專利名稱：利用推動接觸的位移響應傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及傳感器，尤其涉及易于制造及安裝的利用下推接觸的位移響應
傳感器。
背景技術：
本發明涉及傳感器，尤其涉及易于制造及安裝的利用下推接觸的位移響應 傳感器。傳感器的大致含義是將一種物理量變為另一種物理量的裝置。換言之，由于其表示有物理刺激時對剌激作出響應的裝置，因此有許多種 傳感器，并且不斷有新的傳感器創造出來。有兩種傳感器接觸型傳感器，其通過接觸物體而感知物體的存在；以及非接觸型傳感器，其在不接觸物體的情況下感知物體的存在。接觸型傳感器的使用比非接觸型傳感器更為廣泛，因為其使用極限開關， 即使在模糊的空氣中也是如此，其適合用在需要爆炸安全的地方，而對磁場的 影響不敏感。但是，由于其使用極限開關，因此難以將先前的接觸型傳感器應用于受限 裝置的窄于極限開關空間的某些部分。因此，以前的接觸型傳感器只能應用于各種特定的裝置。
發明內容
技術問題本發明的目的是解決上述問題，以及提供利用下推接觸的位移響應傳感 器，其可以制成各種部件并安裝于各種裝置中。
技術方案為了達到上述目的，本發明，即利用下推接觸的位移響應傳感器，具有若
干特點并由以下部分組成該位移響應傳感器包括電子導電材料以及半導體矩陣，其具有彈性電阻RX;在半導體矩陣的上面建立包括電子導電的第1導體；在半導體矩陣的底部建立包括電子導電的第2導體；第1電阻，其與上述第1導體及電源部分相連；以及第2電阻，其與第2導體相連(觸及第2電阻的一部分)；第1電壓比較機，其下部端子(-)與第1導體相連；第2電壓比較機，其上部端子(+)與第2導體相連；第3電阻，其一部分與電源相連，而另一部分則與上述第1電壓比較機 的上部端子(+)相連；第4電阻，其一部分與上述第1電壓比較機的端子(+)相連，而另一部 分則與第2電壓比較機的端子(-)相連；[22]第5電阻，其一部分接地，而另一部分則與上述第2電壓比較機的端子 W相連；以及或門，其與上述第1電壓比較機及第2電壓比較機相連，并根據輸 出生成信號。因此，由于觸及部分包括電子導電，并由具有彈性或柔軟的樹膠或硅材料 組成，例如合成樹脂，因此觸及部分受到來自外部的下推接觸時，半導體矩陣 將會縮小，電子導電的密度會變大，并且可以感測到下推，并且其由柔軟的材 料制成。其易于以各種形狀制造及安裝，并且可以安裝于自動旋轉門、自動滑動門、 汽車的保險杠、有軌電車的前部、側部和后部、壓力計、重量計以及任何使用 空氣的裝置或管道，因此其對各個領域來說都是有效的，例如測量氣壓或液壓。
有利效果從上文可以看出，在本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)中，由 于接觸部分(11)具有電導，并且彈性很好，例如具有柔軟性的塑料或橡膠， 如樹膠或硅，因此接觸部分(11)受到來自外部的下推接觸時，半導體矩陣(14) 縮小，半導體矩陣(14)的電導(15)的密度變大以感測壓力，并且其由柔軟的 材料制成，因此其可以各種形狀制造并安裝于自動旋轉門(D)、自動滑動門 (D)、汽車的保險杠、有軌電車的前部、后部及側部，并且還可以將其安裝于壓 力計或重量計，另外還可以安裝于使用氣體的設備或管道，以測量氣壓或液壓。
圖1是顯示利用下推接觸的位移響應傳感器的簡要電子電路；圖2至圖4是顯示放置本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的 實際例子的簡要橫截面圖；圖5是顯示作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的另一例 子的不同特征的簡要斜視圖；圖6和7是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的一個例 子區分安裝情況的平面圖；圖8和9是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的一個例 子區分導體的簡要斜視圖；圖10和11是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的一個 例子在傳感器的端部與比較電子電路部分之間構成實心線的簡要電子電路；圖12是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的一個例子以 模擬結果的形式得到下推接觸的程度的簡要電子電路；圖13是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的一個例子以 數字結果的形式得到下推接觸的程度的簡要電子電路；圖14是顯示根據圖13的電子電路的結果的簡化圖；圖15是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的一個例子顯 