиг, 21 — вертикальный разрез чувствительного элемента по шестому варианту выполнения.

На пленочной подложке 1, которая состоит из электрически непроводящего материала, расположены три проводящие дорожки 2А, 2В, 2С в форме полос из пленки из резистивного материала, Полосы 2А, 2В, 2С проходят на расстоянии друг от друга и параллельно друг другу, тем самым они изолированы друг от друга в электрическом отношении. Три проводящие дорожки 2 соответственно с левой стороны соединены друг с другом, имея совместное подсоединение О, На правой стороне предусмотрено для каждой проводящей дорожки отдельное электрическое подсоединение А1, А2, АЗ, Путем измерения падения напряжения между соединением О с одной стороны и подсоединениями А1, А2, АЗ с другой стороны или путем измерения тока, протекающего через подсоединения А1, А2. АЗ, является возможным зарегистрировать соответствующее электрическое сопротивление проводящих дорожек 2, Если датчик давления не нагружен давлением, то электрические со5

45 противления проводящих дорожек 2А, 2В, 2С равны друг другу.

Над проводящими дорожками 2А, 2В, 2С, перекрещивая под прямым углом проводящие дорожки 2, проходят три электрических плоских проводящих дорожки 3А, ЗВ, 3С, расположенные на расстоянии друг от друга и электроизолированно друг от друга.

Каждая проводящая дорожка 3 соединена с подсоединением а, b и с, Эти проводящие дорожки расположены на плоской, неэлектропроводной последующей пленке 4. Проводящие дорожки 3 состоят из хорошо проводящего электрического материала, который, например, намыляется на пленку 4.

В каждом месте перекрещивания между проводящей дорожкой 2А, 2В, 2С с проводящей дорожкой 3А, ЗВ, 3С проводящие дорожки 2А, 2В, 2С, выполненные из упругой пленки, изогнуты выпукло в направлении соответствующей проводящей дорожки 3А, ЗВ, 3С, Далее последующая пленка 4 в каждом месте перекрещивания имеет ниппель

5, который входит в соответствующее углубление 6 на каждой части выпукло-изогнутой поверхности 7, В области каждого ниппеля проводящие дорожки 3 имеют выемки1 Ниппели 5, как показано на фиг; 2 и 3, держат проводящие дорожки 3 на незначительном расстоянии относительно поверхности проводящих дорожек 2.

Когда чувствительный элемент испытывает воздействие давления, например, с помощью штифта 8, то возникают, например, условия в соответствии с фиг. 4. При этом проводящая дорожка 3В, которая состоит из металла, входит в плоский контакт с проводящей дорожкой 2А, состоящей из резистивного материала, и при этом шунтирует ее по длине X. Омическое сопротивление проводящей дорожки 2А, измеренное между подсоединительными точками О и А1, тем самым определяется общей длиной дорожки 2А за вычетом длины Х. Далее проводящая дорожка 3В принимает потенциал, который соответствует половине разности потенциалов между подсоединительными точками О и А1 и который возникает в подсоединении b, Благодаря потенциалу, возникающему в подсоединении Ь и за счет падения сопротивления между подсоединениями О и А1 или за счет увеличения тока, протекающего через подсоединение А1, можно определить место, в котором штифт

8 оказывает воздействие на сенсор, а именно ячейку 10, где перекрещиваются проводники ЗВ и 2А. Речь идет при этом о верхней средней ячейке в соответствии с фиг. 1.

1808121

30

Когда давление действует на эластич- 50 ную пленку 4, эластичная пленка 12 пропор55

Величина давления, оказываемого штифтом 8, определяет деформацию выпукло-изогнутой области проводящей дорожки

2 каждой ячейки 10. Эта деформация примерно пропорциональна давлению и тем самым примерно пропорциональна длине Х, на которой дорожки 2 и 3 прилегают друг к другу, Тем самым падение сопротивления, вызванное длиной X в дорожке 2, определяет величину оказываемого давления.

