• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft einen textilen Druck- und Zugsensor, wobei erfindungsgemäß elektrisch leitfähige Fäden durch herkömmliche textile Arbeitstechniken zu einem Netzwerk verknüpft sind und elektrische Kontakte zur Messung des sich bei Druck- und Zugbelastung infolge elastischer Verformung des Netzwerkes ändernden elektrischen Widerstandes so angebracht sind, dass die wirksamen Druck- und Zugkräfte aus dem gemessenen elektrischen Widerstand ermittelbar sind.
    公开号:DE102004025237A1
    申请号:DE200410025237
    申请日:2004-05-22
    公开日:2005-03-31
    发明作者:Mathias Feustel；Hardy Dr. Müller；Wolfgang Dr. Scheibner
    申请人:Textilforschungsinstitut Thueringen-Vogtland Ev；TITV GREIZ；
    IPC主号:G01L1-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen aus textilen Materialien aufgebauten Sensorzur Messung von Druck- und Zugkräften,der auf der Änderungdes elektrischen Widerstandes eines geflochtenen, gewebten, gestricktenoder in anderer Weise hergestellten textilen Netzwerkes aus elektrischleitfähigenFäden basiert.Insbesondere ist die Erfindung anwendbar, um den Druck eines ruhendenoder strömendengasförmigenbzw. flüssigenMediums in elastischen Hohlkörpernwie Schläuchenetc. zu bestimmen, ohne mit dem Medium im Inneren des Hohlkörpers inKontakt zu treten.
    [0002] In DE 198 60 881 A1 istein aufblasbarer rohrförmigeroder flächigerauf oder in seiner Innenflächemit Druckmesszellen bestückterKontinuumsdrucksensor beschrieben. Ähnliche bekannte Lösungen ( JP 2003014571 A ,WO 00/65984, US 5939640 , US 6171253 B1 )zur Messung des Druckes in Rohrleitungen oder Schläuchen basierendarauf, dass das unter Druck stehende Medium über eine flexible Membran aufherkömmlicheDrucksensoren einwirkt, die ihrerseits ein elektrisches Signal liefern.Bei der nach DE 3918534A1 bekannten Anordnung zur Ermittlung des Mediendruckesin einem elastischen Schlauchabschnitt wird der Schlauch durch einAndrückorgandeformiert. Das Andrückorganist übereinen einseitig befestigten Balken mit dem Kern einer Spulenanordnungverbunden, so dass die vom Innendruck bestimmte Deformation desSchlauches zu einer Veränderungder Lage des Kernes in der Spule führt. Hierdurch ändert sichdie Induktivitätund somit die Frequenz der Schwingspule, wodurch ein elektrischesSignal generiert wird. Andere bekannte Lösungen nutzen optische Fasernzur Bestimmung der durch den Innendruck in Hohlkörpern hervorgerufenen Deformationder Oberfläche( JP 2002054974 A , JP 03181832 A ).Die JP 07005059 A verwendeteinen aus elektrisch leitfähigemGummi bestehenden Rohrabschnitt, der in die zu messende Leitungeingebaut wird. Die druckabhängigeDeformation der Gummiwand ändertderen elektrischen Widerstand. Die Nachteile dieser bekannten Lösungen sindin dem hohen technischen Aufwand bei der Installation der Messvorrichtung,dem z. T. erheblichen Platzbedarf der Sensoren und der erforderlichenUnterbrechung der Leitung bzw. der Notwendigkeit des Einschleusensder Sensoren in die Leitung zu sehen. Ein Kontakt zwischen Mediumund Drucksensor ist nicht immer auszuschließen. Textile Drucksensoren, dieauf einer druckabhängigen Änderungdes elektrischen Widerstandes oder der Kapazität beruhen, sind in GB 2350683 A undWO 99/60357 bzw. EP 1211633A1 beschrieben. Hierbei handelt es sich um mehrlagige textileFlächengebilde,bei denen mindestens zwei elektrisch leitfähige Schichten durch eine isolierendeSchicht voneinander getrennt sind. Bei Druckausübung ändert sich entweder der elektrische Übergangswiderstandzwischen diesen Schichten oder die Kapazität, wenn die Anordnung aus leitfähigen undisolierenden Schichten als Kondensator aufgefasst wird. Die Herstellungdieser mehrlagigen Flächengebildeist mit erhöhtemAufwand verbunden und erfordert spezielle Maschinen.
    [0003] DieErfindung stellt sich die Aufgabe, einen textilen Sensor zur Bestimmungvon Druck- und Zugkräftenin Form einer einlagigen, aus elektrisch leitfähigen Fäden aufgebauten Struktur zuschaffen, welcher auf Druck- und Zugbelastungen richtungsabhängig durch Änderungdes elektrischen Widerstandes reagiert. Weiterhin sollen – Umgebungsbedingungen,z. B. Temperatur, Feuchte und Licht, zumindest semiquantitativ zurAnzeige gebracht werden.
    [0004] DieLösungdieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 bis4 aufgeführt.