示通過在(半導體矩陣)(半導體矩陣，半導體層)上流動的電子程度來區分下 推接觸及區分實心線的方式的簡要電子電路；圖16是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的另一個例子 通過消除噪音而解決由噪音產生的誤差的方式以及區分實心線的簡要電子電 路；圖17是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的另一個例子 建立主要電路及附加的次要電路、消除噪音以及將磁滯特征應用于確定的下推 接觸程度的簡要電子電路；圖18至22是顯示作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的 另一例子的具有不同特點的簡要斜視圖； *圖中主要元件符號說明* 10:接觸部分11:傳感器12:第1導體 13:第2導體14:半導體矩陣 15:電導16:第1電壓比較機17:第2電壓比較機18:或門 19:第1電阻21:第2電阻 22:第3電阻23:第4電阻 24:第5電阻圖23是作為本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的另一個例子 通過建立主要電路以及附加的次要電路并將傳感器接觸部分上的電壓信號施加 于差動放大器而消除噪音的簡要電子電路。
具體實施例方式下面將參照附圖清楚說明本發明的具體特點與優點。圖1是顯示利用F推接觸的位移響應傳感器的簡要電子電路，其具有觸 及部分(U)，該觸及部分由半導體矩陣(14)、第1導體(12)與第2導體(13) 組成。該半導體矩陣由具有電導及彈性的柔軟材料組成，且建立亍第導體
(12) 與第2導體(13)之間，并且其形成電阻Rx。這里，半導體矩陣不但可以由海綿制成，而且可以由撓性材料制成，例如， 樹膠、合成樹脂、合成橡膠、氨基甲酸脂或硅，其可以發泡或不發泡。第1導體(12)由具有電導(15)且撓性的樹膠或合成樹脂、合成橡膠、 氨基甲酸脂或硅制成，并且其形成于半導體矩陣(14)的上部。第2導體(13)由與第1導體(12)相同的材料制成，并且其形成于半 導體矩陣(14)的底部。并且在第1導體(12)中，第〗電阻(19)的一部分與第1導體(12) 相連，而其另一部分則與電源相連。在第2導體(13)中，第2電阻的一部分接地，而其另一部分則與第2 導體(13)相連。在第1導體(12)與第2導體(13)中，具有第1電壓比較機(16)和 第2電壓比較機(17)，并且在第1電壓比較機(16)中，—F部端子(-)與第1 導體(12)相連，而在第2電壓比較機(17)中，....匕部端子(+)與第2導體
(13) 相連。并且在第1電壓比較機(16)和第2電壓比較機(17)中，第3電阻 (22)、第4電阻(23)和第5電阻(24)相連。這里，第3電阻(22)的 部分與電源相連，而另一部分與第1電壓比 較機(16)的上部端子(+)相連。在第4電阻(23)中， 一部分與第3電阻(22)及第1電壓比較機(16) 的端子(+)相連，而另 -部分與—F文將進行說明的第5電阻(24)及第2電 壓比較機(17)的下部端子(-)相連。在第5電阻(24)中， --部分接地，而另一部分則與第2電壓比較機(17) 的端子(-)相連。在第1電壓比較機(16)與第2電壓比較機(17)中，具有或門，其根 據第1電壓比較機(16)與第2電壓比較機(17)的輸出生成信號。本發明，即利用 F推接觸的位移響應傳感器，由以..匕各部分組成，第-一傳 感器(10)保持正常狀況，并且半導體矩陣(14)的電阻Rx.是第1電阻(19) &與第2電阻(21) R2的兩倍。因此，由于第1電壓比較機(16)的端子(-)與位于R卜Rx與&的 3/4電阻處的第1導體相連，因此，第1電壓比較機(16)的輸入Al是3/4 Vcc。(我們稱第1電壓比較機(16)的端子(+)為Ah，稱第1電壓比較機 (16)的端子(-)為Al，稱第2電壓比較機(17)的端子(+)為Bh，且稱第2 電壓比較機(17)的端子(-)為Bl。)而且由于第2電壓比較機(17)的Bh與位于R,、 Rx和R2的1/4電 阻處的第2導體(13)相連，因此第2電壓比較機(17)的輸入是1/4Vcc。舉例而言，由于第3電阻(22)R3、第4電阻(23) R4與第5電阻(24) R5具有相同的輸出，并且觸及第1電壓比較機(16)與第2電壓比較機(17) 的一部分，因此連接于第3電阻(22) R3與第4電阻(23) R4之間的第1電 壓比較機(16)的輸入Ah是2/3 Vcc。并且與第5電阻(24) R5相連的第2 電壓比較機(17)的輸入Bl是1/3Vcc。