用于例如鞋類制品的壓力傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種壓力傳感器，例如用于設(shè)置在鞋類制品的鞋底結(jié)構(gòu)中，用于測(cè)量由穿戴者的腳所施加的壓力。壓力傳感器包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感單元。每個(gè)單元包括第一撓性承載膜和第二撓性承載膜，第一和第二承載膜通過(guò)具有開口的間隔膜、設(shè)置在第一承載膜上的多個(gè)第一電極和設(shè)置在第二承載膜上的多個(gè)第二電極相互附接到一起，多個(gè)第一電極和多個(gè)第二電極按相互面對(duì)關(guān)系的方式設(shè)置在開口中，以便當(dāng)壓力施加到壓力傳感單元上時(shí)第一和第二電極相互接觸并且第一與第二電極之間的接觸區(qū)域隨壓力的增大而增大。第一電極是電阻性電極。多個(gè)第一電極包括第一組電極和第二組電極，第一和第二組電極設(shè)置成交錯(cuò)而在其之間限定出間隙。第一承載膜承載導(dǎo)電軌條，該導(dǎo)電軌條接觸第一電極的沿著間隙延伸的邊沿部分，每個(gè)導(dǎo)電軌條在相應(yīng)邊沿部分中限定出等勢(shì)線。在第一承載膜上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)電絕緣的套印以便覆蓋住間隙。套印至少與其中第一電極被導(dǎo)電軌條接觸的邊沿部分部分地重疊。
【專利說(shuō)明】用于例如鞋類制品的壓力傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及一種壓力傳感器，特別但不排他地用于例如鞋、長(zhǎng)靴、涼鞋等的鞋類制品。這種壓力傳感器可以用于測(cè)量穿戴者的腳施加在鞋底結(jié)構(gòu)上的壓力。

【背景技術(shù)】
[0002]文件US 2010/0063779公開了一種具有集成式傳感器系統(tǒng)的鞋。傳感器系統(tǒng)收集經(jīng)由通信端口傳輸?shù)挠糜谶M(jìn)一步用途的性能數(shù)據(jù)。所述鞋包括設(shè)置在鞋底結(jié)構(gòu)中的、用于在多個(gè)區(qū)域中測(cè)量由穿戴者的腳施加在鞋底結(jié)構(gòu)上的壓力(力)的力傳感器和配置成采集來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)的電子模塊。所述模塊配置成將數(shù)據(jù)傳送至外部設(shè)備以用于進(jìn)一步處理。在US2010/0063779中公開的實(shí)施例之一中，壓力傳感器包括四個(gè)伸長(zhǎng)的壓力傳感單元，其中每個(gè)包括第一和第二電極以及設(shè)置在電極之間以將電極連接到一起的力敏電阻材料。當(dāng)壓力施加至力敏材料時(shí)，其電阻率發(fā)生變化，并且電子模塊檢測(cè)到電阻方面產(chǎn)生的變化。呈現(xiàn)出基于體積的電阻性能的材料被用作力敏材料:當(dāng)所述材料被壓縮時(shí)，包含在其中的導(dǎo)電顆粒移攏到一起，由此形成導(dǎo)電路徑并且減小了電阻。如果必需別的電阻對(duì)壓力的特性，則必需找到一種合適的力敏材料，這可能是困難的。
[0003]技術(shù)問(wèn)題
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種壓力傳感器，其中一個(gè)或更多個(gè)壓力傳感單元具有增大的動(dòng)態(tài)范圍，即，其電阻隨壓力的增大而減小得更慢但在更寬范圍上。該目的通過(guò)一種如權(quán)利要求I中所要求的壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]所提出的壓力傳感器包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感單元。