KR20190006139A - 스트레인 및 압력 동시측정 센서 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 외압이 작용할 경우 방향의 변화를 동시에 감지하여 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능한 스마트 센서에 있어서, 수직방향을 따라 순차적으로 적층된 제3 전극부, 제2 전극부 및 제1 전극부를 포함하고, 외력의 인가 시 신축 가능한 전극부; 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 배치되어 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부를 서로 연결하고, 외력의 인가 시 수직방향의 거리변화를 감지하는 압력 감지부; 및 상기 제2 전극부 및 상기 제3 전극부 사이에 배치되어 상기 제2 전극부 및 상기 제3 전극부를 서로 연결하고, 외력의 인가 시 수평방향의 길이변화를 감지하는 스트레인 감지부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 스트레인 및 압력을 동시측정 가능한 스트레인 및 압력 동시측정 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신체 또는 옷 등에 부착되어 사용자의 신체 움직임에 따라 해당부위의 스트레인 및 압렵의 변화를 동시에 측정할 수 있는 스트레인 및 압력 동시측정 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스트레인 센서는 유연성을 통하여 변형을 감지할 수 있는 센서로서, 동작 감지 분야, 로봇 분야, 생물 의학 응용 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
최근에는, 스트레인 센서를 이용하여 사용자의 보행 또는 사용자의 관절 움직임을 파악하고, 이를 통계화하여 사용자의 신체변형을 예측함으로써 사용자의 신체노화에 따른 재활용도로 활용되고 있다.
이와 같은, 스트레인 센서는 다양한 동작에 따른 변형을 민감하게 감지할 수 있어야 함은 물론, 다축으로 움직이는 관절부위에 적용되어야 하므로, 유연성 및 내구성을 필요로 한다.
종래에는 전기적 성질 및 기계적 성질을 갖는 은(Ag) 나노 와이어를 이용하여 유연성 및 내구성을 보완한 스트레인 센서의 제조기술이 제시된 바 있다.
그러나, 상기한 방법에 의해 제조된 스트레인 센서는 특정한 일 방향에 대한 변형만을 감지할 뿐, 압력에 대한 감지가 불가능하여, 다차원적이고 무작위적인 신체 움직임의 일부 정보만을 획득 가능한 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 다차원적인 움직임을 감지하기 위해 스트레인 센서와는 별개로, 압력센서를 추가적으로 설치하였고, 이로 인해 전체 센서의 구조가 복잡해지고, 부피가 증대함은 물론, 제조비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 다차원적인 변형을 감지할 수 있는 스트레인 센서의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 압력을 측정할 수 있는 감지부와, 스트레인을 측정할 수 있는 감지부를 적층시켜 한 개의 모듈형태로 형성함으로써, 스트레인 및 압력을 동시에 측정할 수 있는 스트레인 및 압력 동시측정 센서 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 외압이 작용할 경우 방향의 변화를 동시에 감지하여 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능한 스마트 센서에 있어서, 수직방향을 따라 순차적으로 적층된 제3 전극부, 제2 전극부 및 제1 전극부를 포함하고, 외력의 인가 시 신축 가능한 전극부; 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 배치되어 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부를 서로 연결하고, 외력의 인가 시 수직방향의 거리변화를 감지하는 압력 감지부; 및 상기 제2 전극부 및 상기 제3 전극부 사이에 배치되어 상기 제2 전극부 및 상기 제3 전극부를 서로 연결하고, 외력의 인가 시 수평방향의 길이변화를 감지하는 스트레인 감지부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극부는, 신축성 기판 재료로 형성되는 지지부; 및 상기 지지부의 표면에 부착되어 상기 압력 감지부 또는 상기 스트레인 감지부를 통해 상호 연결되는 신축성 전극;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 신축성 전극은 나노입자 또는 전도성 고분자로 형성될 수 있다.
또한, 상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부는, 각각 유전체, 저항체, 압전체 중 하나로 적용될 수 있다.
또한, 상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부가 유전체로 적용될 경우, 상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부는 정전용량방식을 통하여 감지신호를 획득할 수 있다.