因此，第1電壓比較機(16)的輸入Ah是2/3 Vcc，而輸入Al變為 3/4Vcc，因此，輸入Al變為大于輸入Ah，最后，第1電壓比較機(16)的 輸出變低。并且第2電壓比較機(7)的輸入Bh是1/4Vcc，而輸入Bl變 為1/3Vcc，因此，輸入Bl變為大于輸入Bh，最后，第2電壓比較機(17)的 輸出變低。因此，第1電壓比較機(16)與第2電壓比較機(17)的輸出變低，或 門(18)(其輸出根據第1電壓比較機(16)與第2電壓比較機(17)的輸出決 定)的輸出變低，換言之，變為"0"，利用下推接觸的位移響應傳感器保持正 常狀況。當利用下推接觸的位移響應傳感器(1.0)受到外部沖擊時，外力擠壓半導 體矩陣(14)，使得半導體矩陣(14)中包括的電導的密度變大，并且導電率變 高，而半導體矩陣(14)的電阻接近與第1導體(12)相連的第1電壓比較機 (16)的Al。如果半導體矩陣(14)的電阻變為接近與第1導體(12)相連的第1電 壓比較機(16)的Al，則與第2導體(13)相連的第2電壓比較機(17)的輸 入Bh接近1/2Vcc。因此，輸入Al(其第--確定值為3/4Vcc)變為小于2/3Vcc(其為Ah的 固定值)，并且Al與Ah的值反轉，輸入Ah變為輸入Al，第1電壓比較 機(16)的輸出變高。并且Bh (其第一確定值為1/4Vcc)的輸入值變為大于Bl的固定輸入， 即大于1/3Vcc，并且Bl禾tl Bh的值反轉，輸入Bh變為大于輸入Bl，第2 電壓比較機(17)的輸出變高。因此，第1電壓比較機(16)與第2電壓比較機(17)的輸出變高，從 而或門(18)的輸出變高，并且檢測到傳感器(10)的壓力。本發明，即利用下推接觸的位移響應傳感器，將導電性或抗半導電性添加 到具有彈性的材料中，并且通過彈性，其將具有抗導電性的材料置于電導與電 導之間，并且在電導與電導之間確認電極時，即使通過很小的外力，傳感器也 會工作。因而，第1電壓比較機(16)或第2電壓比較機(17)之一工作，或門 (18)將工作，第1電壓比較機(16)與第2電壓比較機(17)之 不工作，因 為或門(18)將工作，所以我們可以相信傳感器(10)。并且自動旋轉門(D)或自動滑動門(D)的流動的側面及銳邊周圍，作為 附著的各種方式，例如圖2或圖4。例如，如果手或腳位于自動旋轉門(D)的
邊緣與墻壁之間，或者自動旋轉門(D)的流動邊緣和流動之間，傳感器(10) 將受到擠壓，并且通過傳感器(10)，自動旋轉門將停止。并且如果人的手或腳放在自動滑動門(D)的門之間，則傳感器(10)將受 到擠壓并進行感測，自動滑動門(D)將重新打開。并且，為了控制有軌電車的 驅動部分，即電源連接，可以將其安裝于玩具車或真車的保險杠的前部或后部， 有軌電車的前部、后部或側部，因此可以將其安裝于車之間、車與障礙物之間， 車與人之間的事故，車與車之間的事故，有軌電車之間，有軌電車與障礙物之 間，有軌電車與人之間，以進行中斷工作，使汽車或有軌電車停止。而且，由于傳感器(10)的材料由具有彈性的柔軟材料(海綿、氨基甲酸 酯、硅或樹膠)組成，因此其易于制造、易于安裝并且可以減輕外部沖擊。我們在整個傳感器(10) h覆蓋絕緣體，其向外顯示傳感器，并制造保護 屏幕，以保護傳感器(10)免受灰塵、濕氣及撞擊的影響。并且可以將其安裝于十字路口的地面.匕以測量交通流量，進行交通管理， 例如，信號系統變化數據，以修改數據，并且可以將其安裝于地面匕或者使 傳感器(10)的一部分在停車區突出，以引導車輛停在正確的位置，并且可以 將其用于停車控制系統。而且，可以將其安裝于試駕的地方，以觀察試駕的車是在路線外部還是內 部。可以將本發明，即利用下推接觸的位移響應傳感器(10)的形狀制造成圖 5的圓柱形，并且可以將其安裝在煤氣管道周圍，以便在竊賊(例如非法入侵 者)通過建筑物的煤氣管道往上爬時，使傳感器受到擠壓并進行感測，以拉響 警鈴，抵御入侵者。可以將本發明的位移響應傳感器安裝于圖6的流動或自動滑動門(D) 上，以及作為踏腳石安裝在圖7的自動旋轉門(D)上。因而，如果有人踩在自動滑動門或旋轉門的踏腳石匕的傳感器(10).匕 傳感器(10)將受到擠壓并進行感測，因此自動滑動門將打開，而自動旋轉門 將旋轉。如.匕所述，可以將其安裝于電梯門前面，因此當有人站在電梯門前面時， 門會打開，而當乘客進門之后，門會關閉。圖8是顯示利用F推接觸的位移響應傳感器的不同例子的簡要斜視圖， 并且在半導體矩陣(34)的上部，水平線具有相等的間隔，而在半導體矩陣(34)
的底部，交叉的水平導體(R)具有相等的間隔，并且具有傳感器。其將水平導體(R)連接到與電路相連的接線L，n上，并將垂直導體(C) Qi連接到與電路相連的接線Un上，并確汄一次下推接觸，并且在導休上標 記通過電阻與電流的復合而得到的接觸點時，3個電阻與4個電流形成12個 接觸點(3x4=12)，并fl 12個點之一受到擠壓，確認該點。因此，可以將如上所述的傳感器(30)安裝于監視器上以用作觸摸屏或鍵 盤。