每個(gè)單元包括第一撓性承載膜和第二撓性承載膜，第一和第二承載膜通過(guò)具有開口的間隔膜、設(shè)置在第一承載膜上的多個(gè)第一電極和設(shè)置在第二承載膜上的多個(gè)第二電極相互附接到一起，多個(gè)第一電極和多個(gè)第二電極按相互面對(duì)關(guān)系的方式設(shè)置在開口中，從而當(dāng)壓力施加到壓力傳感單元上時(shí)第一和第二電極相互接觸并且第一與第二電極之間的接觸區(qū)域隨壓力的增大而增大。第一電極是電阻性電極(例如，由石墨油墨、碳墨、石墨式碳墨等制成的)。多個(gè)第一電極包括第一組電極和第二組電極，第一和第二組電極設(shè)置成交錯(cuò)而在其之間限定出間隙。第一承載膜承載導(dǎo)電軌條，該導(dǎo)電軌條接觸第一電極的沿著間隙延伸的邊沿部分，每個(gè)導(dǎo)電軌條在相應(yīng)邊沿部分中限定出等勢(shì)線。在第一承載膜上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)電絕緣的套印(overprints)以便覆蓋住間隙。該套印至少與其中第一電極被導(dǎo)電軌條接觸的邊沿部分部分地重疊(優(yōu)選完全覆蓋)。電絕緣的套印局部地防止第一與第二電極之間直接接觸并且使缺少它們處能直接接觸。根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器可能主要是(但不排他地)用于鞋類制品(特別是，例如跑步鞋、網(wǎng)球鞋等的運(yùn)動(dòng)鞋)，所述鞋類制品包括用于支撐穿戴者的腳的鞋底結(jié)構(gòu)和用于將穿戴者的腳保持在鞋底結(jié)構(gòu)上的鞋幫。在該情況中，根據(jù)本發(fā)明的壓力傳感器優(yōu)選設(shè)置在鞋底結(jié)構(gòu)中以用于測(cè)量由穿戴者的腳施加在鞋底結(jié)構(gòu)上的壓力。
[0006]上述壓力傳感單元由于在第一電極的邊沿區(qū)域中存在電絕緣套印和導(dǎo)電軌條而呈現(xiàn)出改善的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。這些層局部地增強(qiáng)了第一承載膜，由此承載膜的機(jī)械響應(yīng)轉(zhuǎn)至更高壓力(即，其在壓力下更不容易彎曲)。從而，第一與第二電極之間的接觸區(qū)域的增長(zhǎng)速度隨壓力增大而減小(在更高壓力下，接觸區(qū)域朝壓敏單元的邊沿?cái)U(kuò)展，其中至少第一承載膜由于存在導(dǎo)電軌條和套印而在壓力下更不容易屈服)。進(jìn)而，這意味著，與傳統(tǒng)的壓力傳感單元相比，第一電極與第二電極之間在更高壓力下出現(xiàn)最大的機(jī)械接觸。
[0007]優(yōu)選是，壓力傳感單元按如此方式配置(特別是通過(guò)定制電絕緣套印的形狀)，即，使介于大約0.1巴到7巴范圍的壓力轉(zhuǎn)化為電阻性電極之間的接觸區(qū)域(并因而單元的電阻)的從0% (在開啟壓力下，即在大約0.1巴處)到大約100% (在大約7巴處完全接觸)的穩(wěn)定變化。
[0008]優(yōu)選是，第二電極也是電阻性電極。備選是，它們可能是導(dǎo)電電極(例如，由銀系油墨或者導(dǎo)電碳/石墨油墨制成的)。電絕緣的套印優(yōu)選是由電絕緣(非傳導(dǎo)性)的油墨制成的。
[0009]有利地，多個(gè)第二電極包括第三組電極和第四組電極，第三和第二第四組電極設(shè)置成交錯(cuò)而在其之間限定出間隙。最優(yōu)選是，第一和第二電極是相互鏡像對(duì)稱的。
[0010]此外，第二承載膜可能承載導(dǎo)電軌條，該導(dǎo)電軌條接觸第二電極的沿著間隙延伸的邊沿部分。
[0011]第三和第四組電極當(dāng)?shù)谝缓偷诙姌O相互不接觸時(shí)可能通過(guò)高阻抗彼此分開并且當(dāng)?shù)谝缓偷诙姌O相互接觸時(shí)經(jīng)由第一電極分流(Shunted)。另外或者備選是，第一和第二組電極當(dāng)?shù)谝缓偷诙姌O相互不接觸時(shí)可能通過(guò)高阻抗相互分開并且當(dāng)?shù)谝缓偷诙姌O相互接觸時(shí)經(jīng)由第二電極分流。