В примере выполнения в соответствии с фиг. 5 и 9 на подложке 1 расположены в двух- или трехмерно выпукло-изогнутые круглые проводники 2Д (см. фиг. 8), которые выполнены из резистивного материала и которые в вертикальном направлении соединены друг с другом с проводящим участком

11 из материала, обладающего хорошей электропроводностью, Они имеют выпуклоизогнутую поверхность 7. Выше этого жесткого проводника 2Д натянута эластичная пленка 12, которая на своей нижней стороне имеет проводники ЗД круглой формы, лежащие напротив проводников 2Д, из хорошо проводящего материала (см. фиг. 9), которые, например, напылены на пленку 12, На пленке 4 расположены изогнутые выпукло проводники 2Д напротив проводников 2Д, при этом проводники 2Д также состоят иэ резистивного материала и в горизонтальном направлении соединены друг с другом с помощью. проводящих участков 9 (см. фиг. 6). Они имеют изогнутую вогнуто поверхность 7А, Напротив них на поверхности плен ки12 соответственно расположены два круглых проводника ЗЕ, электрически разделенные друг с другом, состоящие из хорошо проводящего электричество материала, острые концы которых направлены против друг друга, Поддерживается пленка

12Т на пленки 1 и 4 с помощью заклепок 15.

Проводники 2Д с проводящими участками 11 образуют в каждом случае проходящие вертикально проводящие дорожки, в то время как проводники 2Е с проводящими участками 9 образуют проходящие горизонтально дорожки, которые в основном состоят из резистивного материала и значение сопротивления которых регистрируется, ционально давлению прижимается над поверхностью 7 к поверхности 7А, причем проводящие дорожки 3 и ЗЕ обуславливают пропорциональное давление шунтирования в проводниках 2Д и 2Е, состоящих иэ резистивного материала. Обусловленное тем самым измерение сопротивления дает возможность определить давление по месту и величине.

10

В примере выполнения в соответствии с фиг, 5 — 9 проводники 2Д и 2Е, которые соответственно расположены и соединяются последовательно так, чтобы можно было определить место и величину воздействия давления с измерением сопротивления последовательной схемы в горизонтальном и вертикальном направлениях.

В примерах выполнения в соответствии с фиг. 10 — 12, которые по существу соответствуют примерам выполнения фиг. 5 — 9, соединения для фиг. 10 предусмотрены для каждого проводника 2Д, благодаря чему хотя и повышается количество подсоединений, однако в этом случае становится возможным определить величину давления в каждой отдельной ячейке 10. В соответствии с фиг, 10 в горизонтальном направлении не предусмотрено никаких отдельных проводников 2Е, а они выполнены целыми, сквозными, так что можно исключить проводящие участки 9.

В примере выполнения в соответствии с фиг. 13 проводники 2Д, состоящие из резистивного материала, также сделаны жесткими, Проводники ЗД, состоящие из хорошо проводящего материала. расположены на эластичной пленке 22, которая в зависимости от давления P от точки X до точки Z прижимается к вогнутой поверхности 7, за счет чего проводник ЗД шунтирует участок Х у проводника 2Д. Такой чувствительный элемент дает возможность регистрации места воздействия давления и его величины в одном направлении координат.

Для второй, проходящей перпендикулярно первой координаты применяется второй вмонтированный одновременно датчик, по-. вернутый по отношению к первому на 90 .

Чувствительный элемент, представленный на фиг, 13, также пригоден в качестве изменяемо.о сопротивления, чтобы его можно

1 было применить в качестве датчика пути, В примере выполнения в соответствии с фиг, 14 — 16, которые по своей конструкции соответствуют представленным на фиг. 10—

12, предусмотрены в пленке 12 в каждой измерительной ячейке измерительные полоски 16, каждая из которых имеет подсоединения 17, что дает возможность замерять в каждой ячейке 10 действующее там давление.

В примере выполнения в соответствии с фиг, 17 — 21 пленку 1, состоящую из двух слоев, располагают на подложке 13, пленка при этом на своей верхней стороне несет проводящие дорожки 2F из резистивного материала. Каждая проводящая дорожка 2F имеет четыре прямолинейных проводящих участка 18; причем соседние проводящие

1808121 участки 18 проходят перпендикулярно по отношению друг к другу. Оба конца каждой проводящей дорожки 2F имеют электрическое подсоединение с проводами 19, которые проходят между обоими слоями пленки

1 и состоят из хорошо электропроводящего мате риала.