P0]圖9是顯示利用下推接觸的位移響應傳感器的不同例子的簡要斜視圖， 在中間形成介電層(41),并且在介電層的上部，形成水平導體(R)，而在介電 層的底部，形成垂直導體(C)。并且在水平導體(R)的上部，形成第一半導體矩陣(44)，而在第l半導 休矩陣(44)的上部，形成第1導體(42)。在寬:直導體(C)的底部，形成第2 半導體矩陣(44')，而在第2半導體矩陣(44')的底部，形成第2導休(42')， 并且在第1導體(42)、水平導體(R)、第2導體(42，)、垂直導體(C)中， 有與電路相連的接線。這表示，第1導體(42)與L,相連，m個水平導體之一與L2相連， 并在水平導體(R)中確認下推接觸。換言之，第2導體(42，)之一與接線IA相連并將n個垂直導體之一與 接線L，2相連，并確認垂直導體(C)的下推接觸。因而，我們可以通過組合下推接觸(m， n)來觀察下推接觸的位置；水平 導體(R)的m個下推接觸以及n個下推接觸位置。圖10是顯示利用下推接觸的位移響應傳感器的不同例子的簡要電路圖， 并且在此簡要電路圖中，可以看到端部與比較電路部分之間為斷路，并安裝了 與第1電壓比較機(56)的端子(-)Al及第2電壓比較機(57)的端子(+) Bh相連的斷路檢査電阻(70)。這表示，使斷路檢査電阻(70)Rch大于半導休矩陣(54)的電阻Rx時， 由于在正常情況下，第1電壓比較機(56)的輸入Ah小于輸入Al，第1電 壓比較機(56)為低電平，并且由于輸入Bh小于輸入Bl，第2電壓比較機 (57)為低電平，或門(58)的輸出變低，換言之，變為0，位移響應傳感器處 于正常狀況。在這種狀況下，當L,斷路時，第1電壓比較機(56)的輸入Al與第2
電壓比較機(57)的輸入Bh幾乎為相同的包平，第1電壓比較機(56)的輸 入Ah變為大于輸入Al，第1電i五比較機(56)的輸出變高，因而或門(58) 的輸出變高，并且我們可以觀察到斷路。當L2斷路時，第2電壓比較機(57)的輸入Bh與第1電壓比較機的 輸入Al幾乎變為相同的電平，第2電壓比較機的輸入Bh變為大于輸入 Bl，第2電壓比較機(57)的輸出變高，因而，或門(58)的輸出變高，并且 我們可以感測到斷路。并且，如果L,和L2都斷路，則第1電壓比較機(56)的輸入Al以及 第2電壓比較機(57)的輸入Bh通過第1電壓比較機(56)與第2電壓比 較機(57)而變為接近1/2Vcc。因而，第1電壓比較機(56)的輸入Ah變為大于輸入Al，而第2電 壓比較機(57)的輸入Bh變為大亍輸入Bl，第1電壓比較機(56)與第2 電壓比較機(57)的輸出變高，因而，或門(58)的輸出變高，并且我們可以觀 察到斷路。因而，由于與第1電壓比較機(56)的Al及第2電壓比較機(57)的 Bh相連的斷路檢査電阻(70)額外連接，因此L,或者L2 (其連接觸及部分 (51)的第1導體(52)與第2導體(53)，以及第1電壓比較機(56)與第2 電壓比較機(57))之--斷路或兩者都斷路，我們可以感測到斷路。圖11是顯示利用F推接觸的位移響應傳感器的不同例子的簡要電路圖， 在此簡要電路圖中，可以看到端部與比較電路部分之間為斷路，并且安裝第3 電壓比較機(96)，以將端子(+) OP,h連接到傳感器(80)的第1電阻(89) 上，并且安裝第4電壓比較機(97)，以將端子(-)OP2l連接到第2電阻(91) 上。并且第6電阻(100)的--部分與電路相連，而另 部分與第3電壓比較 機(96)的端子(-)OPtl相連，第7電阻(101)的'部分與匕述第3電壓比 較機(96)的端子(-)相連，而另一部分則與第4電壓比較機(97)的端子(+) OP2h相連，并且第8電阻(102)的一部分接地，而另一部分則與第4電壓 比較機(9"的端子(+)OP2h相連。將第2或門(98)安裝在第3電壓比較機(％)與第4電壓比較機(97)
的 ^部分—h 。這表示，第3電壓比較機(96)的輸入OP,h為3/4 Vcc，其與第1電 壓比較機(86)的輸入Al相同，并且第4電壓比較機的輸入OP2I為 1/4Vcc，其與第2電壓比較機(87)的Bh相同。第6電阻R6(100)、第7電阻R7(101)及第8電阻R8的電阻值可以 進行不同的設置。例如，如果我們將電阻值之比設置為R6:R7:R8=1 :3 : 1， 則第3電壓比較機(96)的輸入OP,l將為4/5 Vcc，并且第4電壓比較機 (97)的輸入QP2h變為1/5 Vcc。因而，在正常情況下，由于第3電壓比較機(96)的輸入OP山，第3電 壓比較機(96)的輸出變低，并且由于第4電壓比較機(97)的輸入OP2h小 于輸入OP,I，因此第4電壓比較機(97)的輸出變低。在這種狀況下，當L,斷路時，第3電壓比較機(96)的OP,h與第1電 阻(89)相連并傳輸，OP山的輸入值變為1 Vcc，并且在OP山的輸入值大于 第3電壓比較機的輸入OP,l時，其具有該值，第3電壓比較機(96)的輸
