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压敏片和包括该压敏片的模块化系统的制作方法

2022-05-08 09:53:34 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种用于对施加到物体上的力进行检测的压敏片或力敏片(force-sensitive sheet),以及包括这种压敏片的模块化系统。


背景技术:

2.压力感测技术或力感测技术已被引入各种领域,诸如脚步声或入侵者检测,以及在运动中或作为一般可穿戴物体来检测穿戴者所承受的力。已知技术应用多种方法来检测这些力,包括触发切换器、机械切换器和其他工具。
3.以hp1技术有限公司(hp1 technologies limited)的名义在wo2017/198990中公开了一种示例技术,该技术公开了一种用于对施加到物体上的力或压力进行检测的装置。该装置包括在挠性基底层(flexible substrate layer)上具有多个压力传感器的挠性基底层。在基底层上的导电轨道(electrically conductive track)被布置成提供与多个压力传感器的电连接。该已知装置能够应用于物体以用作该物体的力传感器。
4.越来越需要能够对施加到更多种类的物体和更多种尺寸的物体上的力进行检测。虽然wo2017/198990的装置可以用于该装置的预期目的,但它可能不是最适合以现实方式与非常大的物体一起使用。实际上,能够以实用的方式对施加在非常大物体的大部分表面上的力进行检测将是有益的。提供一种能够对施加到几乎任何形状的物体上的力进行检测的装置也是有益的。


技术实现要素:

5.发明被以权利要求限定。本文中公开了一种用于对施加到物体上的力进行检测的压敏片,所述片包括:第一基底,所述第一基底具有在所述第一基底上的第一电连接区域和第一电极区域,所述第一电连接区域电连接至所述第一电极区域;第二电连接区域和第二电极区域,所述第二电连接区域电连接至所述第二电极区域,所述第二电极区域是与所述第一电极区域物理上分离的;压敏墨料,所述压敏墨料被布置在所述第一电极区域与所述第二电极区域之间,以提供所述第一电极区域与所述第二电极区域之间的电连接,所述压敏墨料被布置成响应于压力变化而改变电阻,其中,所述第一电连接区域和所述第二电连接区域是沿所述压敏片的不同边缘区域布置的,以分别提供所述第一电极的电路端子和所述第二电极的电路端子。
6.可选地,所述不同边缘区域可以是第一边缘区域和第二边缘区域,所述第一电连接区域被定位成沿着所述第一边缘区域,并且所述第二电连接区域被定位成沿着所述第二边缘区域。
7.可选的,所述第二电连接区域和所述第二电极区域可以位于所述第一基底上,所述第二电极区域是与所述第一电极区域间隔开的。
8.可选地,所述压敏墨料可以与所述第一电极区域和所述第二电极区域两者叠置。
9.可选地,所述压敏片还可以包括第二基底,其中,所述第一电极区域和所述第二电
极区域位于所述第一基底与所述第二基底之间。
10.可选的,第二电连接区域可以位于所述第一基底上,并且所述第二电极区域位于所述第二基底上,所述第二电连接区域电连接至所述第二电极区域。
11.可选地,所述第二电连接区域可以包括接片区域,所述接片区域被定位成与所述第二电极区域的对应接片区域电连接。
12.可选地,所述第一电连接区域可以包括多个第一子区域,所述第二电连接区域包括多个第二子区域,以及所述第一电极区域包括多个第一电极区域,其中,所述第一子区域中的至少一个是与第一组所述第一电极区域相关联的,并且其中,所述第二子区域中的至少一个是与第二组所述第一电极区域相关联的,所述第一组的所述第一电极区域中的至少一些是与所述第二组的所述第一电极区域不同的。
13.可选地,所述第一组的所述第一电极区域中的至少一个可以是与所述第二组的所述第一电极区域中的至少一个相同的。
14.可选的,所述第二电连接区域和所述第二电极区域两者均可以位于所述第二基底上,所述第二电连接区域电连接至所述第二电极区域。
15.可选地,所述第二基底包括将所述第二电连接区域电连接至所述第二电极区域的至少一个传导轨道。
16.可选地,所述第一电连接区域的至少一部分和所述第二电连接区域的至少一部分可以是不在所述第一基底与所述第二基底之间的。
17.可选地,所述第一电连接区域或所述第二电连接区域可以被布置成电连接至另一个所述压敏片的第一连接区域或第二电连接区域中的一者。
18.任选地,压敏片可以是条材(strip)或带材(tape),所述不同边缘区域被定位成沿着所述条材或带材的长度。
19.可选地,压敏片可以是大致矩形的,所述不同边缘区域被定位成沿着矩形的不同边缘。所述不同边缘可以是所述片的相反边缘,或者所述不同边缘可以是所述片的相邻边缘。
20.可选地,所述第一电连接区域可以包括两个第一电连接区域,所述两个第一电连接区域分别被定位成沿着所述第一基底的第一侧和第二侧,并且其中,所述第二电连接区域包括两个第二电连接区域,所述两个第二电连接区域各自分别被定位成沿着所述第一基底的第三侧和第四侧。
21.可选地,所述两个第一电连接区域的至少一部分和所述两个第二电连接区域的至少一部分可以是不在所述第一基底与所述第二基底之间的。
22.可选地,所述第二电极可以位于所述第二基底上。
23.本文中还公开了一种用于对施加到物体上的力进行检测的压敏片,所述片包括:第一基底,所述第一基底具有在所述第一基底上的第一电连接区域和第一电极区域,所述第一电连接区域电连接至所述第一电极区域;第二电极区域,所述第二电极区域是与所述第一电极区域物理上分离的;第二电连接区域,所述第二电连接区域电连接至所述第二电极区域;压敏层,所述压敏层被布置在所述第一电极区域与所述第二电极区域之间,以提供所述第一电极区域与所述第二电极区域之间的电连接,所述压敏层被布置成响应于压力变化而改变电阻,其中,所述第一电连接区域和第二电连接区域被布置成分别提供所述第一
电极的电路端子和所述第二电极的电路端子。
24.可选的,所述压敏片还包括:第二基底,所述第二基底具有在所述第二基底上的所述第二电极区域,所述第一电极区域和所述第二电极区域位于所述第一基底与所述第二基底之间,其中,所述第一基底具有在所述第一基底上的所述第二电连接区域,并且其中,所述第二电极区域经由位于所述第二基底上的第一接片区域电连接至所述第二电连接区域。
25.可选地,所述第二电连接区域包括与所述第二基底的所述第一接片区域对应的第二接片区域,所述第一接片区域电连接至所述第二接片区域并且与所述第二接片区域叠置。
26.可选地,所述电路端子位于所述第一基底的集线器区域处。
27.可选地,所述第一电极区域包括多个第一电极区域,每个第一电极区域在所述集线器区域处具有单独的电路端子。
28.可选地,所述第二电极区域包括多个第二电极区域,所述多个第二电极区域在所述集线器区域处共享单个电路端子。
29.可选地,所述多个第一电极区域包括第一电极区域的多维阵列,并且其中,所述多个第二电极区域包括对应的第二电极区域的多维阵列。
30.可选地,所述第二基底具有在所述第二基底上的所述第二电连接区域,并且所述集线器区域位于所述第一基底的中心区域处。
31.可选地,压敏片是大致矩形的。
32.可选地,所述第一电连接区域和所述第二电连接区域以及所述第一电极区域和所述第二电极区域是印刷的导电墨料。
33.可选地,所述压敏层包括压敏墨料,所述压敏墨料例如为印刷墨料或丝网涂布墨料。
34.可选地,所述压敏层为压敏膏。
35.可选地,所述第一基底或所述第二基底中的至少一者由聚氨酯形成。
36.可选地,所述压敏片还包括保护层。
37.可选地,所述保护层由聚氨酯形成。
38.可选地,所述压敏片还包括电源和处理器中的至少一者。
39.本文中还公开了一种卷状物,包括多个压敏片。
40.本文中还公开了一种包括压敏片的系统,该系统被布置成接收指示压敏片的电阻变化的数据。
41.可选地,所述数据是由电连接至所述压敏片的处理器接收的。
42.可选地,所述系统还被布置成使用处理器基于所述压敏片的电阻变化来确定施加到所述物体的所述力的值。
43.可选地,所述系统还被布置成输出所述力的值。
44.可选地,所述系统还包括多个压敏片,每个压敏片具有用于所述物体的表面的对应位置,所述系统还被布置成使用处理器基于所述多个压敏片中的一个或更多个的电阻变化来确定施加到所述物体上的所述力的位置。
45.可选地,所述数据包括日期和/或时间数据。
46.本文还公开了一种模块化系统,包括:第一压敏片和第二压敏片,其中,所述第一
压敏片的第一电连接区域或第二电连接区域中的一者与所述第二压敏片的第一电连接区域或第二电连接区域中的一者叠置并且电接触。
47.可选地,所述第一压敏片和所述第二压敏片彼此相邻放置。
48.本文中还公开了一种形成根据任一前述权利要求所述的压敏片的方法,所述方法包括在所述物体上直接地形成以下各者中的一者或更多者:所述第一电极区域和所述第一电连接区域;所述第二电极区域;所述第二电连接区域;所述压敏层;或绝缘层。
49.可选地,在所述物体上直接地形成第一电极区域、所述第一电连接区域和所述第二电连接区域。
50.可选地,在所述物体上直接地且附加地形成所述第二电极区域,所述第一电极区域和所述第二电极区域被在横向上间隔开地形成在所述物体上。
51.可选地,所述压敏层被形成为与所述第一电极区域和所述第二电极区域两者叠置。
52.可选地,在所述物体上仅直接地形成所述绝缘层。
53.可选地,在所述物体上直接地形成所述压敏层,并且在所述压敏层上形成所述第一电极区域和所述第二电极区域,所述第一电极区域所述第二电极区域被在横向上间隔开地形成在所述压敏层上。
附图说明
54.现在将参考附图以示例的方式描述本发明的实施方式,其中:
55.图1示出了根据第一实施方式的第一压敏片半体(pressure-sensitive sheet half)100;
56.图2示出了根据第一实施方式的第二压敏片半体200;
57.图3示出了由第一实施方式的第一压敏片半体100和第二压敏片半体200形成的压敏片300;
58.图4示出了包括压敏片300的阳式变体和阴式变体(male and female variants)的模块化系统;
59.图5示出了根据第二实施方式的第一压敏片半体500;