[0012]優(yōu)選是，設(shè)置在鞋類制品的鞋底結(jié)構(gòu)中的壓力傳感器的一個(gè)或更多個(gè)傳感器單元位于當(dāng)鞋類的穿戴者站著不動(dòng)、步行或者跑動(dòng)時(shí)期望經(jīng)受壓力峰值的區(qū)域中。有利地，一個(gè)或多個(gè)傳感器單元中的每個(gè)優(yōu)選位于相應(yīng)于從跟骨、第一跖骨的頭部、第四或第五跖骨的頭部、第二或第三跖骨的頭部和第一趾骨的頭部中選出的穿戴者的腳部的骨頭或骨頭的一部分的區(qū)域中。技術(shù)人員將意識(shí)到，當(dāng)穿戴者站立不動(dòng)時(shí)壓力的最大值一般位于跟骨下面、位于第四和/或第五跖骨的頭部下面和位于第一趾骨的頭部下面；當(dāng)穿戴者散步時(shí)，壓力的最大值通常在跟骨下面，在第二和/或第三跖骨的頭部下面和在第一趾骨的頭部下面。
[0013]壓力傳感單元可能具有不同形狀。例如，壓力傳感單元中的每個(gè)可能是卵形、橢圓形或者具有圓角的矩形。
[0014]為了均衡化開口內(nèi)部的氣體壓力，每個(gè)壓力傳感單元有利地包括通風(fēng)孔。通風(fēng)孔可以與壓力傳感器外部(例如，大氣)流體連通或者可能與壓力傳感器內(nèi)部的氣體(例如，空氣)貯存器流體連通。所述氣體貯存器可能例如是第一與第二承載膜之間的空穴。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，壓力傳感器包括例如由乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)制成的、優(yōu)選借助于粘合劑固定到第一或者第二承載膜上的泡沫橡膠支撐件。
[0016]如技術(shù)人員將意識(shí)到的，壓力傳感器可能設(shè)置在鞋類物品的鞋底結(jié)構(gòu)的不同部分中。例如，壓力傳感器可能設(shè)置在內(nèi)底上或者其中。備選是，壓力傳感器可能設(shè)置在中底上、其中或者下面。
[0017]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于鞋類制品的壓力傳感器，其包括撓性的多層膜結(jié)構(gòu)，其中所述壓力傳感器還包括用于電子控制模塊的槽形接受器，所述接受器在其內(nèi)部包括用于使壓力傳感器與電子控制模塊接合的多個(gè)連接插腳。優(yōu)選是，所述槽形接受器是由例如PET或者環(huán)氧樹脂的塑料材料制成的。
[0018]接受器優(yōu)選設(shè)置在撓性多層膜結(jié)構(gòu)中所提供的開口中。接受器可能包括底部部分和頂部部分，底部部分和頂部部分相互組裝到一起，以便在相互之間擠壓多層膜結(jié)構(gòu)中的開口的邊沿并且從而將多層膜結(jié)構(gòu)固定到接受器上。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]現(xiàn)在將參照附圖、舉例來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選、非限制性實(shí)施例，其中:
[0020]圖1是裝備有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的壓力傳感器的運(yùn)動(dòng)鞋的鞋底結(jié)構(gòu)的縱向截面圖；
[0021]圖2是圖1的運(yùn)動(dòng)鞋的壓力傳感器的頂視圖；
[0022]圖3是圖2的壓力傳感器的壓力傳感單元中的一個(gè)的分解圖；
[0023]圖4是圖3的B-B平面的示意性截面圖；
[0024]圖5是圖解在沒(méi)有電絕緣套印的情況下和具有這種套印的情況下壓力傳感單元的電反應(yīng)中的差異的圖形；
[0025]圖6是圖2中所示的壓力傳感器的電路的方框圖；
[0026]圖7是用于圖2的壓力傳感器的備選電路的示意性方框圖；
[0027]圖8是用于圖2的壓力傳感器的另一備選電路的示意性方框圖；
[0028]圖9是圖3的壓力傳感單元的一變型的分解圖；
[0029]圖10是如圖3或9中所示的壓力傳感單元的電極之間的接觸區(qū)域隨壓力增長(zhǎng)的圖解。

【具體實(shí)施方式】
[0030]處于運(yùn)動(dòng)鞋10形式的鞋類制品在圖1中描繪成包括鞋幫12和鞋底結(jié)構(gòu)14。鞋幫12固定到鞋底結(jié)構(gòu)14上并且限定出用于接收腳的腔室。鞋底結(jié)構(gòu)14包括外底14.1、中底14.2和內(nèi)底14.3，該內(nèi)底14.3形成了運(yùn)動(dòng)鞋10的接收腳的腔室的底部。