또한, 상기 제2 전극부는 터치 IC(integrated circuit)의 드라이브(drive) 단자로 사용되고, 상기 제1 전극부 및 상기 제3 전극부는 상기 터치 IC의 리시브(receive) 단자로 사용될 수 있다.
또한, 상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부가 저항체로 적용될 경우, 상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부는 저항방식을 통하여 감지신호를 획득할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극부 및 상기 제3 전극부의 외면에 부착되는 직물소재; 및 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 구비되는 스페이서;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극부는 격자구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 압력 감지부는 상기 스트레인 감지부보다 더 큰 폭의 크기로 형성될 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 외압에 의한 변화를 동시에 감지하여 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능한 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법에 있어서, 상기 신축 가능한 제3 전극부의 상면 중 일부에 스트레인 감지부를 형성하는 단계; 상기 제 3 전극부의 상면에 제 2 스페이스를 형성하는 단계; 상기 제 2 스페이스의 상면 중 제 1 영역 및 스트레인 감지부의 상면에 상기 신축 가능한 제2 전극부를 적층시키는 단계; 상기 제2 전극부의 상면 중 적어도 일부에 압력 감지부를 형성하는 단계; 상기 제 2 스페이스의 상면 중 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역 중 적어도 일부와 상기 제 2 전극의 상면 중 적어도 일부에 제 1 스페이스를 형성하는 단계; 상기 제 1 스페이스 및 압력 감지부의 상면에 신축 가능한 제1 전극부를 적층시키는 단계; 및 상기 적층된 상기 제3 전극부, 상기 제2 전극부 및 상기 제1 전극부를 천공하여 격자구조로 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 전극부 사이에 압력을 측정하는 압력 감지부 및 스트레인을 측정하는 스트레인 감지부를 설치하여 외압이 작용할 경우, 방향의 변화를 동시에 감지함으로써, 다차원적인 외압이 작용할 경우에도 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능할 수 있다.
또한, 압력 및 스트레인을 측정 가능한 복수개의 전극부를 적층시켜 한 개의 모듈형태로 형성함으로써, 구조를 단순화하고, 부피를 감소시켜 보다 콤팩트한 스마트 센서를 제공함은 물론, 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 스마트 센서를 격자구조로 형성함에 따라, 비틀림의 발생을 최소화하여 전극부의 신축을 용이하게 할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제1 내지 제3 전극부를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서가 옷 등에 적용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조과정을 나타낸 공정도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명과 관련하여, 저항방식 스트레인 센서를 상측에서 바라 본 모습의 일례를 도시한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제1 내지 제3 전극부를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서가 옷 등에 적용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조과정을 나타낸 공정도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명과 관련하여, 저항방식 스트레인 센서를 상측에서 바라 본 모습의 일례를 도시한 것이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의
구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제1 내지 제3 전극부를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서가 옷 등에 적용된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)(이하 ‘스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)’라 함)는 신체 또는 옷 등에 부착되어 사용자의 신체 움직임에 따라 외압이 작용할 경우 방향의 변화를 동시에 감지하여 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능한 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)로서, 전극부(10)를 포함한다.
전극부(10)는 수직방향을 따라 순차적으로 적층된 제3 전극부(15), 제2 전극부(13) 및 제1 전극부(11)를 포함하고, 외력의 인가 시 신축 가능한 구조로 형성된다.
각 전극부(10)는 시트 또는 필름 형태로 형성되고, 외력이 작용할 경우 도 1의 X축 및 Y축 방향으로 신축된다.
도 3을 참조하면, 각 전극부(10)는 신축성 기판 재료로 형성되는 지지부(10a)와, 지지부(10a)의 표면에 부착되는 신축성 전극(10b)을 포함할 수 있다. 여기서, 부착이라 함은 인쇄, 증착, 접착 등의 공정을 통하여 신축성 전극(10b)이 지지부(10a)의 표면에 부착되는 형태를 모두 의미할 수 있다.
여기서, 지지부(10a)는 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 Ecoflex 등의 신축성 기판 재료로 형성될 수 있다.