60.图6示出了根据第二实施方式的第二压敏片半体600;
61.图7示出了由第二实施方式的第一压敏片半体500和第二压敏片半体600形成的压敏片700;
62.图8示出了根据第三实施方式的第一压敏片半体800;
63.图9示出了根据第三实施方式的第二压敏片半体900;
64.图10示出了由第三实施方式的第一压敏片半体800和第二压敏片半体900形成的压敏片1000;
65.图11示出了根据第四实施方式的第一压敏片半体1100和第二压敏片半体1200;
66.图12示出了由第四实施方式的第一压敏片半体1100和第二压敏片半体1200形成的压敏片1250;
67.图13示出了根据第五实施方式的第一压敏片半体1300;
68.图14示出了根据第五实施方式的第二压敏片半体1400;
69.图15示出了根据第五实施方式的压敏片1500的分解图;
70.图16示出了根据第六实施方式的第一压敏片半体1600;
71.图17示出了根据第六实施方式的第二压敏片半体1700;
72.图18示出了由第六实施方式的第一压敏片半体1600和第二压敏片半体1700形成的压敏片1800;以及
73.图19示出了第六实施方式的压敏片1700的模块化系统。
74.图20示出了压敏片1800的变体。
75.图21示出了压敏片1800的另一种变体。
76.图22示出了压敏片1800的另一种变体。
77.图23示出了根据第七实施方式的第一压敏片半体2300。
78.图24示出了根据第七实施方式的第二压敏片半体2400。
79.图25示出了由第七实施方式的第一压敏片半体2300和第二压敏片半体2400形成的压敏片2500。
80.图26示出了压敏片的另一种变体。
81.在整个说明书和附图中,相同的附图标记指代相同的部分。
具体实施方式
82.现在将参照附图描述本发明的各种实施方式和示例。
83.图1至图3示出了由两个片半体形成的压敏片的第一实施方式。尽管术语“压敏”用于描述片,但也可以使用术语“力敏”。这同样适用于所有描述的实施方式。
84.图1示出了第一压敏片半体100。第一半体100由基底102上的各种层形成。在基底102上是提供第一电极区域104、第一连接区域108和第二连接区域110的层。第一连接区域108电连接至第一电极区域104,例如第一连接区域108通过与第一电极区域104和第一连接区域108在同一层上的一个或更多个传导轨道线电连接至第一电极区域104,一个或更多个传导轨道线在第一连接区域108和第一电极区域104之间延伸。图1示出了沿着第一半体100的长度间隔的多个传导轨道线。这种传导轨道线可以沿长度均匀地或不规则地间隔开。因此,传导轨道线沿第一半体100的长度提供第一电极104与第一连接区域108之间的多个电连接。第二连接区域110包括一个或更多个第一接片区域(tab region)112,所述第一接片区域112与第二连接区域110相邻并与该第二连接区域110电连接。这种电连接可以再次由一个或更多个轨道线来提供,所述一个或更多个轨道线形成与第二连接区域110和一个或更多个第一接片区域112相同的层的一部分,一个或更多个轨道线在第二连接区域110与一个或更多个第一接片区域112之间延伸。可替代地,在第二连接区域110与一个或更多个第一接片区域112之间的电连接可以是经由第二连接区域110和一个或更多个第一接片区域112的直接抵接,如图1所示。
85.在第一电极区域104上提供压敏墨料层(ink layer)106的层,该压敏墨料层106基本上覆盖第一电极区域104的全部。因此,压敏墨料层106的表面积可以至少等于第一电极区域104的表面积,使得整个第一电极区域104至少被压敏墨料层106覆盖。由于稍后将变得清楚的原因,当压敏墨料层106的表面积超过第一电极区域104的表面积时,避免了第一电极区域104与其他元件之间的意外直接电连接(短路)的风险。可选地,可以存在一个或更多
个介电层(dielectric layer)以使短路的风险最小化。这种介电层可以由诸如介电墨料dupont5018等的任何合适的材料制成。介电层可以例如设置在第一电极区域104与第二电极区域110之间,然而其他位置也是可能的。因此介电层可以形成压敏片半体中的一者或两者的一部分。
86.图2示出了第二压敏片半体200。类似于第一半体100,第二半体200也由基底202上的各种层形成。在基底202上是提供第二电极区域204和一个或更多个第二接片区域208的层,所述第二接片区域208与第二电极区域204相邻并电连接至该第二电极区域204。这种电连接可以再次由一个或更多个轨道线来提供,所述一个或更多个轨道线形成与第二电极区域204和一个或更多个第二接片区域208同一层的一部分、在第二电极区域204与一个或更多个第二接片区域208之间,如图2所示。可替代地,在第二电极区域204与一个或更多个第二接片区域208之间的电连接可以是经由第二电极区域204与一个或更多个第二接片区域208的直接抵接。在第二电极区域204上是提供压敏墨料层206的层,该压敏墨料层206基本上覆盖第二电极区域204的全部。
87.图3示出了第一压敏片半体100和第二压敏片半体200。箭头指示第二半体200粘附/附接和/或气封(hermetically seal)到第一半体100的方向,并且一旦粘附在一起,两半体形成压敏片300。由于存在压敏墨料层106和206,因此第一电极区域104和第二电极区域204在压敏片300中不物理接触,因为墨料层提供在两个电极区域之间的物理屏障。
88.在压敏片300中,第二半体200的第二电极区域204借助于一个或更多个第二接片区域208电连接至第一半体100的第二连接区域110。这种电连接可以是经由在一个或更多个第二接片区域208与第二连接区域110之间的直接物理接触,借助于这些元件在组装的压敏片300中至少部分地在彼此顶部。例如,直接物理接触可以是在一个或更多个第二接片区域208和第二连接区域110的一个或更多个第一接片区域112之间,如将是图3中的情况。可替代地,一个或更多个其他元件可以是在一个或更多个第二接片区域208与第二连接区域110之间,诸如导电胶带(electrically conductive adhesive tape)。当这种带材与一个或更多个第二接片区域208和第二连接区域110两者接触时,这种带材允许经由该带材进行电连接。因此,在组装压敏片300之前,可以将这种带材应用在第二连接区域110的顶部,特别是一个或更多个接片区域112的顶部。可替代地,这种带材可以被应用在一个或更多个第二接片区域208的顶部。实际上,该带材可以被应用在两个位置。不管选择哪个位置,导电胶带被设置在两个半体100和200的相对元件之间以提供它们之间的电连接,并且还提供它们之间的粘附连接。因此,该带材可以用作将第一半体100固定到第二半体200的一种方式。导电胶带优选地仅在z轴上提供电连接,并且可以例如是诸如3m(www.3m.co.uk)的3m 9703等的带。其他合适的各向异性传导膜(acf)也是可用的。
89.除传导带材外,还可以使用粘合剂将两个半体接合在一起。如果物体(压阻片被应用到该物体上)的表面积大于或等于第一电极区域或第二电极区域的表面积,则粘合剂厚度优选地等于或小于组合的干压阻墨料层厚度。
90.第一电极区域104和第二电极区域204被用作应用到压敏墨料层106和206的相对侧的电极。任何已知的压敏墨料都可以被用作压敏墨料层106和206。这些层也可以被称为压阻层,因为如本领域技术人员将理解的,每个压敏墨料层都具有压阻特性。应用到压敏墨料层的压力增大导致压敏墨料层的电阻减小。墨料可以是任何导电的可印刷墨料,包括丝
网涂布(screen coated)材料或其他材料,其关键功能是在受到机械应变(strain)时记录电阻的模拟变化。任何压阻/压电材料都可以被用作压敏墨料。压敏墨料材料可以是例如任何类型的碳纳米管(cnt)、量子隧穿电导,并且可以包括碳、碳黑、功能化碳、石墨、石墨烯、功能化石墨烯、磁铁矿颗粒和/或任何合适的压电材料作为示例。
91.例如,压敏墨料可以由功能化石墨烯纳米颗粒(gnp)形成,该gnp诸如由haydale生产并在wo2016/102689a1(特别是第五页第26至36行和第9页第24行至第10页第9行)中描述的墨料。这种墨料由分散在聚合物基质材料中的碳纳米颗粒形成。碳颗粒具有高纵横比,因为这增大了墨料的电阻敏感性。在没有施加力的情况下,墨料层可以具有高电阻,使得在没有施加力的情况下电流可以忽略不计。在图1至图3的实施方式中,在石墨烯墨料颗粒中也可能实际上没有横向传导性(即,在图3中,没有x轴或y轴传导性,仅有z轴传导性),因为这不是提供第一电极区域104与第二电极区域204之间的电连接所必需的。然而,当颗粒的结构被压缩时,墨料变得能传导或更能导电。另一个示例压敏墨料是由peratech(https://www.peratech.com/)制造的,该压敏墨料还可以提供横向传导性(图3中的x轴和/或y轴传导性),或者,量子技术超级传感器(qtss)墨料。
92.第一电极区域和第二电极区域与一个或更多个压敏墨料层的组合提供一个或更多个压阻传感器。如本领域技术人员将理解的,压阻传感器在受到机械应变时会改变电阻,并因此存在可测量的力和/或压力-电阻关系。本领域技术人员还将理解的是,如何可以检测到这种电阻变化,这可能包括例如使用分压器(potential divider)。校准步骤也可以用于确定电阻变化与机械应变之间的关系。这可以是通过向传感器施加已知的力并测量电阻,以及使用该数据进行校准。由于前述压阻墨料的特性,本文所述的任何压阻片也可以被用作应变仪(strain gauge)。
93.尽管已经描述了两种不同的压敏墨料层106和206,但是在压敏片300中可以仅有一个压敏墨料层。换言之,半体100或半体200中的一者可以不具有任何压敏墨料层。此外,多个压敏墨料层可以仅应用于半体100或半体200中的一者。可替代地,可以应用一个或两个压敏墨料层的多次印刷。例如,压敏墨料层106或206可以由两层或更多层墨料形成,每一层是直接应用在前一墨料层的顶部。因此,层106或206可以各自由多层墨料形成。通过使用多层,层106或206更厚,并且因此压阻范围(piezo resistive range)增大。因而,可以使用压敏片300测量更高的力。