[0031]膜型壓力傳感器設(shè)置在EVA底基17的上表面上。在所示實(shí)施例中，優(yōu)選由沖擊衰減材料形成的中底14.2在附接至其上表面的其底基17上具有膜型壓力傳感器16。當(dāng)內(nèi)底在合適位置上時(shí)，壓力傳感器10從而被夾在內(nèi)底14.3與中底14.2之間。
[0032]如圖2中最佳地示出的，壓力傳感器16包括多個(gè)壓力傳感單元18，其位于鞋底結(jié)構(gòu)14的不同區(qū)域中、用于測(cè)量由穿戴者的腳施加在鞋底結(jié)構(gòu)14上的壓力。
[0033]現(xiàn)在將參照?qǐng)D3和4來(lái)描述壓力傳感單元18的配置。圖3顯示了壓力傳感單元18的不同層。圖4以截面圖顯示了圖3的壓力傳感單元。壓力傳感器16包括多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包含第一承載膜20、第二承載膜22和間隔部24。間隔部24 —般是與第一和第二承載膜20、22疊層在一起的雙面粘合劑。第一和第二承載膜20、22優(yōu)選是由PET制成的，但是例如PEN、P1、PEEK等其他材料也是可能的。每個(gè)承載膜可能由單個(gè)膜層構(gòu)成或者由相同或不同材料的多個(gè)膜層組成。間隔部24優(yōu)選包括PET、PEN、P1、PEEK等膜層，該膜層在其每個(gè)側(cè)面上施加有粘合劑。在每個(gè)壓力傳感單元18處，間隔部包括長(zhǎng)圓形開口 26，第一和第二承載膜20、22可以在該開口內(nèi)被壓在一起。在每個(gè)壓力傳感單元18中，在第一承載膜20上印刷多個(gè)第一、電阻性電極28，并且在第二承載膜22上按與多個(gè)第一電極28處于面對(duì)關(guān)系地印刷上多個(gè)第二電極30。多個(gè)電極28、30中的每個(gè)被相應(yīng)的導(dǎo)電軌條34、36接觸。多個(gè)第一電極28被部分地以電絕緣套印32(例如由非傳導(dǎo)性油墨制成的)覆蓋住，從而以局部地防止第一承載膜20上的電極與第二承載膜22上的電極之間的直接接觸。
[0034]如圖3中最佳地示出的，多個(gè)第一電極28包括第一組電極和第二組電極，該第一組電極和第二組電極設(shè)置成交錯(cuò)而在其之間限定出間隙42。每組電極僅在壓敏單元18的一個(gè)縱向側(cè)上接觸導(dǎo)電軌條34。導(dǎo)電軌條34包括柱條35，該柱條35設(shè)置成與第一電極28的沿著間隙42延伸的邊沿部分接觸。同樣地，多個(gè)第二電極30包括第三組電極和第二組電極，該第三組電極和第二組電極設(shè)置成交錯(cuò)而在其之間限定出間隙42’。每組電極僅在壓敏單元18的一個(gè)縱向側(cè)上接觸導(dǎo)電軌條36。導(dǎo)電軌條36包括柱條35’，該柱條35’設(shè)置成與第二電極30的沿著間隙42’延伸的邊沿部分接觸。
[0035]響應(yīng)于作用于壓力傳感單元18的壓力，第一和第二承載膜20、22中的至少一個(gè)朝另一承載膜偏轉(zhuǎn)，直到承載膜20、22或者其相應(yīng)表面上的元件發(fā)生接觸。圖10圖解了第二承載膜22上的機(jī)械接觸區(qū)域的演變。輪廓64、64’和64”表示當(dāng)壓力傳感單元上的壓力增大時(shí)的接觸區(qū)域。一旦形成接觸(內(nèi)部輪廓64)，則機(jī)械接觸區(qū)域的半徑隨壓力的增大而增大(參見箭頭66)。當(dāng)在電極28和30之間形成直接接觸時(shí)，導(dǎo)體34和36之間的電阻變?yōu)橛邢薜牟⑶医Y(jié)果電流可以流過(guò)。因?yàn)榈谝慌c第二電極28、30之間的接觸區(qū)域增大，所以導(dǎo)體34與36之間可測(cè)得的電阻減小了。電阻性電極28、30與相應(yīng)導(dǎo)電跡線34、36之間的接觸位置、電阻性電極的比電阻、第一與第二電極28、30的形狀、電絕緣套印32的形狀和承載膜20、22的機(jī)械性能確定了隨壓力變化的單元電阻。參見圖3、9和19的單元配置，第一和第二電極28、30具有大致等邊三角形形狀。