그리고, 각 전극부(10)의 지지부(10a)에 구비되어 후술할 압력 감지부(20) 또는 스트레인 감지부(30)를 통해 상호 연결되는 신축성 전극(10b)은 나노입자 또는 전도성 고분자로 형성될 수 있다. 예컨대, 나노입자는 실버, 카본블랙, CNT, 그래핀 중 하나로 적용될 수 있다.
또한, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)는 압력 감지부(20) 및 스트레인 감지부(30)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 압력 감지부(20)는 제1 전극부(11) 및 제2 전극부(13) 사이에 배치되어 제1 전극부(11) 및 제2 전극부(13)를 서로 연결하고, 외력의 인가 시 수직방향(도 2의 Z축 방향)으로 신축되어 수직방향의 거리변화를 감지한다. 이때, 압력 감지부(20)가 구비되는 제1 전극부(11) 및 제2 전극부(13) 사이에는 제1 전극부(11)를 지지하고, 외력이 작용할 경우 탄성변형 가능한 후술할 스페이서(50)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 외력이 해제될 경우에도, 제1 전극부(11)와 제2 전극부(13) 사이의 간극이 일정하게 유지될 수 있다.
스트레인 감지부(30)는 제2 전극부(13) 및 제3 전극부(15) 사이에 배치되어 제2 전극부(13) 및 제3 전극부(15)를 서로 연결하고, 외력의 인가 시 수평방향(도 2의 Y축 방향)으로 신축되어 수평방향의 면적변화를 감지한다.
즉, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)는 외력이 작용할 경우, 제1 전극부(11)와 제2 전극부(13) 사이에 배치된 압력 감지부(20)가 수직방향의 거리변화를 감지함과 동시에, 제2 전극부(13)와 제3 전극부(15) 사이에 배치된 스트레인 감지부(30)가 수평방향의 면적변화를 감지함에 따라, 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능할 수 있다.
한편, 압력 감지부(20) 및 스트레인 감지부(30)는 각각 유전체, 저항체, 압전체 중 하나로 적용될 수 있다. 여기서, 압력 감지부(20) 및 스트레인 감지부(30)는 서로 동일한 형태로 적용되거나, 서로 다른 형태로 적용될 수 있다.
일 실시예로, 압력 감지부(20) 및 스트레인 감지부(30)가 유전체로 적용될 경우, 압력 감지부(20) 및 스트레인 감지부(30)는 정전용량방식을 통하여 변화에 따른 감지신호를 획득할 수 있다. 이때, 제2 전극부(13)는 드라이브(drive) 단자로 사용되고, 제1 전극부(11) 및 제3 전극부(15)는 리시브(receive) 단자로 사용될 수 있다.
다른 실시예로, 압력 감지부(20) 및 스트레인 감지부(30)가 저항체로 적용될 경우, 압력 감지부(20) 및 스트레인 감지부(30)는 저항방식을 감지신호를 획득할 수 있다.
또한, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)는 의복 등에 전사되어 일체로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)는 제1 전극부(11) 및 제3 전극부(15)의 외면에 부착되는 직물소재(40)와, 제1 전극부(11)와 제2 전극부(13) 사이에 구비되는 스페이서(50)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 전극부(13)와 제3 전극부(15) 사이에는 절연층이 구비될 수 있다.
직물소재(40)는 전사용 신축성 고분자 소재를 통하여 제1 전극부(11) 및 제3 전극부(15)의 외면에 부착될 수 있다.
스페이서(50)는 압력 감지부(20)가 구비되는 제1 전극부(11) 및 제2 전극부(13) 사이에 배치되고, 외력이 작용할 경우 탄성변형을 통하여 제1 전극부(11)를 지지할 수 있다. 이에 따라, 외력이 해제될 경우에도, 제1 전극부(11)와 제2 전극부(13) 사이의 간극이 일정하게 유지될 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 전극부(10)는 격자구조로 형성될 수 있다.
즉, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)는 전극부(10)에서 신축성 전극(10b)이 지나지 않는 부위를 천공하여 전극부(10)를 격자구조로 형성함에 따라, 비틀림의 발생을 최소화하여 전극부(10)의 신축을 용이하게 할 수 있다.