94.尽管在该实施方式和其他实施方式中所描述的片已被描述为“压敏”,但本领域技术人员将理解的是,这种片也可以被称为“力敏”,因为该片在经历施加的力时会改变电阻。
95.例如,第一基底层102和第二基底层202可以各自具有在25μm至350μm之间的厚度。任何挠性材料膜都可以被用作基底层,可以优选的是具有大约100μm至125μm厚度的膜挠性塑料和/或聚合物(可以在至少一侧处印刷)。在一个示例中,每个基底层的厚度为100μm。在另一示例中,每个基底层的厚度为50μm。一个或两个基底层可以由pet制成,并且一个或两个基底层可以是透明的并且可选地是热稳定的。可替代地,一个或两个基底层可以是由聚氨酯形成的。作为另一种选择,一个或更多个基底层可以由具有预先构造的轨道/电极的金属化阻挡膜形成,或者可以由可以被印刷到基底层上以及然后具有通常由激光图案化的轨道/电极构造的金属化膜形成。作为另一种选择,一个或更多个基底层可以替代地由刚性材料而不是挠性材料形成,该刚性材料诸如刚性金属、刚性塑料或任何其他刚性材料。
96.可以使用低温焊料(例如铋和/或锡)、传导粘合剂或各向异性传导带材等来将电极区域、连接区域、轨道和接片区域应用到它们各自的基底层。这些区域的材料可以是任何传导材料,诸如金属,优选地为银,或者实际上为铜、铝或传导碳。可以使用任何金属或导电材料。在一个示例中,使用喷墨、丝网、旋转、柔版、凹版和其他类似印刷过程来印刷材料。在基底是具有预先构建的轨道/电极的金属化阻挡膜的情况下,可以预先构建电极区域、连接区域和接片区域中的一个或更多个而不需要任何单独的印刷步骤。
97.可替代地,任一基底本身可以设置有导电墨料的导电层,该导电墨料基本上覆盖基底的全部。然后,可以使用激光或其他过程来去除导电层的一部分并形成必要的电极区域、连接区域、轨道和接片区域。
98.可选地,碳墨料层可以位于形成第一电极区域或第二电极区域的传导墨料与相应的压敏墨料层之间。在应用相应的压敏墨料层之前,可以将这种碳墨料层印刷在第一电极区域或第二电极区域的顶部。在传导墨料是银的情况下,碳墨料层的使用消除了任何银表面问题,诸如突起或不规则,并且还可以用于增大电阻,从而能够测量更高的力等级。
99.第一电连接区域108提供具有压敏片300的至少一个第一电路端子的区域,并且第二电连接区域110提供具有压敏片300的至少一个第二电路端子的区域。这些端子可以被用于连接作为电路中的电路元件的压敏片300。例如,压敏片300可以通过这些电路端子与电源和处理器串联电连接。当力被施加到片300时,处理器检测电极区域之间的(一个或更多个)压敏墨料层的电阻变化,并且基于检测到的变化,根据阻力变化与力之间的预定关系得出力值。因此,处理器被配置成基于经由第一电路端子和第二电路端子接收的数据来确定施加到压敏片300的力或压力的大小。这种确定的力或压力值可以被存储在存储器中。电源被配置成向力敏片300和处理器提供电力。
100.如所讨论的,第一电路端子和第二电路端子被布置成连接至电路的其他元件,诸如处理器和电源。也可以有其他电路元件,诸如电路端子与处理器之间的a/d转换器。这些其他电路元件可以与压敏片成一体并且位于印刷电路板(pcb)上,或者pcb可以远离压敏片。因此,第一电路端子和第二电路端子被布置为经由导电轨道或经由单独的电缆连接至印刷电路板(pcb)。这种电缆例如可以是接合到电路端子的扁平挠性电缆,或者是电路端子与电缆之间的压接连接器(crimp connector)。
101.与第一电连接区域108和第二电连接区域110的电连接可以在片300的一个端部、在片300的相反端部处、或在片300的侧面处。图1至图3示出了第一电连接区域108和第二电连接区域110位于片300的侧面。如图1至图3所示,第一电连接区域108沿着第一基底102的一个边缘区域延伸,并且第二电连接区域110沿着第一基底110的相反边缘区域延伸。这些电连接区域108、110提供到相应的第一电极区域104和第二电极区域204的连续连接线,使得片300可以在沿着片300的长度的任何点处连接至其他电路元件。为了确保第一电连接区域108和第二电连接区域110被暴露以允许这种连接,第二基底202与第一基底102的形状不同。如图1至图3所示,第二基底202可以在x方向上比第一基底102窄,使得第二基底202位于片300中的第一电连接区域108与第二电连接区域110之间。以这种方式,第一电连接区域108和第二电连接区域110不被第二基底202覆盖。当然,第二基底202可以是确保第一电连接区域108和第二电连接区域110的至少一些部分不被第二基底202覆盖的任何其他形状。
102.如图1至图3所示,压敏片300及该压敏片300的相应半体100和200可以是常规的带
形状。这种带形状可以被称为长型条材,并且可以在y方向上相对较长,而在x方向上相对较短。在传统意义上,带材或条材可以形成带材的卷状物的一部分。
103.尽管片300在图1至图3中被显示为带状,但是片300可以是具有沿着形状的不同边缘延伸的第一电连接区域108和第二电连接区域110的任何其他形状。以此方式,片300沿片300的边缘向第一电连接区域108和第二电连接区域108110提供多个连接点。
104.有益地,通过沿着压敏片300的相反边缘提供第一电连接区域108和第二电连接区域110,可以在沿着片300的边缘的多个点处实现与片300的电连接。例如,一个电连接可以在更靠近片300的一个边缘的底部的点处进行,并且另一个电连接可以在片300的中间或靠近顶部但在另一边缘的点处进行。在图3的片300的情况下,例如,沿着片300的边缘的任何点的电连接提供了至第一电极区域104和第二电极区域204的必要连接。
105.片300的另一个益处是第一电连接区域108和第二电连接区域110都形成在同一基底102上。这是借助于第二电连接区域110与第二电极区域204之间的电连接实现的,该电连接经由一个或更多个第二接片208和一个或更多个第一接片112的电连接来实现,或者经由一个或更多个第二接片208与第二电连接区域110的电连接来实现。这种电连接确保片300的电端子位于同一基底上,这有助于将片300连接至电路,因为可以使用基底102的电路端子以简单的方式进行电路连接(由第一电连接区域108和第二电连接区域110提供)。
106.尽管在本实施方式中描述了接片112和208,但是这种接片是可选的,因为可以经由组装片300中的第二电连接区域110和第二电极区域204的适当叠置来实现必要的电连接。
107.将带材应用到物体上
108.为了使压敏片300检测施加到物体的力,必须将压敏片300放置在物体与要施加的力之间。为了实现这一点,可以在片300与物体之间应用粘合剂以将片300粘附至物体上。
109.这种粘合剂可以是压敏片300的一部分。在一个示例中,将压敏片300应用到物体上,其中第二半体200向下放置并在物体上。在该示例中,粘合剂可以直接应用到第二半体200,在第二基底202的与具有电极区域204的面相对的面上,或者可以应用到可选的底部保护层或其一部分,该底部保护层被应用到第二基底202的那个面。底部保护层可以由比第二基底202的材料更坚固的材料形成,以保护第二基底202免受损坏。与第二基底202一样,底部保护层可以不覆盖第一电连接区域108和第二电连接区域110中的一些或全部。这同样适用于粘合剂,该粘合剂也可能不覆盖第一电连接区域108和第二电连接区域110中的一些或全部。以这种方式,第一电连接区域108和第二电连接区域110可以不被底部保护层和粘合剂覆盖或至少部分地未被覆盖。因此在图3所示的示例中,底部保护层可以是比第二基底202更窄的条材,并且可以位于第一电连接区域108与第二电连接区域110之间以覆盖电极区域104、204。在粘合剂的顶部可以是传统的可剥离片或纸,使得粘合剂直到需要时才暴露,并且使得压敏片300可以卷起以形成片300的卷状物而不粘附至自身。
110.为了保护片300的顶面,该顶面是第一基底102的与具有第一电极区域104的面相对的面,也可以将顶部保护层应用到第一半体100。以这种方式,片300的两侧面被各自的保护层保护免受外部源的损坏。因此顶部保护层可以具有与第一基底102相同的形状。
111.顶部保护层和第一基底102的功能可以被组合成单个组合保护层来执行这两种功能。这种组合的保护层由于在该保护层上印刷有元件104、108和110而起到第一基底的作
用,并且这种组合的保护层由于具有足以提供必要的保护以免受传入力的厚度而起到第一衬底的作用和顶部保护层的作用。因此组合的保护层的厚度可以大于250μm。例如组合的保护层可以由聚氨酯和可选的航空顺应材料(诸如由3m的高强度聚氨酯保护3m 8671hs)形成。
112.可以根据物体选择用于将压敏片300附接至物体的粘合剂。例如,在压敏片300被附接至飞机或无人机机翼的情况下,粘合剂可以是航空顺应的,诸如由3m的3m 8671hs保护带材提供的粘合剂。
113.可以在基底之间提供粘合剂以增大基底之间的接合。除了前面讨论的导电粘合剂层之外,还可以提供这种粘合剂。示例粘合剂可以是任何合适的压敏粘合剂(psa),例如3m的3m 9626a粘合剂转移带材。可替代地,可印刷的粘合剂墨料,诸如kiwo墨料(https://www.kiwo.com/adhesives)的kiwoprint uv 92,可以用于提供永久性或半永久性接合。可以替代地或附加地使用任何导电粘合剂墨料。
114.模块化系统
115.压敏片300可以是包括多个压敏片300的模块化系统400的一部分,如图4所示。这种系统包括具有两种不同变体的片300。第一种变体可以称为“阴式”片402,而第二变体可以称为“阳式”片404。
116.压敏片300的阳式片404变体包括图3的所有元件,这些元件包括(直接或经由底部保护层)应用到第二半体200的粘合剂。换言之,在阳式片404中,第二半体200被向下放置在物体上。因此阳式片404的第二半体200是“底部半体”,因为它是应用到物体上并与物体接触的半体。阳式片404还可以可选地包括应用到第一半体100的顶部保护层,如前所述并在图4中被显示为元件406。因此阳式片404的顶部保护层406基本上覆盖阳式片404的所有暴露表面。如前所述,阳式片404还可以可选地包括应用到第二半体200的底部保护层。