三角形的底部基本上平行于壓力傳感單元的縱軸線延伸。每個(gè)電極28、30在與底部相反的末端處與導(dǎo)電柱條35、35’接觸。第一與第二電極28、30之間的最初接觸(輪廓64)大致出現(xiàn)在每個(gè)三角形的中心處。第一電極28上的非傳導(dǎo)性套印32(如圖10中的虛線所示)防止形成單個(gè)的連續(xù)接觸區(qū)域。當(dāng)壓力增大時(shí)每個(gè)接觸區(qū)域大致如箭頭66所示地?cái)U(kuò)大。當(dāng)接觸區(qū)域已經(jīng)達(dá)到某一尺寸時(shí)，導(dǎo)體34與36之間的剩余電阻主要是由于接觸區(qū)域與導(dǎo)電柱條35、35’之間電阻性路徑。(可以忽略導(dǎo)電軌條和柱條的電阻。)在更高壓力下，每個(gè)接觸區(qū)域增長(zhǎng)為柱條35、35’之間的部位，其沿三角形的尖端的方向漸縮。因?yàn)榉莻鲗?dǎo)性套印32局部地使承載膜20、22相互維持在某一最小距離處，所以當(dāng)接觸區(qū)域進(jìn)入柱條35、35’之間的部位時(shí)接觸區(qū)域的增長(zhǎng)速度減小。
[0036]可以通過(guò)適當(dāng)?shù)爻尚翁子?2來(lái)按預(yù)定方式調(diào)整壓力傳感單元的電反應(yīng)功能，即電阻與壓力的比，因?yàn)殡娞子?2局部地防止第一與第二電極28、30之間的直接接觸，而在其中缺少電絕緣套印32的區(qū)域中可能直接接觸。
[0037]圖5示意性地圖解了在沒(méi)有套印的情況下(虛曲線38)和如圖3中成形有套印的情況下(連續(xù)曲線40)的壓力傳感單元的電反應(yīng)方面的差異，所以其他單元參數(shù)是相同的。注意到，對(duì)于壓力傳感單元，在沒(méi)有絕緣套印的情況下，電阻變化在起始于致動(dòng)壓力pac;t (電極開始接觸時(shí)的壓力)的較小壓力范圍中發(fā)生。高于Part，則電阻在低值處迅速變平。對(duì)于裝備有絕緣套印的單元，電阻變化在相當(dāng)長(zhǎng)的壓力區(qū)間上展開。因此，與沒(méi)有絕緣套印的單元相比，具有絕緣套印的單元能夠在相當(dāng)高的壓力下進(jìn)行壓力測(cè)量。應(yīng)當(dāng)注意到，導(dǎo)電柱條35、35’和絕緣套印32還局部地增強(qiáng)了承載膜20、22。承載膜20、22的柔韌度從而局部地減小，這意味著，在導(dǎo)電柱條和絕緣套印附近，需要更大壓力來(lái)使第一與第二電極接觸，這增大了傳感器的動(dòng)態(tài)量程。
[0038]如圖2中最佳地示出的，壓力傳感單元18設(shè)置在鞋10的區(qū)域中，其中當(dāng)穿戴者站立、步行或者跑步時(shí)出現(xiàn)期望的壓力峰值。具體地說(shuō)，壓力傳感單元中的第一個(gè)定位在第一趾骨(大腳趾)的頭部區(qū)域中，第二個(gè)在第一跖骨的頭部區(qū)域中，第三個(gè)在第五跖骨的頭部區(qū)域中，并且第四個(gè)在腓跗骨(跟骨)的區(qū)域中。
[0039]為了將壓力傳感器16固定到鞋底結(jié)構(gòu)14 (在該實(shí)例中的中底)上，壓力傳感器16包括一個(gè)或多個(gè)固定墊44(參見圖2)。固定墊44優(yōu)選是由最初由防粘襯里保護(hù)的壓敏或者遇熱起作用的粘合劑層組成的，在將壓力傳感器16附接至鞋底結(jié)構(gòu)14的其承載構(gòu)件上之前移除該防粘襯里。代替使用局部固定墊44，第一承載膜20或者第二承載膜22的整個(gè)表面可以涂敷有粘合劑(并且最初由防粘襯里保護(hù))。
[0040]壓力傳感器16還包括電子控制模塊46，該電子控制模塊46設(shè)置在槽形接受器62內(nèi)并且機(jī)械地附接到壓力傳感器10的多層膜結(jié)構(gòu)上。連接條48使壓力傳感單元18與電子控制模塊46互連。連接條48是壓力傳感器16的多層膜結(jié)構(gòu)的整體部分并且承載導(dǎo)電軌條，該導(dǎo)電軌條使每個(gè)壓力傳感單元18的第一和第二電極與電子控制模塊46電力地連接。連接條48可能具有螺旋形形狀以起彈簧的作用并且由此增加傳感器平面中的壓力傳感器的彈性。