屮亦宮 山文冋o當L2斷路時，第4電壓比較機(97)的OP2l與第2電阻(91)相連， OP"的值變為0，并且輸入OP2h大于輸入OP2l，第4電壓比較機(97)的 輸出變高。因此，當Lt和L2都斷路時，第3電壓比較機(96)及第4電壓比較 機(97)的輸出都變高，并且通過第3電壓比較機(96)及第4電壓比較機 (97)，第2或門(98)感測到與L2斷路。因此，通過將第3電壓比較機(96)、第4電壓比較機(97)、第6電阻 (100)、第7電阻(101)及第8電阻(102)安裝于傳感器(80).匕可以立即 識別接線的斷路，因此，傳感器(80)的接線會立即斷路，可以對傳感器(80)進 行修理或移動。圖12是顯示位移響應傳感器的一個例子的電路框圖，并且其是幫助獲得 模擬結果的簡要電路圖。可以從圖12中看出，具有第1電壓流，其非反向輸入端(+)與第1導 體(111)相連，并具有第2電壓流(114)，其非反向輸入端(+)與第2導體 (112)相連。并且具有第1調相器(115)，其第1電壓流與反向輸入端(-)相連，以 及第2調相器(116)，其第2電壓流與反向輸入端(-)相連。在第1調相器(115)與第2調相器(116)的一部分中，具有與它們相 連的差動放大器(117)，并且在差動放大器(117)的另一側，具有載荷系統， 其與差動放大器(117)相連并可視地顯示電源與壓力的數飛。我們可以使用載 荷系統(118)電機，以及發光的燈。[115]在利用下推接觸的位移響應傳感器(110)中，當外力擠壓傳感器(110) 時，形成輸出，因為第1電壓流(113)與第2電壓流(114)使電源變大，以 使阻抗變低，從而適合下一輸入阻抗。并且當傳感器(110)工作時，其通過第1電壓流(113)及第2電壓流 (114)將兩個信號輸入第1調相器(115)與第2調相器(116)，并且相位偏 移，使通向中性點的兩個信號之間的差異變大。將相位偏移的兩個信號輸入差 動放大器(117)，并且差動放大器(117)將其放大為與載荷系統(118)的電壓 水平以及阻抗相匹配的信號。將通過差動放大器(117)放大的信號傳輸到載荷系統(118)吋，根據傳 輸的信號來改變載荷系統(118)的工作程度，并且我們可以通過載荷系統(118) 用肉眼觀察到傳感器(110)的壓力水平。因而，具有第1電壓流(U3)、第2電壓流(U4)、第1調相器(115)與 第2調相器(116)、差動放大器(117)以及載荷系統(118)，其相互連接，可 以將傳感器(110)安裝于模擬型的設備上，例如壓力計或重量計，或者各種量 表，并且通過觀察傳感器(110)的壓力水平，可以測量壓力或重量的水平。這 里，將傳感器用于重量計時，并非使用柔軟的材料，而是將堅硬的材料用于第1 導體(111)與第2導體(112)。而且，可以將其安裝于使用氣體的設備上，例如洗碗機，以測量氣體的壓 力，或者安裝于管道上，以測量管道內的液壓。圖13是顯示使用本發明(即 利用下推接觸的位移響應傳感器)的其他例子的簡要電路圖，其有助于獲得傳 感器的下推接觸的程度，以作為數字結果。從圖13中可以看出，將第1模數轉換器(125)連接到與第1導體 (121)相連的第1屯壓流(123)上,并連接與第2導體(122)相連的第2模 數轉換器(124)。并且連接減法器(127)，將反相器(128)連接到減法器上，并 將移位寄存器(129)連接到反相器(128)上。即使在利用下推接觸的位移響應傳感器(120)中，擠壓4專感器(120)，將 傳感器(120)的壓力水平數字化，我們可以獲得與圖14相同的數字，如果擠 壓傳感器，其使輸出阻抗足夠低，作為第1電壓流(123)與第2電壓流 (124)，換言之，使屯量變大，并通過笫1模數轉換器(125)與第2模數轉換 器(126)將輸出信號轉換成數字。通過減法器來減小兩個信號的數字時，施加壓力時的值變為小于正常情況 下的值，并且通過反相器(28)時，減小的值變為大于正常的數字。同時，通過移動始終為偶數的值，直至反相器使最小測量值為1，并獲得