117.阴式片402类似于阳式片404,除了顶部半体和底部半体的取向相反并且粘合剂位于不同的位置。换言之,阴式片402是阳式片404的“翻转(flipped over)”版本,其中第一半体100向下放置在物体上。阴式片402包括应用到第一半体100的粘合剂,粘合剂位于第一基底102的与电极区域104相对的面上。粘合剂可以直接应用具有粘合剂的可选保护层,或者通过具有粘合剂的可选保护层应用。因此阴式片402的第一半体100是“底部半体”,因为它是应用到物体并与物体接触的半体。
118.至于阳式片404,在阴式片402中,第一电区域108和第二电区域110中的至少一些被暴露,因为它们至少部分地未被第二半体200覆盖。在阴式片402的情况下,这可以通过第二基底202和在第二基底上的任何可选保护层406来实现,第二基底202被成形为比第一基底102更窄的条材,并且位于第一电连接区域108与第二电连接区域110之间。阴式片402的第二基底202和可选保护层406面朝上。
119.阴式片402的电连接区域108、110可以以与阳式片404的电连接区域相同的方式布置,或者可以被不同地布置。
120.例如,阴式片402的电连接区域108、110可以是阳式片404的“翻转”版本,使得在模块化系统400中,电连接区域108、110的位置被切换为与阳式片404的电连接区域相比。具体地,电连接区域108可以位于阳式片402的左侧,但在阴式片404的右侧(从图4的角度来看)。类似地,电连接区域110可以位于阳式片402的右侧,但位于阴式片404的左侧。
121.可替代地,电连接区域108、110可以不是阳式片404的“翻转”版本,使得在模块化系统400中,电连接区域108、110的位置与阳式片404的电连接区域位置相同。具体地,电连接区域108可以位于阳式片404的左侧,并且也可以位于阴式片402的左侧(从图4的角度来看)。类似地,电连接区域110可以位于阳式片404的右侧,并且也可以位于阴式片402的右侧。
122.为了构建模块化系统400,阳式片404和阴式片402被并排放置,使得阴式片402的第二电连接区域110与阳式片404的第一电连接区域108或第二电连接区域110电接触。在图1至图3的实施方式中,阴式片402的第二电连接区域110是否与阳式片404的第一电连接区域108或第二电连接区域110接触无关紧要。
123.以这种方式,多个阳式片和阴式片可以被并排布置以提供压敏片300的模块化系统。模块化系统与诸如处理器和电源等的其他电路元件的连接可以仅在模块化系统中的两个点处或可以在两个以上点处。例如,图4中最左边的阴式片402可以借助于该阴式片402的第一电连接区域108提供一个电路端子,而图4中最右边的阴式片402可以借助于该阴式片402的第二电连接区域110提供另一个电路端子。可替代地,其他第一电连接区域108和第二电连接区域110中的一个或全部可以各自提供它们自己的电路端子以允许在每个片的基础上检测力/压力。所描述的压敏片300的模块化系统可以用于构建包括多个压敏片300的压力检测表面,该压力检测表面可以以简单的方式适应任何尺寸。
124.作为模块化系统400的一部分或绝缘(in isolation)的压敏片300具有非常广泛的用途。这种片300中的一个或更多个可以容易地以各种形状和模式应用到物体上。压敏片300和本文所述的任何其他压敏片的示例用途如下:
125.学校、大学、体育、建筑、航空、飞机、无人机、风力涡轮机叶片、直升机叶片、生产、制造、汽车、船舶、潜艇、机器人、工程。包括平面和/或曲面的任何表面上的应用可以传导的或非传导的。监测(例如,帆船和商船的)风和水的压力变化以使航线优化。用于桥梁螺栓故障和张力监测的桥梁检测系统。在螺栓头与垫圈之间,或螺栓端部到桥之间。例如,以可移动的垫子(mat)或地板上的永久性设施的形式监测动物和人类的运动和位置。
126.其他示例用途是在瓷砖、毯子或地毯中用于连接至电源的电缆、消防和警察监控以跟踪建筑物内的人员、租赁空间监控、贵重物品监控以防止盗窃、健康监控以检测人员跌倒并保持不动、对零售店、安全系统和垫子的客流量(footfall)监控、nhs和医院用于检测跌倒,智能绷带用于感知感测伤口上的敷料是合适的,制造业应用包括qa以确定产品在组装、运输、产品分析和加标签、防篡改检测、爱好者市场、运动装备、应变计和液位传感期间是否受到影响。
127.如上所述并且如图1和图2所示,压敏片300包括单个连续的第一电极104和单个连续的第二电极204。这些电极各自沿这些电极的相应半体的长度延伸。由于沿第一电极104的长度方向有多个传导轨道线,因此压敏片300仅需要两个电缆连接(一个用于第一电连接区域108,而一个用于第二电连接区域110),以执行该压敏片的功能。
128.此外,压敏片300可以方便地被切割、撕开或以其他方式调整为任何期望的长度,因为电极区域与连接区域之间的多个传导轨道线确保在第一电连接区域108与第一电极104之间始终保持电连接。因此,压敏片300可以包括一个或更多个穿孔(perforation),所述穿孔贯穿片的宽度(x方向)延伸,有助于沿着穿孔切割或撕开条材。穿孔可以在宽度上以
直线或任何其他形状的线延伸。穿孔可以是激光划线。可替代地,可以沿着片的长度(y方向)提供一个或更多个标记(marking),以指示这些区域适合于被切割而不必提供穿孔。这种标记可以沿长度等距间隔开,以有助于从压敏片300切割相同尺寸的传感器。这种标记的示例可以被看作是沿着图2的第二半体200的长度放置的点状物(dot),并且这种点状物可以是在压敏片300的外部上可见的。因此可以看出,压敏片300或包括片300的模块化系统可以通过将片切割或撕开成期望的长度来适当地调整尺寸以用于特定任务。
129.图5至图7示出了由两个片半体形成的压敏片的第二实施方式。
130.第二实施方式的压敏片700由图5所示的第一半体500和图6所示的第二半体600构成。
131.第一半体500与第一半体100相似并且以相同的方式分层。代替第一电极区域104,第一半体500具有多个第一电极区域504a至504h。此外,代替第一电连接区域108,存在多个第一电连接区域508a至508e,以及代替第二电连接区域110,存在多个第二电连接区域510a至510d。关于第一半体100,第一电极区域504a至504h中的每一个均被各自的压敏墨料层506a至506h覆盖。
132.第一电极区域504a至504h通过设置在第一电极区域504a至504h的每个之间的基底102而沿基底102的长度彼此分开。每个电极区域504a至504h可以基本上是矩形的,但是可以使用任何形状。
133.第一电极区域504a至504h中的每一个与多个第一电连接区域508a至508e和第二电连接区域510a至510d的唯一组合相关联。总之,第一电连接区域108包括多个第一子区域508a至508e,第二电连接区域110包括多个第二子区域510a至510d,以及第一电极区域104包括多个第一电极区域504a至504h,其中第一子区域508a至508e中的至少一个子区域与第一组的第一电极区域504a至504h相关联,并且其中第二子区域510a至510d中的至少一个子区域与第二组的第一电极区域504a至504h相关联,第一组的第一电极区域504a至504h中的至少一些区域不同于第二组的第一电极区域504a至504h。第一组的第一电极区域504a至504h中的至少一个可以与第二组的第一电极区域504a至504h中的至少一个相同。
134.例如,图5中的第一电极区域504a与第一电连接区域508a和第二电连接区域510a相关联。这些电连接区域可以被称为“子区域”,因为它们分别是第一电连接区域和第二电连接区域的单独区域。作为另一示例,第一电极区域504b与第一电连接区域508b和第二电连接区域510b相关联。作为另一示例,第一电极区域504c还与第一电连接区域508b和第二电连接区域510c相关联。
135.由此可见,尽管与第一电极区域相关联的特定的第一电连接区域和第二电连接区域是唯一的,但是第一电连接区域可以与多个第一电极区域相关联。以相同的方式,可以看出第二电连接区域510a至510d中的每一个可以与第一电极区域中的多于一个的区域相关联。在图5的示例中,第二电连接区域510a与第一电极区域504a和第一电极区域504b两者相关联。还如图5所示,特定的第一电连接区域(例如,508b)可以与两个不同的电极区域(例如,504b和504c)相关联,并且特定的第二电连接区域(例如,510a)可以与两个不同的电极区域(例如504a和504b)相关联——然而,这些电极区域中的一个电极区域(例如,在这种情况下为504b)可以由第一电连接区域和第二电连接区域(例如,在这种情况下为508b和510a)共享。
136.换言之,第一电连接区域508b与第一组的第一电极区域相关联,第一组是第一电极区域504b和504c。第二电连接区域510a与第二组的第一电极区域相关联,第二组是第一电极区域504a和504b。因此,在这种情况下,第一电极区域504b在第一组和第二组中。当然,每组的大小可以改变,并且可以包括两个以上的第一电极区域。因此,对应于第一电极区域的第二电极区域可以被类似地分组。
137.在本实施方式中,压敏墨料层506a至506h可以具有不同的厚度。例如,压敏墨料层506a至506d可以具有第一厚度,并且压敏墨料层506e至506h可以具有不同于第一厚度的第二厚度。如前所述,更厚的压敏墨料层具有更大的压阻范围,并且因此可以允许测量更高的力。当然,压敏墨料层的厚度可以以任何方式变化,而实际上,层506a至506h中的每一层都可以具有不同的厚度。以这种方式,压敏片700可以针对特定应用进行定制。