또한, 압력 감지부(20)는 스트레인 감지부(30)보다 더 큰 폭의 크기로 형성될 수 있다.
즉, 압력 감지부(20)는 외력이 작용할 경우 수직방향으로 외력을 전달받고, 이에 따른 거리변화를 감지하기 때문에, 스트레인 감지부(30)에 비해 더 큰 강성을 가질 수 있도록 스트레인 감지부(30)보다 더 큰 폭의 크기로 형성될 수 있다.
실시예의
방법
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하고, 동일하거나 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 5 내지 도 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조과정을 나타낸 공정도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법(이하 ‘스트레인 및 압력 동시측정 센서(100) 제조방법’이라 함)은 외압이 작용할 경우 X, Y, Z축 방향의 변화를 동시에 감지하여 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능한 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)의 제조방법으로서, 제3 전극부(15)의 상부에 제2 전극부(13)를 적층시켜, 제3 전극부(15)와 제2 전극부(13)를 서로 연결한다(S100).
더 자세하게는, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서 제조방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 X축 방향으로 신축 가능한 제3 전극부(15) 및 Y축 방향으로 신축 가능한 제2 전극부(13)를 개별 형성한다. 그리고, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100) 제조방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 전극부(15)의 상면에 스트레인 감지부(30)를 형성한 후, 제3 전극부(15)의 상부에 제2 전극부(13)를 적층시켜, 제3 전극부(15)와 제2 전극부(13)를 서로 연결한다.
다시 도 7을 참조하면, 다음으로, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서 제조방법은 제3 전극부(15)에 적층된 제2 전극부(13)의 상부에 제1 전극부(11)를 적층시켜, 제2 전극부(13)와 제2 전극부(13)를 서로 연결한다(S200).
더 자세하게는, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서 제조방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전극부(11)를 형성한다. 그리고, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100) 제조방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 전극부(13)의 상면에 압력 감지부(20) 및 스페이서(50)를 형성한 후, 제3 전극부(15)의 상부에 적층된 제2 전극부(13)의 상부에 제1 전극부(11)를 적층시켜, 제2 전극부(13)와 제1 전극부(11)를 서로 연결한다.
다시 도 7을 참조하면, 다음으로, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서 제조방법은 외부장치를 이용하여 순차적으로 적층된 제3 전극부(15), 제2 전극부(13), 제1 전극부(11)를 일체로 천공하여 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)를 격자구조로 형성한다(S300).
실시예의
효과
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 복수개의 전극부(10) 사이에 압력을 측정하는 압력 감지부(20) 및 스트레인을 측정하는 스트레인 감지부(30)를 설치하여 외압이 작용할 경우, 방향의 변화를 동시에 감지함으로써, 다차원적인 외압이 작용할 경우에도 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능할 수 있다.