預計的結果，并且其有效性與t:述情況相同。圖15是顯示使用本發明(即利用 F推接觸的位移響應傳感器)的不同例 子的簡要電路圖，并且其是通過在半導體矩陣匕流動的電源來區分斷路與卩推 接觸的簡要電路圖。將電流驅動器(134)連接到第1導體(131)上。將開關連接到電流驅動 器(134)上，以使電流驅動器(134)工作，并將端子(-)連接到第2導體 (132)上，并連接電壓-壓力轉換器，其將電壓轉換成壓力的變化。并連接第1電壓比較機(37)，其端子(-)與電流-電壓轉換器相連，并 連接第2電壓比較機(138)，其端子(+)與電流-電壓轉換器相連。該利用下推接觸的位移響應傳感器閉合開關(35)，以使電流驅動器(134) 工作，并使Irx電流通過L,(其將電流驅動器、半導體矩陣(133)的電阻Rx 連接起來)以及L2 (其將第2導體(132)與電流-電壓轉換器(136)連接起 來)。舉例而言，使電流-電壓轉換器(136)的輸出為1/2Vcc并且接觸點Vcp 與第1電壓比較機(137)的端子(+)相連時，如果半導體矩陣(133)的電阻 Rx受壓，并且Rx的電阻值變小，如上所述的Irx變大，并且通過電流-電壓 轉換器(136)， Irx電流變為電壓Viv,并且值小于1/4Vcc。因此，將小于1/4 Vcc的值輸入第1電壓比較機(137)下部的端子(-)， 并且輸入值為1/4Vcc的Vcp具有更大的值，第1電壓比較機(137)的輸入 變高，并且我們可以感測到半導體矩陣(133)受壓。另一方面，將與第2電壓比較機(138)的端子(-)相連的接觸點Vop 的值決定為3/4 Vcc時，如果14或L2或兩者斷路，則電流Ir2為0，并且 電流Ir2通過電流-電壓轉換器(136)變為電壓Viv。改變后的電壓值變為3/4Vcc，并且將值輸入第2電壓比較機(138)—匕部 的端子(+)。因而，端子(+)的電壓值變為大于具有值3/4 Vcc的第2電壓比較機 (138)的Vop的電壓值，第2電壓比較機(138)的輸出變高，并且我們可以 感測到L,或L2或者Li與L2兩者斷路。這表示，我們可以通過在半導體矩陣(133) ......f::流動的電流量感測到L,或
L2斷路或下推接觸，并且其有效性與上述情況相同。圖16是顯示使用本發明(即利用下推接觸的位移響應傳感器)的其他例 子的簡要電路圖，并且通過消除噪音，我們可以消除誤差并辨別斷路。具有笫1電壓流(148)，其端子(+)與電阻(145)相連，并具有第2電 壓流(149)，其端子(+)與第2電阻相連。在第1電壓流(148)與第2電壓流(149)中，差動放大器(150)具有 第1電壓流(148)與第2電壓流(149)的輸出。并且，具有第1電壓比較機(151)，差動放大器(150)的端子(-)與第1 電壓比較機(151)相連，并且第2電壓比較機(152)的端子(+)與差動放大 器(150)相連。在利用下推接觸的位移響應傳感器中，通過差動放大器(150)來消除通過 第1電阻(145) Rp Lt、 Rx、 L2和第2電阻(147) R2輸入電路的噪音以及 輸入第1電壓流(148)與第2電壓流(149)的電路的噪音，并且當我們假定 差動放大器的增益為ri時，差動放大器(150)輸出變為Vdfa = n(Vf,-Vf2 )， 并且我們通過Rx的位移獲得信號。舉例而言，當決定R1:Rx:R2= 1:2:1并決定與第1電壓比較機(151) 的端子(+)相連的接觸點Vcp的值時，正常情況下的第1電壓流(148)的 值，以及第2電壓流(149)的值為1/4 Vcc,并且如果電壓增益為1，則差動 放大器(150)的輸出值Vdfa變為1/2 Vcc。因而，差動放大器(150)的輸出大于1/3Vcc，并且第1電壓比較機(151) 的輸出Vcp的值變低。在這種情況下，如果Rx通過具有抗導電性的半導體矩陣(144)的壓力 減小，并且變為R1:Rx:R2 = 2:l:2，則第1電壓流(140)的值為3/5Vcc, 第2電壓流(149)的值為2/5 Vcc，并且差動放大器(150)的輸出Vdfa變為 1/5 Vcc 。因而，由于差動放大器(150)的值V他具有小于1/3Vcc的值，閑此第 1電壓流(151)的輸出變高，并且我們可以感測到半導體矩陣(144)的壓力。將與第2電壓流(152)的端子(-)連接的接觸點Vop的值決定為2/3 Vcc，當L，或L2或者L與L2兩者斷路時，輸入第1電壓比較機的Vf\i 變為Vcc，并且輸入第2電壓比較機(152)的Vf2i達到0。因而，第1電壓流(148)的輸出Vft變為Vcc，第2電壓流(149)的 輸出Vf2變為O，并且輸出Vdfa具有更大的Vop值，第2電壓比較機(152)