138.第二半体600类似于第二半体200并且以相同方式分层。代替第二电极区域204,第二半体600具有多个第二电极区域604a至604h。第二电极区域604a至604h中的每一个对应于第一半体500的第一电极区域504a至504h中的特定一个电极区域。第二电极区域604a至604h中的每一个具有一个或更多个对应的第二接片区域608a至608h,这些第二接片区域邻近第二接片区域的相应第二电极区域并且电连接至第二电极区域。这种电连接可以以与关于第二半体200所述相同的方式而再次由一个或更多个轨道线或经由直接抵接来提供。关于第二半体200,第二电极区域604a至604h中的每一个均被相应的压敏墨料层606a至606h覆盖。关于第一半体500,第二半体600的压敏墨料层606a至606h可以具有相同的厚度或不同的厚度。对于片300可选的那些特征在这里也是可选的。
139.图7示出了第一半体500和第二半体600。这两个半体以与先前在图3中描述的相同的方式结合在一起以形成压敏片700。同样,可以任选地使用传导带材。
140.如前所述,第一电极区域504a至504h中的每一个电极区域与多个第一电连接区域508a至508e和第二电连接区域510a至510d的唯一组合相关联。在此上下文中,“相关联”是指所讨论的第一电极区域电连接至或被布置成电连接至特定的第一电连接区域或第二电连接区域。从图5中可以看出,第一电连接区域508a通过在基底102上在第一电极区域504a与第一电连接区域508a之间直接延伸的传导轨道电连接至第一电极区域504a,并且第一电连接区域508b通过基底102上的分离的传导轨道来电连接至第一电极区域504b和第一电极区域504c两者。然而,借助于第二电连接区域510a或该第二电连接区域510a的一个或更多个第一接片512、第二基底202上的一个或更多个第二接片区域608a和608b、以及压敏墨料606a和606b(如果存在)之间的相互作用,第二电连接区域510a被布置成电连接至第一电极区域504a和504b。
141.在第一半体500中,第一电连接区域508a至508e经由基底102上的传导轨道直接电连接至第一电极区域504a至504h。然而,第二电连接区域510a至510d仅被布置为经由与如前所述的压敏墨料的相互作用而电连接至第一电极区域504a至504h。
142.电路元件到用作电路端子的第一电连接区域508a至508e和第二电连接区域510a至510d中的每一个电连接区域的电连接可以在片700上的不同位置处。例如,可以沿片700的相反边缘的不同位置直接对第一电连接区域508a至508e中的至少一个和第二电连接区域510a至510d中的至少一个进行电连接。例如,如果片700被用于检测施加到与电极504b和604b的位置相对应的位置的力和/或压力,则电连接区域508b和510a用作电路端子。如果片
700也被用于检测施加到另一位置的力,则一个或更多个其他电连接区域可以用作电路端子。例如,如果还期望在与电极504c和604c相对应的位置处进行检测,则第二电连接区域510b提供必要的附加电路端子。
143.因此,在上述示例中,需要三个电路端子才能在两个不同的电极区域进行力检测。因此,可以看出,通过沿着片700的边缘选择合适的连接点/电路端子,可以实现对施加力的更特定的位置检测。因此与片300不同,片700允许通过将每个对应的第一电极区域和第二电极区域与唯一的一对第一电连接区域和第二电连接区域相关联来进行特定的位置检测。
144.尽管以上示例允许单个第一电连接区域或第二电连接区域与两个第一电极区域相关联,但这仅仅是示例并且实际上单个第一电连接区域或第二电连接区域可以与多于两个的第一电极区域相关联。相反,每个第一电连接区域或第二电连接区域可以仅与单个的第一电极区域相关联。
145.从图5的示例中可以看出,第一电连接区域的数量为5个,第二电连接区域的数量为4个,以及第一电极的数量为8个。这种差异是由于第一电连接区域和第二电连接区域中的一些与多于一个第一电极区域相关联。实际上,任何数量的第一电极区域可以与任何数量的第一连接区域或第二电连接区域相关联,并且第一连接区域和第二电连接区域的数量可以彼此不同。为了允许跨片700的特定位置检测,所需要的是第一电极区域中的至少一个与第一连接区域和第二电连接区域的唯一对相关联,并且第一电极区域中的另一电极区域与第一电连接区域和第二电连接区域的不同唯一对相关联。如已经描述的,第一电连接区域或第二电连接区域中的一个电连接区域可以形成两个唯一对的一部分并且由两个唯一对共享,因为一对的电连接可以与另一对共享。
146.尽管已将压敏片700描述为具有沿片的相反边缘的多个连接点,但是多个连接点可以替代地或附加地位于片的一个端部或两个端部。例如,每个第一电连接区域和第二电连接区域可以经由轨道连接至片的一个端部。因此,片的端部可以具有多个连接点,每个连接点连接至第一电连接区域和第二电连接区域中的一个区域。以这种方式,片700的所有电连接点以及因此所有电路端子可以位于片的一个边缘。可替代地,一个或更多个其他位置可以用于连接点,这可以根据压敏片700的预期用途来确定。
147.与图1至图3的实施方式类似,片700也可以以类似的方式形成模块化系统的一部分。具体地,阳式片可以在右手侧具有第二电连接区域510a至510d,并且阴式片(当连接至阳式片时)也可以在左手侧具有第二电连接区域510a至510d。以这种方式,阳式片的第二电连接区域510a至510d直接电连接至阴式片的第二电连接区域510a至510d或经由如前所述的传导带材电连接至阴式片的第二电连接区域510a至510d。同样地,阳式片的第一电连接区域508a至508e可以连接至阴式片的第一电连接区域508a至508e。这确保了不同片的电连接区域的对齐。
148.因此,压敏片700可以以与压敏片300类似的方式使用,具有能够确定单个片内不同传感器上的压力/力位置以及大小的额外益处。
149.图8至图10示出了由两个片半体形成的压敏片的第三实施方式。
150.第三实施方式的压敏片1000由图8所示的第一半体800和图9所示的第二半体900构成。压敏片1000是压敏片700的变体。
151.第一半体800和第二半体900与第一半体500和第二半体600几乎相同,并且以相同
的方式分层。在第一半体800与第一半体500之间的唯一区别是第一电连接区域和第二电连接区域的特定布置,而在第二半体900与第二半体600之间的唯一区别是接片区域的位置。代替仅第一电连接区域508a至508e直接电连接至基底102上的第一电极区域504a至504h(如在第一半体500中),第一电连接区域808a至808f和第二电连接区域810a至810e两者中的至少一些直接电连接至基底102上的第一电极区域804a至804j。
152.如图8所示,例如,第一电连接区域808b与第一电极区域804b和804c两者相关联。与第一电极区域804c的关联是经由通过基底102上的传导轨道的直接电连接。然而,与第一电极区域804b的关联是经由第一电连接区域808b或该第一电连接区域的接片812与(直接电连接至第二基底202的第二电极区域904b的)接片908和压敏墨料906b的相互作用。类似地,第二电连接区域810a经由通过基底102上的传导轨道的直接电连接与第一电极区域804b相关联,并且第二电连接区域810a经由第二电连接区域810a或该第二电连接区域的接片812的相互作用与第一电极区域804a相关联,接片908直接电连接至第二基底202的第二电极区域904a和压敏墨料906a。如图8和图9所示,这个概念沿片的长度延伸。图10示出了由第一半体800和第二半体900形成的压敏片1000。
153.片1000也可以以与片700相同的方式形成模块化系统的一部分。具体地,阳式片可以在右手侧具有第二电连接区域810a至810e,并且阴式片也可以在左手侧具有第二电连接区域810a至810e。以这种方式,阳式片的第二电连接区域810a至810e直接或经由如前所述的传导带材电连接至阴式片的第二电连接区域810a至810e。同样地,阳式片的第一电连接区域808a至808f可以连接至阴式片的第一电连接区域808a至808f。
154.压敏片1000是压敏片700的替代布置,并且因此也可以用于检测单个片内的不同传感器上的力/压力位置以及大小。
155.图11和图12示出了由两个片半体形成的压敏片的第四实施方式。
156.第四实施方式的压敏片1250由第一半体1100和第二半体1200组成,均在图11中示出。压敏片1250是压敏片300的变体。
157.压敏片1250的每一半的结构和分层与压敏片300的结构和分层基本相同,但具有一些差异。不同于第一半体100,第一半体1100不具有第二电连接区域110。相反,第二电连接区域110位于第二半体1200上。与第二半体200不同,除了具有电连接区域110之外,第二半体1200不具有第二接片区域208。
158.如图11中可见,第一半体1100的第一电连接区域108直接电连接至第一电极区域104,例如通过与第一电极区域104和第一连接区域108在同一层上的一个或更多个轨道线直接电连接至第一电极区域104,一个或更多个轨道线在第一连接区域108与第一电极区域104之间延伸。这与第一半体100相同。
159.还如图11中可见,第二电连接区域110直接电连接至第二电极区域204,例如通过与第二电极区域204和第二连接区域110在同一层上的一个或更多个轨道线直接电连接至第二电极区域204,一个或更多个轨道线在第二连接区域110与第二电极区域204之间延伸。
160.图12示出了压敏片300和压敏片1250之间的另一重要区别。在压敏片300中,为了确保第一电连接区域108和第二电连接区域110被暴露,第二基底202的形状与第一基底102的形状不同。如此,压敏片300的第二基底202在x方向上可以比第一基底102窄,使得第二基底202位于第一电连接区域108与第二电连接区域110之间。然而,对于压敏片1300而言,这
不一定是这种情况。相反,两个半体1100和1200位于彼此顶部,使得基底102和202不对齐。
161.如图12所示,两个半体1100和1200的布置使得第一电连接区域108被暴露且不被第二基底202覆盖,并且第二电连接区域110被暴露且不被第一基底102覆盖。然而,电极区域104和204仍然可以在彼此的顶部上直接对齐(其中在电极区域104和204之间具有一个或更多个其他层,如先前关于压敏片300所描述的)。为了实现这一点,基底102和202在x方向上彼此横向偏移,使得第一电连接区域108沿着第一基底102的延伸至第二基底202的对应边缘之外的边缘被定位,并且第二电连接区域110沿着第二基底204的延伸至第一基底102的对应边缘之外的边缘被定位。