[0041]電子控制模塊46優(yōu)選包括專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、微處理器等。有利地，電子控制電路配置成將所收集的壓力數(shù)據(jù)或者源自其的任何數(shù)據(jù)無(wú)線地傳輸至具有用戶接口的接收器設(shè)備。這種接收器設(shè)備可能包括(腕)表、心率監(jiān)視器的腕部接收器、便攜式計(jì)算機(jī)、移動(dòng)式電話、便攜式媒體播放機(jī)等。在所示實(shí)施例中，電子控制模塊46設(shè)置在中底14.2的空穴或者凹坑中。空穴或者凹坑在其他實(shí)施例中可能設(shè)置在鞋底結(jié)構(gòu)14的別處。
[0042]為了均衡化間隔部24的開口 26內(nèi)的氣體壓力，每個(gè)壓力傳感單元18包括通風(fēng)孔58 (在圖2和3中最佳地示出)。通風(fēng)孔58將壓力傳感單元的內(nèi)部流體地連接至外部，以便基本上避免壓力傳感單元內(nèi)部的氣體壓縮并從而對(duì)每個(gè)單元18的反應(yīng)曲線沒(méi)有顯著影響。另外或者備選地，通風(fēng)孔58可以連接至膜型壓力傳感器內(nèi)部的氣體貯存器。
[0043]圖6是壓力傳感器16的撓性電路的示意性方框圖。壓力傳感單元18繪成可變電阻18.1-18.4。單元電力上并聯(lián)地設(shè)置在電子控制模塊(圖6中未示出)的相應(yīng)端子50.1、50.2,50.3或50.4與接地電路52之間。電子控制模塊基于在每個(gè)端子50.1,50.2,50.3或50.4與接地電路之間測(cè)得的電阻(或者電流或電壓，如果這些量中的一個(gè)保持不變)來(lái)確定壓力值。應(yīng)當(dāng)注意到，單元的反應(yīng)曲線受電極材料的電阻率方面變化的影響，其可能依據(jù)使用期、溫度、濕度或者其他環(huán)境影響而變化。為了能夠校正或者補(bǔ)償對(duì)壓力值的這種影響，提供了參考電阻器54。參考電阻器54是由與電極28、30相同的材料制成的。其設(shè)置在壓力傳感器16上的某處以便其基本上經(jīng)受與電極28、30相同的環(huán)境影響。在所示實(shí)施例中，參考電阻器54與壓力傳感單兀電力上并聯(lián)地設(shè)置在參考端子56與接地電路52之間。電子控制模塊測(cè)量參考電阻器54的電阻。使用與標(biāo)稱值的任何偏差來(lái)校正壓力傳感單元18的讀數(shù)。參考電阻器54可能設(shè)置在承載膜20、22中的任一個(gè)上。還可以使用設(shè)置在承載膜中的一個(gè)或兩者上的多個(gè)電阻器。另一可能性將提供預(yù)加載壓力傳感單元(即，其中電極永久地保持接觸的壓力傳感單元)。
[0044]優(yōu)選通過(guò)將碳墨印刷到相應(yīng)承載膜上來(lái)獲得壓力傳感單元的參考電阻器54和電阻性電極28、30。導(dǎo)電軌條34、36 (包括柱條35和35’ )優(yōu)選由銀系油墨制成。
[0045]圖7是用于壓力傳感器16的備選撓性電路的示意性方框圖。不同于圖6的撓性電路，參考電阻器54電力地設(shè)置在接地電路52與壓力傳感單元18之間，再次按分壓器方式繪制成可變電阻器18.1-18.4。在測(cè)量期間，每次一個(gè)壓力傳感單元可以借助于其端子50.1,50.2、50.3或者50.4連接至電壓源(例如，電池)。電子控制模塊基于在測(cè)量端子60上所測(cè)得的電壓來(lái)確定壓力值?？梢酝?Rx=RMf(UQ/U_s-l)來(lái)獲得壓力傳感單元18.1-18.4中的一個(gè)的電阻Rx，其中Rref是參考電阻器的電阻，U。是在端子50.1,50.2、50.3或50.4處施加的電壓，并且U_s是在端子60處測(cè)得的電壓。作為一個(gè)假定，壓力傳感單元的電阻和參考電阻器由于環(huán)境影響(溫度、使用期等)而經(jīng)受相同變化，則標(biāo)稱電阻Rx/RMf基本上與這些影響無(wú)關(guān)。在所有其他方面，用于圖7的壓力傳感器16的電路按與圖6的相同方式地配置和工作。
