[发明专利]带有电阻随压力改变的压力传感器的鞋

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜开关传感器领域，具体说是一种带有电阻随压力改变的压力传感器的鞋。

背景技术

现有的薄膜开关产品大多数属于单一的电阻值输出类型，即当压力达到最低值时薄膜开关的电阻由断开（电阻无穷大）到接通（产生一定的电阻值），电阻值不会随着压力的增加而改变或者改变量很小。而将这类薄膜开关应用到传感器领域，该传感器输出的基本是单一的通&断信号，无法实现对于不同压力需要与其相对应的电阻值输出，即实现真正意义的压感数据的输出。例如，跑动科技公司于2016年6月推出的智能跑步鞋垫，虽然把传感器的传感单元设置在脚底主要压力点如五个脚趾和脚跟等处，但是每个传感单元的压感数据输出值单一，无法识别穿戴者是否为同一人。若将上述技术方案用于智能穿戴设备，则功能过于单一。此外，人在跑步时会对鞋底造成极大的瞬时冲击，对于现有的薄膜开关传感器结构而言，该冲击力易造成银浆层的断裂，造成数据不稳定，该产品的使用寿命在一年左右的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有电阻随压力改变的压力传感器的鞋，从根本上解决了上述问题，其具有结构合理、压感数据输出精度高、造价低、使用寿命长、适用范围广等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：该带有电阻随压力改变的压力传感器的鞋，包括若干设置在其中一只鞋内的传感单元，传感单元包括通过双面胶粘结的一对PET层、分别设置在各PET层上的银浆层、覆盖银浆层的接触碳浆层，接触碳浆层之间设有中空结构，碳浆层上设有间隔碳浆层，其技术要点是：所述间隔碳浆层上设有网格，银浆层上设有若干磁感线圈并与整流模块和电源模块连接，另一只鞋内设有若干磁场线切割磁感线圈的磁条。

进一步的，所述压力传感器结构分别设置在与脚尖、脚心或/和脚跟对应的位置上。脚尖具体可包括五个区域，即第一跖骨所在区域、第二和第三跖骨头部所在区域、第一跖骨根部所在区域、第三跖骨根部所在区域及第五跖骨根部所在区域；脚心具体是指骰骨所在区域；脚跟具体是指脚跟骨所在区域。

进一步的，所述网格均布在间隔碳浆层上。

进一步的，所述银浆层与PET层之间设有保护碳浆层。

进一步的，所述保护碳浆层或间隔碳浆层由以下原料按照重量百分比制备而成：螺旋碳纤维3~5wt%；导电炭黑18~20wt%；膨胀石墨2~5wt%；二氧化硅1~2wt%；树脂10~25wt%；树脂溶剂42~64wt%；助剂0.2~1wt%；

树脂选自热塑性聚氨酯（TPU）、聚氨酯（PU）或天然乳胶（NR）中的一种以上；

树脂溶剂选自二甲基甲酰胺、环己酮、丁酮、二价酸酯、醋酸正丙酯或水的一种以上；

助剂选自分散剂0.2~0.3wt%或流平泡剂0.2~0.3wt%的一种以上；分散剂选自线性烷基酰胺类或枝型多聚羧酸、月桂酸钠、聚乙烯醇、聚乙二醇单月桂酸酯的一种以上；流平消泡剂选自聚醚改性聚硅氧烷。

进一步的，所述螺旋碳纤维、导电炭黑、膨胀石墨与树脂的重量比为1.2~5.0：4.0~10.0：0.8~5.0：10.0。

本发明还提供了上述间隔碳浆层或保护碳浆层的制备方法，其技术要点是，包括以下步骤：

步骤1）将树脂充分溶解于溶剂中，在转速≥2000rpm搅拌条件下，依次加入二氧化硅，助剂、导电螺旋碳纤维、导电炭黑、膨胀石墨；

步骤2）导电螺旋碳纤维采用通用的催化乙炔热解法制备螺旋碳纤维，然后2000℃石墨化处理；

步骤3）将组分混合均匀后经三辊研磨机研磨至≤60μm，再用球磨机研磨至≤30μm，得到粘度30~50Pa·S的油墨。

本发明的有益效果：而根据足部形状在相应位置设置网格单元，则可根据受力位置的不同、受力位置输出电流、输出总电流以及所对应的时间循环点之间的匹配关系等这些压感数据得到唯一的身份信息，从而可作为身份识别装置的检测端。例如，在脚尖、脚心和脚跟部分别设置带有网格结构的该传感单元，某人在特定时间单元内行走或跑步姿态发生改变，则特定的传感器的特定传感单元位置会受到人脚部周期性施加的作用力，从而特定的传感单元上循环输出电流A1~An、总输出电流I以及时间单元的特定时间点T1~Tn这组数据呈周期性变化，而通过设置匹配函数f（T）=aAn*bI*cTn，则可获得以时间T为横坐标，以f(T)为纵坐标的特征曲线。通过检测传感器不同传感单元位置按时间顺序的循环受力情况，即可获得不同行走姿态对足底受力的影响，从而得到唯一的身份标识。