162.可以看出,压敏片1250特别地适合形成压敏片1250的模块化系统的一部分。具体地,对于压敏片1250的阳式变体和阴式变体没有要求。参见图12,可以看出第一电连接区域108面向一个方向(即,“向上”)暴露并从页面向外暴露,而第二电连接区域110面向相反方向(即,“向下”)暴露并进入页面。为了形成模块化系统,一个压敏片1250可以紧挨着另一个压敏片1250放置,使得一个片的第二电连接区域110与另一片的第一电连接区域108电接触。以这种方式,模块化系统可以由任意数量的图12的压敏片1250形成。
163.以与上面关于压敏片300的阳式变体和阴式变体所描述的相同方式,可以根据需要应用粘合剂以将压敏片1250粘附至物体上。附加地,可以在一个片的第一电连接区域108与另一片的第二电连接区域110之间应用导电粘合剂。
164.图13至图15示出了由两个片半体形成的压敏片的第五实施方式。
165.如图15所示,第五实施方式的压敏片1500由图13所示的第一半体1300和图14所示的第二半体1400构成。
166.压敏片1500的分层结构也类似于压敏片700或1000。值得注意的是,第一半体1300包括网格图案的第一电极区域104a至104i的阵列,而第二半体1400包括对应的第二电极区域204a至204i的阵列。尽管在本实施方式中将描述3
×
3网格阵列,但是可以使用任何阵列结构。例如,可以使用2x2、2x3等或任何其他阵列结构。
167.对应的压敏墨料层106a至106i被设置在第一电极区域104a至104i上,而对应的压敏墨料层206a至206i被设置在第二电极区域204a至204i上。任何附加层,并且不管任何层是否为可选的,都与压敏片300、700或1000的相同。
168.在第一半体1300中,集线器区域1320设置在第一半体1300的一个边缘处。集线器区域1320包括第一电连接区域1308和第二电连接区域1310。
169.第一电连接区域1308提供多个电连接点,每个电连接点对应于第一电极区域104a至104i中的一个区域。因此第一电连接区域1308经由从电连接区域1308延伸至每个第一电极区域104a至104i的对应导电轨道来电连接至第一电极区域104a至104i中的每个电极区域。
170.如将变得清楚的,第二电连接区域1310提供到多个第二电极区域206a至206i的单个电连接点。为了实现这一点,第二电连接区域1310电连接至设置在第一基底102上的第一接片区域1312。这种电连接可以是经由在第二电连接区域1310与第一接片区域1312之间延伸的传导轨道。
171.在第二半体1400中,第二接片区域1408位于基底202上并且被定位为使得当第一半体1300和第二半体1400被放置在一起以形成压敏片1500时,第二接片区域1408与第一接
片区域1312电接触。第二接片区域1408经由一个或更多个传导轨道直接电连接至所有第二电极204a至204i。如图14所示,传导轨道从第二接片区域1408延伸穿过或延伸至所有第二电极区域204a至204i,形成侧面“e”形。然而,传导轨道可以采用将第二电极区域204a至204i电连接至第二接片区域1408的任何形状。以这种方式,第二接片区域1408向所有第二电极区域204a至204i提供单个连接点。类似地,当第二接片区域1408电连接至第一接片区域1312时,集线器区域1320的第二电连接区域1310提供单个电连接点,该电连接点提供到所有第二电极区域204a至204i的电连接。
172.因此可以看出,集线器区域1320分别经由第二电连接区域和第一电连接区域向多个第二电极区域206a至206i提供单个电连接点,并且向多个第一电极区域104a至104i提供多个电连接点。有利地,因此所有电连接点位于同一基底上,即,在这种情况下为第一基底102。
173.集线器区域1320提供用于将压敏片1500并入电路中的电路端子,以检测应用到片的压力/力,诸如先前针对其他实施方式所描述的。第二电连接区域1310提供一个电路端子,第一电连接区域1308的一个或更多个电连接点提供另一电路端子。如本领域技术人员将理解的,由于第二电连接区域1310提供到所有第二电极204a至204i的电连接,第一连接区域1308的一个或更多个特定电连接点可以被选择作为另一电路端子,这取决于需要激活压敏片1500的特定区域。
174.压敏片1500也可以形成压敏片1500的模块化系统的一部分。这可以通过将片的边缘与第一电极之间的距离选择为各个第一电极区域之间的距离的一半来实现。例如,参见图15,在x方向上相邻的第一电极区域之间的距离可以是5mm。位于压敏片1500(也是基底102的边缘)的最右边缘(b)附近的最右第一电极区域(a)与压敏片1500的最右边缘(b)之间的距离可以是2.5mm。那么,位于不同压敏片1500的最左边缘附近的最左侧第一电极区域与不同压敏片1500的最左边缘之间的距离也可以是2.5mm。这样,当两个压敏片1500并排放置时,在x方向上第一电极区域之间的距离是均匀的。
175.这个原理可以延伸至y方向,并且实际上所有的第一电极可以均匀地分开5mm的距离,并且在第一电极区域与压敏片1500的一个以上边缘之间可以有2.5mm的均匀周长。这允许更大的模块化,因为多个压敏片1500可以以不同的配置彼此相邻放置,同时在多个片上的第一电极区域之间保持5mm的距离。
176.当然,5mm和2.5mm的值仅为示例,并且可以根据特定的实现方式使用任意距离。
177.压敏片1500的益处之一是可以将增加数量的传感器结合到单个片中。增大的片1500的表面积有利于片1500与表面的接合。片1500适用于期望永久、半永久或增加强度接合的应用,例如长期使用,或期望临时接合的应用。例如,接合强度可以使得片1500从物体容易地附接和分离(并且可能地,重新附接)。
178.作为示例使用,片1500可以应用于机器部件,以用于监测这些部件在从制造地点到组装地点的运输期间的损坏。这种部件可以是飞机部件,并且对损坏的监测有助于在组装位置处检测这些部件的适用性(即,过度损坏),而不必需要人工检查,从而大大简化了质量控制过程。因此,在质量控制过程中节省了时间和成本。
179.作为另一示例使用,片1500可以应用在飞机机翼、直升机叶片或其他航空部件的前边缘周围,以监测在使用或运输期间对这种部件的损坏。片1500特别适合这种用途,因为
它具有灵活性和传感器阵列,因此可以在前边缘周围和前边缘上提供力检测。
180.单个或多个片1500可以设置在较大片上,每个片1500可以经由剥离从较大片上移除。例如,可以在单个较大片上提供可单独剥离片1500的列和/或行。因此,将片1500粘附至较大片的粘合剂可以具有允许这种剥离的接合强度。
181.图16至图19示出了由两个片半体形成的压敏片的第六实施方式。
182.如图18所示,第六实施方式的压敏片1800由图16所示的第一半体1600和图17所示的第二半体1700构成。
183.压敏片1800的每一半的结构和分层与压敏片300的结构和分层基本相同,但具有一些差异。与第一半体100不同,第一半体1600是矩形或正方形的,并且包括两个第一电连接区域108和两个第二电连接区域110。基底102虽然存在,但从图16中省略。第一半体1600包括四个边缘。第一电连接区域108中的一个电连接区域沿顶部边缘延伸,并且第一电连接区域108中的一个电连接区域沿右边缘延伸。对于压敏片1300,这些第一电连接区域108直接电连接至第一电极104。第二电连接区域110中的一个电连接区域沿左边缘延伸,并且第二电连接区域110中的一个电连接区域沿底部边缘延伸。
184.与第二半体200不同,第二半体1700也是矩形或正方形的,并且包括位于左侧和底部边缘的接片区域208。基底202虽然存在,但从图17中省略。第二接片区域208各自在朝向第一半体1600的第二电连接区域110的对应位置的方向上延伸。在该示例中,第二接片区域208中的一个接片区域朝向底部边缘延伸并且第二接片区域208中的另一接片区域朝向左边缘延伸。
185.与第二半体200一样,第二半体1700的第二基底202(以及因此第二电极204)小于第一半体1600的第一基底102。这允许第二半体1700位于第一半体1600的顶部并且在第一电连接区域108和第二电连接区域110内。如图18中可见,第二半体1700不覆盖第一电连接区域108或第二电连接区域110中的任何一个。因此这些区域被暴露。
186.因此,该实施方式特别适用于模块化系统。参见图19,可以看出多个压敏片1800可以并排放置以形成压敏片1800的模块化系统。这以与图4中所示类似的方式实现,并且实际上在此也可以使用与该图相关描述的附加层和粘合剂。如图19中可见,使用压敏片1800的模块化系统的灵活性非常高,片可以根据需要而像瓷砖一样容易地放置以形成压敏片1800的马赛克。
187.图20至图22示出了压敏片1800的替代布置。如图20所示,第一半体1600可以具有沿着一个边缘延伸的单个第一电连接区域108,并且第二半体1700可以具有沿着不同边缘延伸的单个第二电连接区域110。在图20的情况下,边缘是矩形或正方形片的相反边缘,但是可以选择其他边缘。
188.在图21中每个相应的电连接区域108、110到相应的电极区域104、200的直接电连接被示为单个轨道,但是可以存在将每个电连接区域连接至该电连接区域的相应电极区域的多个轨道。例如,这可以在图21中看到,该图21示出了将每个电连接区域连接至该电连接区域的相应电极区域的两条轨道。
189.可替代地,每个电连接区域108、110本身可以由多于一个子区域形成,每个子区域具有该子区域自己的轨道,该轨道将子区域直接连接至电极区域。这在例如图22中示出,该图22示出了第一电连接子区域108a和108b,以及第二电连接子区域110a和110b。每个子区
域108a和108b经由单个传导轨道电连接至第一电极区域104,并且每个子区域110a和110b经由单个传导轨道电连接至第二电极区域204。尽管示出了单个轨道,但每个子区域可能有多个轨道。