[0046]圖8是用于壓力傳感器16的另一備選撓性電路的示意性方框圖。根據(jù)該備選方案，參考電阻器54與壓力傳感單元18.1-18.4中的一個(gè)并聯(lián)地設(shè)置。在該布置中，參考電阻基本上高于處于致動(dòng)狀態(tài)的壓力傳感單元18.1-18.4的電阻(S卩，高于致動(dòng)壓力)。
[0047]圖9顯示了圖3的壓敏單元18的變型。相對(duì)于圖3的唯一差別是第三和第四組第二電極30被單獨(dú)的導(dǎo)電軌條36、36’接觸。因而，當(dāng)?shù)谝缓偷诙姌O不相互接觸時(shí)第三和第四組電極相互被高阻抗分開。當(dāng)?shù)谝缓偷诙姌O相互接觸時(shí)它們經(jīng)由第一電極分流。在導(dǎo)電軌條36與36’之間測(cè)得單元的電阻。因此，壓敏單元是所謂的“分流模式”類型。(相反，圖3的單元據(jù)說(shuō)是“直通模式”類型；在導(dǎo)電軌條34與36之間測(cè)得電阻。)
[0048]雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，可以根據(jù)公開內(nèi)容的全部教導(dǎo)來(lái)針對(duì)所述詳細(xì)說(shuō)明研發(fā)出不同改進(jìn)和備選方案。因此，所公開的特定配置僅是說(shuō)明性的并且不限制由所附權(quán)利要求及其任一與全部等同物的全部廣度所給出的發(fā)明范圍。
[0049]附圖標(biāo)記
[0050]10運(yùn)動(dòng)鞋
[0051]12鞋幫
[0052]14鞋底結(jié)構(gòu)
[0053]14.1外底
[0054]14.2中底
[0055]14.3內(nèi)底
[0056]16壓力傳感器
[0057]17EVA 底基
[0058]18壓力傳感單元
[0059]18.1-18.4 代表壓力傳感單元的可變電阻器
[0060]20第一承載膜
[0061]22第二承載膜
[0062]24間隔部
[0063]26開口
[0064]28多個(gè)第一電極
[0065]30多個(gè)第二電極
[0066]32電絕緣套印
[0067]34導(dǎo)電軌條
[0068]35，35’導(dǎo)電柱條
[0069]36，36’導(dǎo)電軌條
[0070]38壓力傳感單元在沒(méi)有絕緣套印的情況下的電反應(yīng)
[0071]40壓力傳感單元在具有絕緣套印的情況下的電反應(yīng)
[0072]42，42’交錯(cuò)電極之間的間隙
[0073]44固定墊
[0074]46電子控制模塊
[0075]48連接條
[0076]50.1-50.4 端子
[0077]52接地電路
[0078]54參考電阻器
[0079]56參考端子
[0080]58通風(fēng)孔
[0081]60測(cè)量端子
[0082]62槽形接受器
[0083]64，64’，64” 第一與第二電極之間的接觸區(qū)域
[0084]66圖解接觸區(qū)域隨壓力增大而增長(zhǎng)的箭頭
【權(quán)利要求】
1.一種包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感單元的壓力傳感器，所述壓力傳感單元中的每個(gè)包括 第一撓性承載膜和第二撓性承載膜，所述第一和第二承載膜通過(guò)具有開口的間隔膜相互附接到一起， 設(shè)置在所述第一承載膜上的多個(gè)第一電極和設(shè)置在所述第二承載膜上的多個(gè)第二電極，所述多個(gè)第一電極和所述多個(gè)第二電極按相互面對(duì)關(guān)系設(shè)置在所述開口中，從而當(dāng)在所述壓力傳感單元上施加壓力時(shí)所述第一和第二電極可以相互接觸并且所述第一與第二電極之間的接觸區(qū)域隨壓力增大而增大， 其特征在于，所述第一電極是電阻性電極， 所述多個(gè)第一電極包括第一組電極和第二組電極，所述第一和第二組電極設(shè)置成交錯(cuò)而在其之間限定出間隙， 所述第一承載膜承載導(dǎo)電軌條，所述導(dǎo)電軌條接觸所述第一電極的沿著所述間隙延伸的邊沿部分，每個(gè)導(dǎo)電軌條限定出等勢(shì)線， 一個(gè)或多個(gè)電絕緣套印設(shè)置在所述第一承載膜上以便覆蓋住所述間隙，所述套印至少與其中所述第一電極被所述導(dǎo)電軌條接觸的邊沿部分部分地重疊。