또한, 압력 및 스트레인을 측정 가능한 복수개의 전극부(10)를 적층시켜 한 개의 모듈형태로 형성함으로써, 구조를 단순화하고, 부피를 감소시켜 보다 콤팩트한 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)를 제공함은 물론, 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 스트레인 및 압력 동시측정 센서(100)를 격자구조로 형성함에 따라, 비틀림의 발생을 최소화하여 전극부(10)의 신축을 용이하게 할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명과 관련하여, 저항방식 스트레인 센서를 상측에서 바라 본 모습의 일례를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 본 발명이 제안하는 저항방식 스트레인 센서(100)에서 제2 전극부(13), 제3 전극부(15) 및 스트레인 감지부(30)가 배치된 상단의 구체적인 모습이 도시되어 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
100. 스트레인 및 압력 동시측정 센서
10. 전극부
10a. 지지부
10b. 신축성 전극
11. 제1 전극부
13. 제2 전극부
15. 제3 전극부
20. 압력 감지부
30. 스트레인 감지부
40. 직물소재
50. 스페이서
10. 전극부
10a. 지지부
10b. 신축성 전극
11. 제1 전극부
13. 제2 전극부
15. 제3 전극부
20. 압력 감지부
30. 스트레인 감지부
40. 직물소재
50. 스페이서
Claims (11)
- 외압이 작용할 경우 방향의 변화를 동시에 감지하여 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능한 스마트 센서에 있어서,
수직방향을 따라 순차적으로 적층된 제3 전극부, 제2 전극부 및 제1 전극부를 포함하고, 외력의 인가 시 신축 가능한 전극부;
상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부 사이에 배치되어 상기 제1 전극부 및 상기 제2 전극부를 서로 연결하고, 외력의 인가 시 수직방향의 거리변화를 감지하는 압력 감지부; 및
상기 제2 전극부 및 상기 제3 전극부 사이에 배치되어 상기 제2 전극부 및 상기 제3 전극부를 서로 연결하고, 외력의 인가 시 수평방향의 길이변화를 감지하는 스트레인 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 제 1항에 있어서,
상기 전극부는,
신축성 기판 재료로 형성되는 지지부; 및
상기 지지부의 표면에 부착되어 상기 압력 감지부 또는 상기 스트레인 감지부를 통해 상호 연결되는 신축성 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력을 동시측정 가능한 스마트 센서. - 제 2항에 있어서,
상기 신축성 전극은 나노입자 또는 전도성 고분자로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 제 1항에 있어서,
상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부는,
각각 유전체, 저항체, 압전체 중 하나로 적용되는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 제 4항에 있어서,
상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부가 유전체로 적용될 경우,
상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부는 정전용량방식을 통하여 감지신호를 획득하는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 제 5항에 있어서,
상기 제2 전극부는 터치 IC(integrated circuit)의 드라이브(drive) 단자로 사용되고,
상기 제1 전극부 및 상기 제3 전극부는 상기 터치 IC의 리시브(receive) 단자로 사용되는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 제 4항에 있어서,
상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부가 저항체로 적용될 경우,
상기 압력 감지부 및 상기 스트레인 감지부는 저항방식을 통하여 감지신호를 획득하는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 제1항에 있어서,
상기 제1 전극부 및 상기 제3 전극부의 외면에 부착되는 직물소재; 및
상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 구비되는 스페이서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 제1항에 있어서,
상기 전극부는 격자구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 제1항에 있어서,
상기 압력 감지부는 상기 스트레인 감지부보다 더 큰 폭의 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서. - 외압에 의한 변화를 동시에 감지하여 스트레인 및 압력을 동시에 측정 가능한 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법에 있어서,
상기 신축 가능한 제3 전극부의 상면 중 일부에 스트레인 감지부를 형성하는 단계;
상기 제 3 전극부의 상면에 제 2 스페이스를 형성하는 단계;
상기 제 2 스페이스의 상면 중 제 1 영역 및 스트레인 감지부의 상면에 상기 신축 가능한 제2 전극부를 적층시키는 단계;
상기 제2 전극부의 상면 중 적어도 일부에 압력 감지부를 형성하는 단계;
상기 제 2 스페이스의 상면 중 상기 제 1 영역을 제외한 제 2 영역 중 적어도 일부와 상기 제 2 전극의 상면 중 적어도 일부에 제 1 스페이스를 형성하는 단계;
상기 제 1 스페이스 및 압력 감지부의 상면에 신축 가능한 제1 전극부를 적층시키는 단계; 및
상기 적층된 상기 제3 전극부, 상기 제2 전극부 및 상기 제1 전극부를 천공하여 격자구조로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 및 압력 동시측정 센서의 제조방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170086503A KR101990196B1 (ko) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | 스트레인 및 압력 동시측정 센서 및 이의 제조방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020170086503A KR101990196B1 (ko) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | 스트레인 및 압력 동시측정 센서 및 이의 제조방법 |
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| KR20190006139A true KR20190006139A (ko) | 2019-01-17 |
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|---|---|---|---|---|
| CN112461129A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-09 | 安徽锦希自动化科技有限公司 | 一种基于光电定位式的工件多维度检测机构 |
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2017
- 2017-07-07 KR KR1020170086503A patent/KR101990196B1/ko active IP Right Grant
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