190.通过经由轨道或其他方式提供从单个电极区域到相应电连接区域的多个连接,可以测量电阻差,从而提供在单对电极区域104、204内(即,在单个传感器内)确定力的位置以及可选的力形状的可能性。例如,图22的布置可以被用作4路导线系统的一部分,其中每个子区域108a、108b、110a、110b连接至分析系统以测量跨电极区域104、204的电阻差,如本领域技术人员将理解的那样。实际上,这种系统也可以与图21的布置一起使用,或者实际上具有多个电连接至单个电极的任何布置一起使用。
191.图23至图25示出了压敏片的另一种布置,该压敏片特别适合作为这种4路导线系统的一部分。图25所示的压敏片2500由第一半体2300(图23)和第二半体2400(图24)形成。第一半体2300包括具有两个第一电连接区域2308的第一基底,每个第一电连接区域2308沿第一半体2300的相反边缘定位。在两个第一电连接区域2308之间并与两个第一电连接区域2308叠置的是压敏墨料层2306。第一半体2300还包括与第一电连接区域2308电分离的多个接片区域2312。接片区域2312可以位于第一半体100的拐角区域,但是可以使用其他区域。
192.第二半体2400包括具有两个第二电连接区域2410的第二基底,每个第二电连接区域2410沿第二半体2400的相反边缘定位。重要的是,每个第二电连接区域2410所在的边缘不同于每个第一电连接区域2308所在的边缘。例如,比较图23和图24,可以看出第一电连接区域2308沿着片2500的相反侧边缘定位,并且第二电连接区域2410沿着片2500的相反的顶部和底部边缘定位。
193.与第一半体2300非常相似,第二半体2400也包括在两个第二电连接区域2410之间并与两个第二电连接区域2410叠置的压敏墨料层2406。现在看图25,在组装的片2500中,第二电连接区域2410与接片区域2310叠置,使得片2500的所有电连接端子都位于第一半体上。换言之,片2500的所有电连接端子位于同一基底上。如前所述,这有助于将片2500连接至其他电路元件。
194.如图25所示,两个接片区域2310的位置,被称为“顶部”接片区域,可以与对应的顶部第二电连接区域2410的位置相对应,使得当片2500被组装时,顶部第二电连接区域2410电连接至顶部接片区域中的至少一个。类似地,不同的两个接片区域2310的位置,被称为“底部”接片区域,可以与对应的底部第二电连接区域2410的位置相对应,使得当片2500被组装时,底部第二电连接区域2410电连接至顶部接片区域中的至少一个。
195.第一半体2300可以通过首先将接片区域2310和第一电连接区域2308应用到第一基底以及然后应用压阻层2306来构造。可选地,碳传导层可以恰好在压阻层2306之前应用,使得碳传导层位于第一电连接区域2308与压阻层2306之间。碳传导层可以具有与压阻层2306基本上相同的形状,使得该碳传导层也与第一电连接区域2308叠置。有利地,碳传导层是导电的,并且由于压阻墨料的限制,允许通过增大压阻层2306的面积来增大片2500的尺寸。
196.第二半体2400可以通过首先将第二电连接区域2410应用到第二基底以及然后应用压阻层2406来构造。可选地,出于与上述第一半体2300相同的原因,碳传导层也可以被包括在压阻层2406与第二电连接区域2410之间。
197.如前所述,压阻层可以由压阻墨料形成,并且这种墨料可以在x方向和y方向上是导电的。可选地,这种墨料也可以在z方向上是导电的。
198.由于片2500的这种布置,片2500可以被用作4路导线系统的一部分,其中4个不同的子区域连接至分析系统,用于测量跨压阻层2306、2406的电阻差,如本领域技术人员将理解的那样。作为示例,图25中示出被标记为1、2、3和4的子区域可以用于4路导线系统。换言之,第一电连接区域和第二电连接区域中的每个电连接区域,或者该电连接区域的对应接片区域,被用作4路导线系统的电路端子之一。
199.图26示出了图13的压敏片1300或图18的压敏片1800的替代布置。在图26中,多传感器片2600被示出具有基部基底2602,在基部基底上示出了四个压敏片2604a至2604d。如在片1800中,代替第一电连接区域和第二电连接区域沿着片的边缘定位,或如在片1300中,在片的边缘处的集线器区域处,每个片的第一电连接区域和第二电连接区域终止于位于基部基底2602处的中点或中心区域处的多连接集线器区域2606中。从图23可以看出,每个压敏片2604a至2604d具有该压敏片自己的第一连接区域和第二电连接区域,这些连接区域从每个片的电极区域延伸至多连接集线器区域2606。换言之,每个片2604a至2604d可以包括直接电连接至第一电极区域的第一电连接区域,以及直接电连接至第二电极区域的第二电连接区域。在第一电极区域与第二电极区域之间是压阻墨料层,如之前关于其他实施方式所描述的。
200.图26的片2600可以包括两个基底,与许多其他实施方式一样。第一半体包括具有在第一半体上的第一电极区域和第一电连接区域的第一基底,并且第二半体包括具有在第二半体上的第二电极和第二电连接区域的第二基底。在半体中的一者或两者上,包括压阻墨料层以在片2600处于组装状态时至少覆盖第一电极和第二电极的整个区域(如图26所示),使得压阻墨料层位于第一电极区域与第二电极区域之间。重要的是,在片2600中,第一电连接区域在第一位置从第一电极区域延伸,并且第二电连接区域在不同的第二位置处从第二电极区域延伸。以这种方式,当片2600被组装时,第一电连接区域和第二电连接区域不叠置并导致电短路。
201.可替代地,片2600可以仅包括具有片上的所有层的一个基底,例如,单个基底可以具有作为第一层的第一电极区域和第一电连接区域、作为第二层的一个或多个压阻墨料层、以及作为第三层的第二电极区域和第二电连接区域。如前所述,可以在基底的任一侧使用保护层。
202.这种布置特别适合于提供独立的(self-contained)、集成的多传感器片2600,其中处理数据的系统也位于基部基底2602上。由于所有连接区域(即,电路端子)终止于片的中心点处的集线器区域2606,因此处理器和其他部件可以方便地连接至多连接区域2606处的所有压敏片2604a至2604d。因此,例如,中心区域2606可以包括处理器和电源。
203.尽管四个压敏片2604a至2604d中的每个片的分层可以与压敏片1800的分层相同,但是基部基底2602可以充当每个片的第一基底102的角色。因此,每个压敏片2604a至2604d可以共享作为第一基底的基部基底2602。
204.尽管示出了四个压敏片2604a至2604d,但是任意多个压敏片可以存在于多传感器片2600中,并且多连接区域2606可以位于片2600的除了中心点之外的不同区域。
205.在上述所有实施方式中,每个第一电极区域在z方向上至少部分位于第二电极区
域上方。这意味着,对于这些实施方式,可以使用任何压敏墨料,只要该压敏墨料在z方向上是传导的。
206.然而,可以使用在其他方向(诸如x方向和/或y方向)上也传导或代替传导的其他墨料。这种墨料可以被称为“横向传导”,因为它们在它们的平面上导电。这种墨料已在前面描述过。
207.使用横向传导墨料意味着在z方向上第一电极区域不必在第二电极区域上方。相反,第一电极区域和第二电极区域可以在x方向或y方向上间隔开,横向传导墨料提供在第一电极区域与第二电极区域之间的电桥。通过在压敏片300的示例中使用这种压敏墨料,将不需要在第二基底202上印刷任何层。相反,所有层都可以仅如下所述印刷在第一基底102上。
208.例如,第一半体100可以包括第一电连接区域108和第二电连接区域110、以及第一电极区域104和第二电极区域204。第一电极区域104与第一电连接区域108直接电连接,并且第二电极区域204与第二电连接区域110直接电连接。在该示例中,第一电极区域104和第二电极区域204横向间隔开,使得它们不叠置。因此,横向传导压敏墨料层106可以被布置成与第一电极区域104和第二电极区域204两者叠置,使得当力被施加时,层106的横向传导性允许电极区域用于检测层106中的电阻变化。因此该示例中的第二半体200可以完全不存在,或者可以仅提供作为第二基底202而没有其他元件的保护层。在该示例中,可以改变第一半体100上的层的顺序。例如,可以首先将压敏墨料层106应用到基底102上,以及然后可以将包括电连接区域、电极区域和轨道的层应用在压敏墨料层106的顶部上。
209.然而可替代地,第二半体200可以替代地或附加地仅包括压敏墨料层106和第二基底202,因为电极区域都设置在第一基底202上。
210.一些横向传导墨料是仅通过压力点传导的,并且提供在压力和/或力被施加的面积内的电桥的机会。在这种情况下,如果压力/力面积的大小不足以提供在第一电极区域与第二电极区域之间的电桥,则可以在电极区域之间采用叉指设计或该叉指设计的变体,和/或传导力致动器可以被引入以提供在第一电极区域与第二电极区域之间的电桥。可以使用任何传导力致动器材料,包括向传导墨料施加压力的物体,或者,如果传导,将带材粘附至物体表面,或者,可以是传导的和/或可选地具有传导条材的胶带,所述传导条材可以应用于粘合剂或单个基底。附加地,如果电极和轨道要与传导表面接触,则优选在第一基底上使用介电层。
211.在任何上述实施方式中,电连接区域可以与电极区域相邻并且等于、大于或小于与电连接区域相邻的电极区域的边缘的长度。此外,电连接区域可以延伸超出电极区域到相邻的电极区域,如已经在片700中描述,例如,该片700示出了电极连接区域沿着两个电极区域的长度延伸并超过两个电极区域的长度。在任何上述实施方式中,从其他电路元件到第一电连接区域和/或第二电连接区域的电连接(即,到压阻片的电路端子的电连接)可以是经由任何类型的电缆。例如,这可以是扁平挠性电缆,如前所述。替代地或附加地,连接片可以用于将远程系统连接至任何前述的压阻片。连接片可以包括具有在连接片上的传导轨道的基底。传导轨道被布置成使得,当连接片的端部区域与第一电连接区域和/或第二电连接区域接触时,在连接片的传导轨道与压阻片的电路端子的至少一个之间形成电连接。因此负责处理检测到的压阻片的电阻变化的远程系统可以连接至连接片的相反端部区域,以