Иа пленке 1 расположена эластичная пленка 22. Эта пленка 22 в зоне прямых проводящих участков 18 имеет выпуклые участки поверхности 7, которые соответственно покрыты проводящей дорожкой 3F из хорошо проводящего материала. Выпуклые участки поверхности 7 имеют круглую форму, Между выпуклыми участками поверхности 7 предусмотрены дистанционные перемычки 20. В центре каждой проводящей дорожки 2F в пленке 1 и подложке 13 расположено отверстие 21, в которое входит ниппель 23 упругой пленки 22, имеющий утолщенную головку, Таким образом получается соединение между пленкой 22 и подложкой t3. В каждом случае проводящая дорожка в соединении с выпуклыми участками поверхности 7, которые соответственно открыты проводящей дорожкой ÇF, представляет собой ячейку 10, Когда на эластичную пленку 22 воздействует давление, то выпуклая часть поверхности 7 прижимается к пленке 1, причем проводящие дорожки ÇF почти пропорционально давлению шунтируют проводящие участки 18 проводящей дорожки 2F и тем самым изменяют сопротивление ячейки 10, замеренное в местах подсоединений 19, т.е. снижают его, Формула.изобретения

1. Тактильный чувствительный элемент, содержащий по крайней мере две панели из диэлектрического материала, расположенные одна над другой, по крайней мере одна из которых выполнена эластичной, первую и вторую группы дорожек, размещенных между панелями, причем дорожки одной из групп выполнены плоскими, одна группа дорожек установлена перпендикулярно другой с образованием множества ячеек в. местах их пересечения, дорожки первой группы закреплены на одной панели и установлены через интервал параллельно одна другой, 5 дорожки второй группы закреплены на другой панели и установлены через интервал параллельно одна другой, а дорожки одной из групп выполнены иэ электропроводного материала, отл и ча ю щи и с я тем, что, 10 с целью повышения точности измерения, другая группа дорожек выполнена из электрорезистивного материала, а эластичная панель в местах установки дорожек выполнена выпуклой, при этом дорожки, 15 размещенные на выпуклых участках панели, выполнены выпуклыми, 2. Элемент по и. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что дорожки, установленные на выпуклых поверхностях эластичной панели, 20 выполнены из электропроводного материала.

3, Элемент по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дорожки из электропроводного материала первой группы выполнены в виде

25 полусфер, установленных с интервалом одна относительно другой в два ряда и закреплены на полусферах, выполненных на эластичной панели, а дорожки второй группы выполнены в виде проводящих линейных

30 участков из электрорезистивного материала, при этом каждая ячейка состоит из четырех полусфер дорожки первой группы и четырех линейных участков второй группы дорожек, расположенных под прямым уг35 лом друг к другу и соединенных между собой, причем каждый участок размещен напротив линии, проходящей через центр полусферы, а полусферы из электропроводного материала первой группы доро40 жек соединены электропроводными перемычками.

4. Элемент по п.3, от л и ч а ю щи йс я тем, что в центре каждой ячейки на панели из эластичного материала выполнен

45 ниппель, размещенный в отверстии, выполненном на другой панели, 1808121

2Е 1

Фиг.б

1808121

ФЬ .5

ЭЕ

Фиг, 7

1 2D 1

@us. Ф . ФЪг. У

2Е 12 16 15 б

2 808121

1808121

7 32 20 ЗР

Составитель Е.Швая

Техред М.Моргентал

Корректор О.Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1400 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Тактильный чувствительный элемент Тактильный чувствительный элемент Тактильный чувствительный элемент Тактильный чувствительный элемент Тактильный чувствительный элемент Тактильный чувствительный элемент Тактильный чувствительный элемент Тактильный чувствительный элемент Тактильный чувствительный элемент 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измеритель-, ной технике и может быть использовано в системах вентиляции промышленных помещений , в частности при производстве изделий радиотехнической и электронной промышленности

Изобретение относится к из мерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения давления с помощью тензометрических датчиков

Изобретение относится к приборостроению , а именно к аппаратуре, применяемой для измерения и контроля давления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления, и может быть использовано для измерения гидростатического давления, давления грунта и в робототехнике

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к датчикам давления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления газов и жидкостей о Целью изобретения является повышение точности измерения датчика давления за счет уменьшения нелинейности функции преобразования; , Датчик давления содержит корпус из диэлектрика, электрод, профиль которого изменяется по оптимальной зависимости, мембрану из электропроводящего материала, неподвижно и герметично скрепленную с подложкой „ Зависимость площади электрода от текущего радиуса, обеспечивающая линейность функции пропоразовак я, определяется ег топологией, вьь , IH- ной путем расчета деформации м 1 .- рань

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к системам контроля давления жидких и газообразных сред

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к датчикам давления с резистивным элементом

