一種壓感傳感器、壓力檢測(cè)方法及制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓感傳感器、壓力檢測(cè)方法及制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力傳感器被廣泛應(yīng)用于智能制造產(chǎn)業(yè)，但現(xiàn)有的壓力傳感器，感測(cè)方式及內(nèi)部結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，需要極為精密的電子控制系統(tǒng)，生產(chǎn)成本過(guò)高，而且大小厚度等都很受限制，無(wú)法做出超薄的壓力傳感器，靈敏度也極為有限，對(duì)于精密的微小壓力無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種能靈敏檢測(cè)微小壓力的壓感傳感器。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一個(gè)目的的技術(shù)方案是一種壓感傳感器，包括上基底、下基底、本體電路層和引出電極;所述上基底和下基底為彈性有機(jī)材料，其一面為相同的立體結(jié)構(gòu)，且有立體結(jié)構(gòu)的一面相對(duì)設(shè)置;所述本體電路層為柔性，其上設(shè)置導(dǎo)電材料制成導(dǎo)電線路層;所述本體電路層夾設(shè)在上基底和下基底之間，均勻覆蓋在上基底和下基底的立體結(jié)構(gòu)上，且在本體電路層的兩端分別引出電極。
[0005]所述上基底和下基底上的立體結(jié)構(gòu)的截面為連續(xù)的V形；或者截面為連續(xù)的U形；或者截面為連續(xù)的正弦波形;或者立體結(jié)構(gòu)為均勻分布的三棱錐;或者立體結(jié)構(gòu)為均勻分布的尺寸相同的球面立體結(jié)構(gòu);或者前述立體結(jié)構(gòu)的組合;前述立體結(jié)構(gòu)根據(jù)功能要求設(shè)計(jì)成尺寸相同或者尺寸不同的連續(xù)結(jié)構(gòu)。
[0006]所述上基底和下基底的彈性模量為0.002?0.05Gpa，泊松比為0.1?I，厚度為為0.02?5mm0
[0007]所述本體電路層的導(dǎo)電線路層為石墨烯導(dǎo)電線路;或者碳納米管碳基導(dǎo)電線路；或者金屬氧化物導(dǎo)電線路;或者金屬和碳基復(fù)合導(dǎo)電線路;或者有機(jī)導(dǎo)電材料導(dǎo)電線路;或者有機(jī)導(dǎo)電材料和碳基材料的復(fù)合導(dǎo)電線路;或者有機(jī)導(dǎo)電材料和金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)電線路。
[0008]所述引出電極為彈性碳基導(dǎo)電電極或者金屬電極或者FPC電極或者有機(jī)基底鍍導(dǎo)電膜的電極。
[0009]所述本體電路層的導(dǎo)電線路包括電源信號(hào)電路、信號(hào)采集電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、MCU主控電路和信號(hào)輸出電路;所述電源信號(hào)電路為MCU主控電路供電，為壓感傳感器提供信號(hào)源;所述信號(hào)采集電路采集主體電路形變帶來(lái)的電阻變化量;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路對(duì)信號(hào)采集電路采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將該數(shù)據(jù)傳給MCU主控電路進(jìn)行分析，分析結(jié)果通過(guò)信號(hào)輸出電路輸出給終端設(shè)備主控。
[0010]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種制造壓感傳感器的制造方法。
[0011]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)目的的技術(shù)方案是一種壓感傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0012]步驟一:制作下基底;采用有所需立體結(jié)構(gòu)的薄膜為模具，將彈性有機(jī)材料灌注到模具中成型為一面有立體結(jié)構(gòu)的厚度為0.02?5mm的基底；
[0013]步驟二:制作柔性的本體電路層；
[0014]步驟三:將本體電路層轉(zhuǎn)移到下基底上；
[0015]步驟四:在本體電路層兩端引出電極；
[0016]步驟五:采用步驟一同樣的方法制作上基底，將上基底壓覆在本體電路層上;或者在本體電路層上覆蓋彈性有機(jī)材料，形成上基底;所述電極部分露出壓感傳感器。
[0017]所述步驟三中的轉(zhuǎn)移方法為:將蝕刻好導(dǎo)電線路層的本體電路層漂浮在溶液中撈取并放置在下基底上;或者使用雙面膠轉(zhuǎn)移到下基底上;或者使用水性膠水轉(zhuǎn)移到下基底上。
[0018]所述步驟四中，采用導(dǎo)電膠粘合或者鍍層的方法制作電極;所述步驟五中，在本體電路層上覆蓋彈性有機(jī)材料的方法為采用噴涂或者滾涂或者旋涂或者印刷或者點(diǎn)膠的方法，形成0.02?5mm厚的彈性基底;硬度值為O?20度。
[0019]本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種檢測(cè)微小壓力的壓感傳感器的壓力檢測(cè)方法。