的輸出變高，并且我們可以感測到L;或L2或者L,與L2兩者斷路。圖17是顯示利用 F推接觸的位移響應傳感器的使用其他例子的簡要電 路圖，并且建立了主要電路與次要電路，消除了噪音，并且在確定的F推接觸 的狀況 F應用磁滯的特征，辨別了斷路。具有開關(165)，電流處理器的一部分連接到開關(165).匕并且其通過 接線L,連接到傳感器(160)的第1導體(161)。并且通過接線L2，具有第1電流-電壓轉換器(166)，將第1調相器(168) 連接到第1電流-電壓轉換器(166)的一部分.匕將第1調相器(168)連接 到差動放大器(173)上，并將推動檢測器(174)連接到差動放大器(173)的一 部分，將一部分連接到推動檢測器(174)的輸出部分上，并將電阻Rhis連接 到推動檢測器(174)的端子(+)。并且，通過接線L,，具有第2電流-電壓轉換器(167)，其通過與正常情 況下的電阻Rx相同的電阻Rx連接，并且將第2調相器(169)連接到第2 電流-電壓轉換器(167)的一部分—i:，并且將第2調相器(169)的輸出部分連 接到差動放大器(173)。在第1調相器(168)與差動放大器(173)之間，是與端子(-)相連的第 1斷路辨別器(HI),并且在第2調相器(169)與放大器(口3)之間，是與端 子(-)相連的第2斷路辨別器(172)。在此連接的電路中，差動放大器(173)的輸出電壓Vdfe在正常時間為 0，并且當傳感器(160)受到下推接觸時，Rx的值變小，并且當Ir2增加時， 第1調相器(168)的輸出電壓Vmain與Vsub的差距變大，差動放大器 (173)的輸出電壓Vdfe增加。舉例而言，如果將Vcp設為1/3 Vcc，則差動放大器(173)的輸出電壓 Vdfa增加，并且Vdfa的值變為大于1/3Vcc，推動檢測器(174)的輸出變高， 并且其感測到下推接觸。然后，其變為具有磁滯特征，因為其通過Rhis返回Vdfe。
但是，如果Irx通過L2的斷路而變為0，則第1調相器的輸出電壓Vmain 變為最小。如果將第1斷路辨別器(171)的斷路辨別電壓Vop,決定為小于 Vmahi的最小值，則第1斷路辨別器(171)的輸出變高，并感測到L2斷路。并且如果Ir2通過L2的斷路而變為0，則Vsub變為最小。如果將第2斷路辨別器(l72)的斷路辨別電壓Vop2決定為小于Vsub 的最小值，則第2斷路辨別器(172)的輸出變高，并感測到L2斷路。圖18或圖22是顯不使用本發明(即利用'F推接觸的位移響應傳感器) 的其他例子的斜視圖，并且其區分了傳感器的形狀。從圖18中可以看出，建立第1半導體矩陣(181)和第2半導體矩陣 (182)，并且在第l半導體矩陣(181)與第2半導體矩陣(182)之間，建立電 導層，在第1半導體矩陣(181)的匕部建立許多水平導體(R)，以便建立許多 垂直導體(C)，傳感器(180)的形狀和結構可以不同，并且可以將其安裝在觸 摸屏或鍵盤上使用。從圖19中可以看出，建立第1半導體矩陣(191)和第2半導體矩陣 (192)，并且在第1半導體矩陣(191)的底部建立第1導電層(193)，在第2 半導體矩陣(192)的底部建立第2導電層(194)，在第1半導體矩陣(191) 的上部建立許多水平導體(R》在第2半導體矩陣(192)的.匕部建立許多垂直 導體(C)，并且傳感器(190)的形狀和結構可以不同，以在第1導電層(193) 與第2半導體矩陣(192)之間建立絕緣層(195)，并且效果與上述情況相同。從圖20(201)中可以看出，建立傳感器(200)的整個形狀，建立第1半 導體矩陣(201)與第2半導體矩陣(202)，在第1半導體矩陣(201)的上部 建立碟片狀的第1導體(203)，在第1半導體矩陣(201)的底部建立靶狀的 第2導體(204)，在第2半導體矩陣(202)的匕部建立靶狀的第3導體 (205)，在第2半導體矩陣(202)的底部建立碟片狀的第4導體(206)，并且 為了在第2導體(204)與第3導體(205)之間形成絕緣層(207)，傳感器 (200)的形狀和結構可以不同，并且其可以用作射擊場或射箭場的靶子。從圖21中可以看出，以柱體的形狀建立傳感器(210)的整個形狀，第1 導體(211)與第2導體(212)具有耙子的形狀，傳感器(210)的形狀和結構 可以不同，以在第1導體(211)與第2導體(212)之間形成半導體矩陣 (213)，并且效果與上述情況相同。
從圖22 it:i可以看出，以柱體的形狀建立傳感器(220)的整個形狀，建立第1 半導體矩陣(221)與第2半導體矩陣(222)，在第1半導體矩陣(221)的.t: 部建立耙狀的第1導體(223)，在第2半導體矩陣(222)的底部建立靶狀的
第2導體(224)，并且傳感器(220)的形狀和結構可以不同，以在第1半導 體矩陣(221.)與第2半導體矩陣(222)之間形成第3導體(225)。圖23是顯示使用本發明的其他例子的簡要電路圖，并且這是--種搜索下 推接觸的程度的方式，并且通過消除從外部輸入的噪音而建立主要電路與次要 電路，并且其設計成提取通過純粹的F推接觸而引起的導電率變化的水平。
權利要求