Изобретение относится к средствам измерения давления сыпучих сред, в частности к области строительства, где может быть использовано для исследования напряженно-деформированного состояния грунтов

Изобретение относится к области исследования гидрофизических параметров морской воды и может быть использовано в составе специализированных комплексов или систем, устанавливаемых на подвижных носителях, для измерения гидрофизических параметров морской воды, таких как удельная электрическая проводимость, температура, давление, а также косвенных измерений таких параметров, как соленость морской воды, скорость распространения звука в морской воде, плотность морской воды и т.д

Изобретение относится к датчикам, в частности к датчику перемещения, срабатывающему при надавливании контакта, который является простым в изготовлении и при установке

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения гетерофазного потока при отработке технологических режимов нанесения металлопокрытий электродуговой металлизацией, газотермическими и газодинамическими методами

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при мониторинге атмосферного давления в метеорологии, климатологии и экологии. Способ измерения атмосферного давления заключается в измерении изменения электросопротивления деформируемой части анероидной коробки, которая выполнена из сплава с эффектом памяти формы со сверхупругими свойствами. Определив временную зависимость электросопротивления деформируемой части с помощью измерителя сопротивления и ЭВМ, отвечающей за прием, обработку и вывод результатов измерения, получают график зависимости атмосферного давления от времени. Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов прибора и повышение чувствительности измерений. 1 ил.

Предложенная группа изобретений относится к средствам для измерения давления. Предложенный датчик давления содержит корпус (2) датчика, изготовленный, по меньшей мере частично, из электроизоляционного материала, имеющий первую поверхность (2а) и вторую поверхность (2b), расположенные противоположно друг другу, и полость (3), закрытую на по меньшей мере ее одном аксиальном конце мембранной частью. Датчик (1) давления содержит устройство (5) цепи, поддерживаемое корпусом (2) датчика и включающее в себя: схему первой электрической цепи, содержащую соответствующие дорожки, изготовленные из электропроводящего материала, нанесенного на первую поверхность с ее внешней по отношению к полости стороны, причем со схемой первой электрической цепи соединено множество компонентов первой цепи, в том числе средства детекции для детекции изгиба или деформации мембранной части; схему (7) второй электрической цепи, содержащую соответствующие дорожки (10, 11), изготовленные из электропроводящего материала, нанесенного на область второй поверхности (2b), причем со схемой (7) второй электрической цепи соединен по меньшей мере один компонент (8; 8') второй цепи, имеющий активную часть (8а), предназначенную для воздействия текучей среды, и по меньшей мере один первый вывод (8b) соединения и один второй вывод (8b) соединения; и средства соединения, электрически соединяющие схему первой электрической цепи со схемой (7) второй электрической цепи и проходящие в осевом направлении корпуса (2) датчика. Дорожки (10, 11) схемы (7) второй электрической цепи включают в себя по меньшей мере одну первую дорожку (10), образующую множество первых контактных площадок (10а), и одну вторую дорожку (11), образующую множество вторых контактных площадок (11а) для соединения первого вывода (8b) и второго вывода (8b) компонента (8; 8') второй цепи, соответственно. Первая и вторая дорожки (10, 11) заранее подготовлены с обеспечением возможности соединения первого вывода (8b) и второго вывода (8b) компонента (8; 8') второй цепи с любой из первых контактных площадок (10а) и с любой из вторых контактных площадок (11а), соответственно, и/или с первой контактной площадкой (10а) и со второй контактной площадкой (11а) любой из множества пар первых и вторых контактных площадок (10а, 11а), соответственно. Данная группа изобретений направлена на создание датчика, имеющего гибкую конструкцию, т.е. не сохраняющую остаточных деформаций при воздействии контролируемой среды. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 20 ил.

Датчик включает в себя корпус из тонкого эластичного материала, во внутренней полости которого размещаются электроды и искусственный грунт, приготовленный из природного грунта путем замещения одной из фракции твердых частиц порошком электропроводного вещества тех же размеров. Искусственный грунт уплотняется до достижения коэффициента пористости, равного коэффициенту пористости вмещающего его грунта. Напряжения, возникающие в основании сооружений, вызывают сжатие и, как следствие, увеличение электропроводности искусственного грунта в полости датчика. По результатам замеров электропроводности с помощью предварительно полученной градуировочной зависимости определяют значения напряжений. Конструкция датчика исключает искажение исследуемого наряженного состояния основания из-за концентрации напряжений во вмещающем его грунте. 2 ил.
Наверх