便提供压阻片与远程系统之间的电连接。尽管已经描述了连接片的端部区域,但是沿着连接片的任何两个离散点可以被用于将压阻片连接至远程系统。
212.与本文所述的压阻片非常相似,连接片的基底可以是挠性的并且传导轨道可以被印刷在基底上。可替代地,传导轨道可以使用粘合剂而被粘附至连接片。导电粘合剂可以备用在连接片的传导轨道与压阻片的一个或更多个电路端子之间以将两者粘合在一起,并提供安全的电连接。可以使用如前所述的任何导电粘合剂。
213.作为替代方案,连接片可以是压阻片本身的延伸并且与压阻片本身一体,从而提供用于将一个或更多个电路端子延伸远离压阻片的传感器的“尾部”。
214.尽管已经将各种片、基底、电极区域和压敏墨料层描述为基本上是矩形或正方形的,但是在任何上述实施方式中可以适当地使用任何形状。例如,电极区域可以是圆形或多边形的,并且可以具有辐射式的边缘。如将理解的,本文所述的特定形状仅用于说明目的,并且可以根据所讨论的片的特定用途使用许多不同的形状。
215.任何上述实施方式的多个压阻片可以设置在更大的阵列片上并且是可剥离的,使得单独的压阻片可以被从阵列片移除并根据需要使用。每个压阻片可以被印刷到阵列片上,粘合剂是以允许通过剥离去除每个压阻片的方式来选择的。正方形或矩形的压阻片由于易于放置和空间效率而特别适合布置在阵列片上。
216.阵列片可以将压阻片布置成行和列,并且行和列的力检测特性可以是异质的。例如,第一列的每个压阻片可以被布置成检测第一力范围,并且第二列的每个压阻片可以被布置成检测与第一力范围不同的第二力范围。当然,可以使用任何布置,使得阵列片提供被布置成检测多个不同力范围的多个压阻片。
217.作为前述压阻片的保护层的替代或附加,可以在压阻片的顶部上放置第二物体以将片夹在两个物体之间。这可以涉及将粘合剂添加到压阻片的顶部表面以将第二物体粘附至压阻片。
218.尽管所有上述实施方式都描述了压敏片,其中至少将传导轨道或压敏墨料层应用到基底上,但也可以将这些层中的一层或两层直接应用到物体。例如,形成具有与压敏片300相同功能的压敏片的方法可以包括将第一半体100直接形成在物体上而不是形成在第一基底102上。例如,该方法包括形成第一层,该第一层提供:第一电极区域104、第一连接区域108、在第一电极区域104与第一连接区域108之间的一个或更多个传导轨道、第二连接区域110,以及可选地,在物体上的接片区域112。该方法进一步包括在第一电极区域104的顶部上形成提供压阻墨料层106的第二层。在这种情况下,物体是将被施加力的物体。
219.然后在第二半体200上形成的层的顶部上,可以将第二半体200粘附至物体,以在没有第一基底102的情况下产生压敏片300的等效物。简而言之,在任何上述实施方式中,第一半体100、500、800、1100、1300、1600可以被直接印刷到物体上而无需任何第一基底。因此,压敏片被直接形成在物体上。
220.相反,不是在物体上形成第一半体(没有第一基底),任何上述实施方式的第二半体可以被直接印刷到物体上而不需要任何第二基底。然后在第二半体的层的顶部上,可以将对应的第一半体粘附至物体。
221.在具有横向传导墨料的压敏片的情况下,并且因此第一电极104和第二电极204被间隔开,压敏片的所有元件可以被直接形成在物体上。例如,一种形成压敏片的方法可以包
括形成第一层,该第一层提供:第一电极区域104、第一电连接区域108、在第一电极区域104与第一连接区域108之间的一个或更多个传导轨道、第二电极区域204、在第二电极区域204与第二连接区域110之间的一个或更多个传导轨道,第二电极区域204与第一电极区域104横向地间隔开。然后,该方法通过形成第二层而继续,该第二层提供与第一电极104和第二电极204两者叠置的横向传导压敏墨料层106。然而,第一层和第二层的顺序可以被颠倒。换言之,第一层或第二层可以是被直接施加于物体的层。
222.如前所述,当力被施加时,层106的横向传导性允许电极区域用于检测层106中的电阻变化。然后可以任选地将第二基底202应用在所形成的层的顶部以提供保护层。
223.在这些方法中,第一半体或第二半体的任何元件和所有元件都可以直接应用到物体上,而无需相应的第一或第二基底。
224.如前所述,提供电极区域、轨道和电连接区域的层可以是可印刷的传导墨料,诸如银或任何其他前文所述的墨料。压敏墨料层也可以是如前所述的可印刷墨料。
225.在直接应用层的物体是非传导物体的情况下,则可以如前所述的应用这些层。然而,在物体是导电的,诸如金属物体的情况下,存在多种选项。一种选项是在应用任何其他层之前应用绝缘层。绝缘层在物体的顶部创建非传导的面积,确保没有电短路。可替代地,物体本身可以提供电极区域、轨道和电连接区域的功能,并且绝缘层可以被应用为第一步以标出这些区域的边界。可替代地,过程可以被应用以从物体上去除传导材料来标出边界,诸如通过激光烧蚀。然后,压阻层106可以被应用以覆盖物体的被标记为电极区域、连接区域和轨道的区域。
226.必要时,可以对任何片提供防水层和/或气密封层。示例包括焊接、声波(sonic)和/或热密封。层压过程可以包括排空(evacuation)以去除空气。
227.在任何所描述的实施方式中,任何处理器或所有处理器、电源或其他电路元件可以与压敏片成一体。该电路系统可以包括用于将数据从压敏片发送到远程设备的无线通信元件。为了降低复杂性,这种无线通信元件可以被动地通信,诸如经由通过使用嵌入式天线的rfid来被动地通信。
228.此外,压敏片可以包括温度和/或湿度传感器。还可以包括运动传感器,诸如陀螺仪和/或加速度计,它们也可以与压敏片成一体。
229.在包括多个传感器的任何描述的实施方式中,传感器可以单独地连接,或者可以与其他传感器串联或并联。多个传感器的精确连接基于预期用途来确定。
230.在任何所描述的实施方式中,可以使用压阻膏(paste)代替压阻墨料。
231.本文所述的任何压敏片都可以用作系统的一部分,在该系统中片的一些元件在一个物体上,而片的某些其他元件在不同的物体上。作为这样的两个物体,当物体上的对应元件物理接触时,共同形成压敏片。例如,第一物体可以具有第一区域,该第一区域包括从由以下各项组成的组中选择的第一多个元件:第一电连接区域、第一电极区域、第二电连接区域、第二电极区域、压敏层。然后,第二物体可以具有第二区域,该第二区域包括从同一组中选择的第二多个元件,该第二多个元件不同于第一多个元件,使得它们一起形成压敏片。在本示例中,当第一区域撞击(impact)第二区域时,压敏片在该时刻有效地形成并且可以用于记录撞击力。该系统的示例用途可以在制造设施中,在该制造设施中第一区域位于正在制造的物体上,而第二区域位于制造机械上。因此,可以专门监控任何环境中对应物体之间
的碰撞区域。
232.这些片成为模块化系统的一部分的能力允许提供基于片的数据源和使用这种数据的多种选项。数据可以从单独长度的带材/片或离散片中提取,或者,可替代地作为来自模块化带材或片布置的组合的单个数据源。上述不同实施方式的所述片和带材也可以被组合和连接在一起。
233.从单个带材/片或带材/片的模块化组合捕获的数据可以包括阻力、阻力变化、力、力警报(开/关切换)、位置、时间、日期、持续时间和在采样率和力范围方面具有高度特异性的时间段内捕获的力曲线。例如,电阻测量值也可以被转换为压力、应变、张力和/或重量数据。取决于所使用的片和需要,可以在每个片的基部上,或者在每传感器或传感器组的基部上,收集和/或存储数据。这些数据元素可以单独使用或一起使用,并且也可以与其他传感器和外部数据源组合使用,以创建新类型的派生数据。这些派生数据可以直接在数字数据捕获(pcb)的第一点处获得,或者可以使用其他数字设备获得。这种数字设备可以使用有线连接或使用其他形式的数据通信方法(例如,ble或wi-fi)连接,以访问各种数据源,诸如服务器或云托管数据库、开放数据和第三方api以及其他类型的数据交换协议。可以提供一种系统,该系统包括一个或更多个先前描述的压敏片,该系统被布置成:接收指示压敏片的电阻变化的数据;并且基于压敏片的电阻变化来确定施加到物体的力的值。然后可以将力的该值输出到例如显示设备。
234.这些布置使带材/片传感器能够实现大量数据分析输出,这些输出可以通过机器学习、神经网络和相关ai算法进行补充,以提供关键的力数据来支持消费者和工业应用的范围。因此,可以创建新的数据点并以现有技术以前无法实现的方式收集数据,主要是因为所描述的压敏片提供了使几乎任何表面适应力/压力检测的可能性,允许目前不能被视为数据采集点的表面成为数据采集点。
235.上述任何压敏片或模块化系统的各种功能可以通过计算机程序产品来实现。驻留在存储器上、捕获数据的软件就是这种计算机程序产品的示例。计算机程序产品可以包括被布置成指示计算机或处理器执行上述功能的计算机代码。用于执行这种功能的计算机程序和/或代码可以被提供给计算机可读介质或计算机程序产品上的装置(诸如计算机或处理器)。计算机可读介质可以是暂态的或非暂态的。计算机可读介质可以是例如电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外线的或者半导体的系统,或者用于数据传输的传播介质,例如用于通过互联网下载代码。可替代地,计算机可读介质可以采取物理计算机可读介质的形式,诸如半导体或固态存储器、磁带、可移动计算机软磁盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬磁盘和光盘(诸如cd-rom、cd-r/w或dvd)。
236.可以根据这种代码配置诸如计算机或压敏片/模块化系统的装置,以根据本文讨论的各种功能执行一个或更多个过程。在一种布置中,该装置包括处理器、存储器和可选的显示器。通常,这些装置连接至中央总线结构,显示器经由显示适配器连接。该系统还可以包括一个或更多个输入设备(诸如鼠标、键盘或触摸屏)和/或用于将该装置连接至其他装置或网络的通信适配器。在一种布置中,数据库驻留在计算机系统的存储器中。这种装置可以采取数据处理系统的形式。这种数据处理系统可以是分布式系统。例如,这种数据处理系统可以分布在网络上。
再多了解一些

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