1.一種利用下推接觸的位移響應傳感器，其中，建立半導體矩陣(14)，其具有電導(15)和彈性并形成電阻Rx，所述傳感器具有以下結構在所述半導體矩陣(14)的上部形成第1導體(12)(111)(131)，其具有電導(15)；在所述半導體矩陣(14)的底部形成第2導體(13)(112)(132)，其具有電導(15)；第1電阻(19)(89)，其與所述第1導體及電源部分相連；第2電阻(21)(91)，其與所述第2導體(13)相連，并且其一部分接地；第1電壓比較機(16)(56)，其下部端子(-)與所述第1導體(12)相連；第2電壓比較機(17)(57)，其上部端子(+)與所述第2導體(13)相連；第3電阻(22)，其一部分與電源相連，而另一部分則與所述第1電壓比較機(16)的上部端子(+)相連；第4電阻23，其一部分與所述第1電壓比較機(16)的端子(+)相連，而另一部分則與第2電壓比較機(17)的端子(-)相連；第5電阻(24)，其一部分接地，而另一部分則與所述第2電壓比較機(17)的端子(-)相連；以及或門(18)(88)，其與所述第1電壓比較機(16)及第2電壓比較機(17)相連，并根據輸出生成信號。
2. —種利用下推接觸的位移響應傳感器，其特征在于具有斷路檢查電阻 (70)，所述斷路檢査電阻(70)的一部分與所述第1電壓比較機(56)的端子 (-)相連，另一部分則與所述第2電壓比較機(57)的端子(+)相連。
3. 如權利要求1所述的利用下推接觸的位移響應傳感器，其特征在于， 第3電壓比較機(96)的端子(+)與第1電阻(89)相連；第4電壓比較機(97)的端子(-)與第2電阻(91)相連；第6電阻(100)，其一部分與電源相連，而另一部分則與第3電壓比較 機(96)的端子(-)相連；第7電阻(101)，其一部分與第3電壓比較機(96)的端子(-)相連，而 另一部分則與第4電壓比較機(97)的端子(+)相連；第8電阻(102)，其一部分接地，而另一部分則與第4電壓比較機(97)的端子(+)相連；以及第2或門(98)，其與第3電壓比較機(96)及第4電壓比較機(97)相連。
4. 如權利要求1所述的利用下推接觸的位移響應傳感器，其特征在于，第1電壓流(113)的非反向輸入端(+)與第1導體(111)相連；第2電壓流(114)的非反向輸入端(+)與第2導體(112)相連；第1調相器(115)，其第1電壓流(113)與反向輸入端(-)相連；第2調相器(116)，其第2電壓流(114)與反向輸入端(-)相連；差動放大器(117)，其與第1調相器(115)及第2調相器(116)相連；載荷設備，其與差動放大器(117)相連，并可視地顯示來自差動放大器 (117)的電流與電壓的數量。
5. 如權利要求4所述的利用下推接觸的位移響應傳感器，其特征在于， 第1模數轉換器(125)與第1電壓流(123)相連；第2模數轉換器(126) 與第2電壓流(124)相連；減法器(127)與第1模數轉換器(125)及第2模數轉換器(126)相連;反相器(128)與減法器(127)相連；移位寄存器(129)與反相器(128)相連。
6. 如權利要求1所述的利用下推接觸的位移響應傳感器，其特征在于， 電流驅動器(134)與第1導體相連；使電流驅動器(134)工作的開關(135)與電流驅動器(134)相連；連接電流-電壓轉換器(136)，其端子(-)與第2導體(132)相連，并將 電流轉換成電壓；連接第1電壓比較機(137)，其端子(-)與電流-電壓轉換器(136)相連; 連接第2電壓比較機(138)，其端子(+)與電流-電壓轉換器(136)相連。
7. 如權利要求1所述的利用下推接觸的位移響應傳感器，其特征在于， 具有第1電壓流(148)，其端子(+)與第1電阻(145)相連；具有第2電壓流(149),其端子(+)與第2電阻(147)相連；將第1電 壓流(148)與第2電壓流(149)的輸出作為差動放大器(150)的輸入；具有第1電壓比較機(151)，其端子(-)與差動放大器(150)相連； 并且具有第2電壓比較機(152)，其端子(+)與差動放大器(150)相連。
全文摘要
本發明涉及利用下推接觸的位移響應傳感器，由于接觸部分(11)由包含電導的材料以及彈性良好的塑料或柔軟的橡膠(例如樹膠或硅)制成，因此當接觸部分(11)受到下推接觸時，半導體矩陣(14)縮小，并且半導體矩陣(14)的電導(15)的密度變大，以感測下推接觸，并且由于其由柔軟的材料制成，因此其可以各種形式制造及安裝。由于易于制造及安裝，因此可將其安裝于自動旋轉門(D)、自動滑動門(D)、汽車的保險杠、有軌電車的前部與后部、壓力或重量測量設備以及使用氣體的系統或管道上，該傳感器還可用于測量空氣或液體等的壓力。
文檔編號G01L9/02GK101115983SQ200680004038
公開日2008年1月30日 申請日期2006年1月31日 優先權日2005年2月5日
發明者樸承赫 申請人:樸承赫
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