[0020]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第三個(gè)目的的技術(shù)方案是一種壓感傳感器的壓力檢測(cè)方法，電源信號(hào)電路給傳感器加載恒壓或恒流或方波信號(hào)源;傳感器受到壓力后，主體電路層形變，所述信號(hào)采集電路采集主體電路層形變帶來(lái)的電阻變化量;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路對(duì)信號(hào)采集電路采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將該數(shù)據(jù)傳給MCU主控電路進(jìn)行分析，計(jì)算阻值變化量，依據(jù)基底材料型變的材料特性參數(shù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓力校準(zhǔn)得到壓力值，壓力值通過(guò)信號(hào)輸出電路輸出給終端設(shè)備主控。
[0021]采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有下述積極的效果:(I)本發(fā)明通過(guò)施加在傳感器的柔性基底表面的力量產(chǎn)生基材立體型變，基材立體型變同時(shí)位于基材中的立體的電路結(jié)構(gòu)形成立體形變，從而形成電阻變化，通過(guò)電極加載恒流或恒壓或方波或其他波形的電源，測(cè)量電流變化量或電壓變化量即可以得到電阻變化量，通過(guò)計(jì)算材料的彈性模量特性和標(biāo)定單位電阻變化量的型變量，即可計(jì)算出收到的壓力值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，而且靈敏度高。
[0022](2)本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)本體電路的立體結(jié)構(gòu)以及基底的特性及厚度結(jié)構(gòu)，可以得到不同壓力分辨率的傳感器。
[0023](3)本發(fā)明的一種優(yōu)選方案是本體電路采用石墨烯薄膜，導(dǎo)電性能好，厚度非常薄，因此可以得到超薄的壓感傳感器，而且石墨烯對(duì)壓力的靈敏度非常高，壓感傳感器的分辨率可以測(cè)量0.0lg?200KG的壓力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小的壓力的檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0024]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0025]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本發(fā)明按壓后形變的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3為本體電路層的電路圖。
[0028]附圖中標(biāo)號(hào)為:
[0029]上基底1、下基底2、本體電路層3、電源信號(hào)電路31、信號(hào)采集電路32、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路33、MCU主控電路34、信號(hào)輸出電路35、引出電極4、終端設(shè)備主控5。
【具體實(shí)施方式】
[0030](實(shí)施例1)
[0031 ]見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的一種壓感傳感器，包括上基底1、下基底2、本體電路層3和引出電極4 ；上基底I和下基底2為彈性有機(jī)材料，其一面為相同的立體結(jié)構(gòu)，且有立體結(jié)構(gòu)的一面相對(duì)設(shè)置;本體電路層3為柔性，其上設(shè)置導(dǎo)電材料制成導(dǎo)電線路層;本體電路層3夾設(shè)在上基底I和下基底2之間，均勻覆蓋在上基底I和下基底2的立體結(jié)構(gòu)上，且在本體電路層3的兩端分別引出電極4。上基底I和下基底2上的立體結(jié)構(gòu)的截面為連續(xù)的尺寸相同的V形;或者截面為連續(xù)的尺寸相同的U形;或者截面為連續(xù)的尺寸相同的正弦波形;或者立體結(jié)構(gòu)為均勾分布的尺寸相同的三棱錐;說(shuō)著立體結(jié)構(gòu)為均勾分布的尺寸相同的球面。上基底I和下基底2的彈性模量為0.002?0.05Gpa，泊松比為0.1?I，厚度為為0.02?5mm，硬度值為O?20度。本體電路層3的導(dǎo)電線路層為石墨烯導(dǎo)電線路;或者碳納米管碳基導(dǎo)電線路;或者金屬氧化物導(dǎo)電線路;或者金屬和碳基復(fù)合導(dǎo)電線路;或者有機(jī)導(dǎo)電材料導(dǎo)電線路;或者有機(jī)導(dǎo)電材料和碳基材料的復(fù)合導(dǎo)電線路;或者有機(jī)導(dǎo)電材料和金屬?gòu)?fù)合導(dǎo)電線路。引出電極4為彈性碳基導(dǎo)電電極或者金屬電極或者FPC電極或者有機(jī)基底鍍導(dǎo)電膜的電極。
[0032]見(jiàn)圖3，本體電路層3的導(dǎo)電線路包括電源信號(hào)電路31、信號(hào)采集電路32、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路3