2.如權(quán)利要求1所要求的壓力傳感器，其中所述第二電極是電阻性電極。
3.如權(quán)利要求1或2所要求的壓力傳感器，其中所述多個(gè)第二電極包括第三組電極和第四組電極，所述第三和第二、第四組電極設(shè)置成交錯(cuò)而在其之間限定出間隙。
4.如權(quán)利要求3所要求的壓力傳感器，其中所述第二承載膜承載導(dǎo)電軌條，所述導(dǎo)電軌條接觸所述第二電極的沿著所述間隙延伸的邊沿部分。
5.如權(quán)利要求3或4所要求的壓力傳感器，其中當(dāng)所述第一和第二電極不相互接觸時(shí)所述第三和第四組電極相互被高阻抗分開，并且當(dāng)所述第一和第二電極相互接觸時(shí)所述第三和第四組電極經(jīng)由所述第一電極分流。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所要求的壓力傳感器，其中當(dāng)所述第一和第二電極不相互接觸時(shí)所述第一和第二組電極相互被高阻抗相互分開，并且當(dāng)所述第一和第二電極相互接觸時(shí)所述第一和第二組電極經(jīng)由所述第二電極分流。
7.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所要求的壓力傳感器，所述壓力傳感器配置成設(shè)置在鞋類制品的鞋底結(jié)構(gòu)中以便測(cè)量由穿戴者的腳施加在所述鞋底結(jié)構(gòu)上的壓力，其中所述一個(gè)或多個(gè)傳感器單元位于當(dāng)穿戴者靜止站立、行走或者跑步時(shí)期待經(jīng)受壓力峰值的區(qū)域中。
8.如權(quán)利要求7所要求的壓力傳感器，其中所述一個(gè)或多個(gè)傳感器單元中的每個(gè)位于相應(yīng)于從跟骨、第一跖骨的頭部、第四或第五跖骨的頭部、第二或第三跖骨的頭部和第一趾骨的頭部中選出的穿戴者腳部的骨頭或者骨頭的一部分的區(qū)域中。
9.如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所要求的壓力傳感器，其中所述壓力傳感單元中的每個(gè)是卵形、橢圓形或者具有圓角的矩形。
10.如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所要求的壓力傳感器，其中所述壓力傳感單元中的每個(gè)包括通風(fēng)孔，該通風(fēng)孔優(yōu)選與外部或者氣體貯存器連通以用于均衡化所述開口內(nèi)部的氣體壓力。
11.如權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)所要求的壓力傳感器，包括例如由乙烯-醋酸乙烯共聚物制成的泡沫橡膠支撐件。
12.如權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所要求的壓力傳感器，其中所述第一和/或所述第二電極一般具有等邊三角形的形狀，并且其中接觸所述第一和/或所述電極的邊沿部分的所述導(dǎo)電軌條包括從所述三角形的尖端伸出的柱條。
13.一種優(yōu)選如權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所要求的壓力傳感器，包括撓性多層膜結(jié)構(gòu)，其中所述壓力傳感器還包括用于電子控制模塊的槽形接受器，所述接受器在其內(nèi)部包括用于使所述壓力傳感器與所述電子控制模塊接合的多個(gè)連接插腳。
14.如權(quán)利要求13所要求的壓力傳感器，其中所述接受器設(shè)置在所述撓性多層膜結(jié)構(gòu)中所提供的開口中。
15.如權(quán)利要求13或14所要求的壓力傳感器，其中所述接受器包括底部部分和上部部分，所述底部部分和所述上部部分被相互組裝，以便在彼此之間擠壓所述多層膜結(jié)構(gòu)中的所述開口的邊沿并且因而將所述多層膜結(jié)構(gòu)固定到所述接受器上。
【文檔編號(hào)】G01L1/20GK104508443SQ201380040605
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月6日
【發(fā)明者】A·施泰爾 申請(qǐng)人:Iee國(guó)際電子工程股份公司