    [0005] DieErfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Inden Zeichnungen zeigen:
    [0006] 1 bei Druck- und Zugeinwirkungunter Änderungdes elektrischen Widerstandes reagierende textile Flächengebildein Form eines Netzwerkes aus elektrisch leitfähigen Fäden
    [0007] 2 das elektrische Ersatzschaltbildder in 1 dargestelltenMaschenstrukturen
    [0008] 3 die schematische Darstellungeines textilen Drucksensors zur Bestimmung des in einem elastischenSchlauch herrschenden Druckes
    [0009] 4 Beispiele für textileDrucksensoren in Form von Rundgestricken mit unterschiedlicher Maschenstrukturauf einem Schlauch
    [0010] 5 die Abhängigkeitdes elektrischen Widerstandes der in 4 dargestelltenDrucksensoren vom Innendruck des Schlauches
    [0011] Nach 1 besteht der erfindungsgemäße Druck-und Zugsensor aus einem textilen Netzwerk 1 aus elektrischleitfähigenFäden 2,die auf unterschiedliche Weise z. B. durch Bildung von Maschen, Webenoder Flechten miteinander verknüpftsind. Elektrisch gesehen entsteht so gemäß 2 ein Netzwerkaus Einzelwiderständen 3 und 4 inx- bzw. y-Richtung, die sieh bei Ausübung von Druck oder Zug durchelastische Deformation der Maschenstruktur ändern. Diese Elementarwiderstände, diebeispielsweise durch Maschen 5 gebildet werden, überlagernsich zu einem Gesamtwiderstand, welcher der Druck- bzw. Zugkraftproportional ist und als Messgröße an elektrischenKontakten 6 und 6' bzw. 7 und 7' nach dem in 2 dargestellten elektrischenErsatzschaltbild aufgenommen werden kann. Der besondere Vorteildieser Anordnung besteht darin, dass auf mehrlagige Strukturen undKombinationen von leitenden und isolierenden Fäden verzichtet werden kann.Der gesamte Sensor besteht aus einem einzigen Fadenmaterial. Dieunterschiedlichen Textilverfahren erlauben sowohl flache als auchräumlichez. B. röhrenförmige Sensoren. 3 zeigt einen Sensor zurBestimmung des Innendruckes in einem elastischen Hohlkörper 8 z.B. in Form eines Schlauches als bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung. Dertextile Drucksensor ist ein Rundgestrick oder Rundgeflecht 9 aushandelsüblichen versilbertenPolyamidfäden,das den elastischen Hohlkörper 8 ineinem Abschnitt von frei wählbarer Länge umschließt. An denbeiden Enden des als Drucksensor wirkenden Rundgestrickes oder Rundgeflechtes 9 sindelektrische Kontakte 7 und 7' angebracht, über die, wie in 4 und 5 dargestellt, das druckproportionaleWiderstandssignal erfasst wird. Der Widerstand und die Empfindlichkeitdes textilen Drucksensors sind durch Wahl des Fadenmaterials undder Maschenform einstellbar. Der textile Drucksensor kann ganz oderteilweise mit einer isolierenden Beschichtung 10 umhüllt sein.In die Beschichtung 10 können Substanzen mit Indikatorwirkung 11 wiethermochrome, photochrome, elektrochrome oder hydrochrome Farbstoffeeingelagert sein.
    1 textilesNetzwerk 2 elektrischleitfähigerFaden 3 Einzelwiderstandin x-Richtung 4 Einzelwiderstandin y-Richtung 5 Masche 6,6' elektrischeKontakte zur Messung des Gesamtwiderstandes in x- Richtung 7,7' elektrischeKontakte zur Messung des Gesamtwiderstandes in y- Richtung 8 elastischerHohlkörper 9 Rundgestrickoder Rundgeflecht aus elektrisch leitfähigen Fäden 10 Beschichtung 11 Substanzmit Indikatorwirkung
    权利要求:
    Claims (4)
    [1] Textiler Druck- und Zugsensor, dadurch gekennzeichnet,dass elektrisch leitfähigeFäden (2) durchherkömmlichetextile Arbeitstechniken zu einem Netzwerk (1) verknüpft sindund dass elektrische Kontakte (6, 6', 7, 7') zur Messungdes sich bei Druck- und Zugbelastung infolge elastischer Verformungdes Netzwerkes (1) änderndenelektrischen Widerstandes so angebracht sind, dass die wirksamenDruck- und Zugkräfteaus dem gemessenen elektrischen Widerstand ermittelbar sind.
    [2] Textiler Druck- und Zugsensor nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass ein elastischer Hohlkörper (8) mit einemtextilen Netzwerk (1) aus elektrisch leitfähigen Fäden (2),beispielsweise einem Rundgestrick oder Rundgeflecht (9),ummantelt ist, an dem mindestens zwei elektrische Kontakte (7, 7') angebrachtsind, überdie der elektrische Widerstand des textilen Netzwerkes (1)als Maß für den im Innerendes elastischen Hohlkörpers(8) wirkenden Druckes eines ruhenden oder strömenden gasförmigen oderflüssigenMediums messbar ist.
    [3] Textiler Druck- und Zugsensor nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, dass das aus elektrisch leitfähigen Fäden (2)bestehende textile Netzwerk (1) mindestens teilweise miteiner elektrisch isolierenden Beschichtung (10) versehenist.
    [4] Textiler Druck- und Zugsensor nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, dass die auf das aus elektrisch leitfähigen Fäden (2)bestehende textile Netzwerk (1) aufgebrachte Beschichtung(10) Substanzen mit Indikatorwirkung (11) enthält, dieeine visuelle Erfassung von Eigenschaften ihrer Umgebung ermöglichen.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004025237B4|2011-07-07|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-03-31| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-12-04| 8120| Willingness to grant licences paragraph 23|
    2011-02-15| R018| Grant decision by examination section/examining division|
    2012-01-12| R020| Patent grant now final|Effective date: 20111008 |
    2017-12-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    DE10341672.2||2003-09-08||
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