一种柔性电容式传感器及柔性垫的制作方法

1.本实用新型涉及传感器垫技术领域，尤其涉及一种柔性电容式传感器及柔性垫。


背景技术：

2.传感器垫如今被各种应用场景所喜好并应用，例如应用于车载座椅中的传感器垫，能够在感应到人体坐下时自动启动车辆；或者应用于智能家居，例如沙发和床垫。
3.现有的传感器垫由于电子设备的设置使得舒适性较差，例如采用金属板作为电容式传感器垫的极板，使得传感器垫较硬并且成本较高，不适合普遍应用。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种柔性电容式传感器及柔性垫，以实现一种成本较低且舒适性较高的柔性垫。
5.根据本实用新型的一方面，提供了一种柔性电容式传感器，包括：
6.第一柔性电极层，包括多个间隔设置的第一分支电极；
7.第二柔性电极层，包括与多个第一分支电极一一对应设置的多个间隔设置的第二分支电极；
8.柔性绝缘层，设置于所述第一柔性电极层和所述第二柔性电极层之间；
9.其中，在对应设置的所述第一分支电极和所述第二分支电极中，所述第一分支电极在所述柔性绝缘层的垂直投影位于所述第二分支电极在所述柔性绝缘层的垂直投影内。
10.可选的，多个所述第一分支电极和多个所述第二分支电极均沿第一方向延伸且沿第二方向排列。
11.可选的，所述第一分支电极沿所述第二方向的第一宽度小于所述第二分支电极沿所述第二方向的第二宽度；
12.且所述第二宽度与所述第一宽度的差值与所述柔性绝缘层的厚度正相关。
13.可选的，所述第一分支电极沿所述第一方向的中心线与所述第二分支电极沿所述第一方向的中心线重合。
14.可选的，沿所述第二方向，各所述第一分支电极之间的第一间隔距离大于各所述第二分支之间的第二间隔距离。
15.可选的，各所述第一分支电极构成第一环形结构，各所述第二分支电极构成第二环形结构。
16.可选的，所述第一柔性电极层还包括至少一个第一连接电极；多个所述第一分支电极通过至少一个所述第一连接电极电连接；
17.所述第二柔性电极层还包括与所述第一连接电极对应设置的至少一个第二连接电极；多个所述第二分支电极通过至少一个所述第二连接电极电连接。
18.可选的，在对应设置的所述第一连接电极和所述第二连接电极中，所述第一连接电极在所述柔性绝缘层的垂直投影位于所述第二连接电极在所述柔性绝缘层的垂直投影
内。
19.可选的，所述第一连接电极沿所述第二方向的中心线与所述第二连接电极沿所述第二方向的中心线重合。
20.根据本实用新型的另一方面，提供了一种一种柔性垫，包括上述的柔性电容式传感器。
21.本实用新型实施例提供的柔性电容式传感器，设置电容式传感器的两个电极层为柔性电极层，并且设置位于第一柔性电极层和第二柔性电极层之间的绝缘层为柔性绝缘层，能够提高柔性电容式传感器的柔软程度，当其应用于柔性垫中时，能够提高柔性垫的舒适性；另外，将多个第一分支电极间隔设置于第一柔性电极层上，将多个与各第一分支电极对应设置的第二分支电极间隔设置于第二柔性电极层上，相较于现有技术中的金属板或将导电浆印刷与整面电极层上的设置能够有效降低成本；此外，在对应设置的第一分支电极和第二分支电极中，设置第一分支电极在柔性绝缘层的垂直投影位于所述第二分支电极在所述柔性绝缘层的垂直投影内，如此能够保证对应设置的第一分支电极和第二分支电极组成电容结构，并且可以保证在人体坐下或放置重物时，避免由于设置于柔性绝缘层两侧的第一柔性电极层和第二柔性电极层发生错位，使得对应设置的第一分支电极和第二分支电极无法组成对应的电容结构，从而无法检测电容信号，影响对重量的检测。
22.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本实用新型实施例提供的一种柔性电容式传感器的结构示意图；
25.图2是本实用新型实施例提供的一种柔性电容式传感器的结构爆炸示意图；
26.图3是本实用新型实施例提供的又一种柔性电容式传感器的结构爆炸示意图；
27.图4是本实用新型实施例提供的又一种柔性电容式传感器的结构爆炸示意图；
28.图5是本实用新型实施例提供的又一种柔性电容式传感器的结构爆炸示意图。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
30.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样
使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.图1是本实用新型实施例提供的一种柔性电容式传感器的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的一种柔性电容式传感器的结构爆炸示意图，结合图1和图2所示，该柔性电容式传感器00包括：第一柔性电极层10，包括多个间隔设置的第一分支电极11；第二柔性电极层20，包括与多个第一分支电极11一一对应设置的多个间隔设置的第二分支电极21；柔性绝缘层30，设置于第一柔性电极层10和第二柔性电极层20之间；其中，在对应设置的第一分支电极11和第二分支电极21中，第一分支电极11在柔性绝缘层30的垂直投影位于第二分支电极21在柔性绝缘层30的垂直投影内。
32.具体的，第一柔性电极层10和第二柔性电极层20优选为可印刷的柔软基底材料，例如热塑性聚氨酯弹性体橡胶(thermoplastic polyurethanes，tpu)，第一分支电极11和第二分支电极21可以为导电浆，例如银碳浆，可以将银碳浆印刷在第一柔性电极层10以形成多个第一分支电极11，将银碳浆印刷在第二柔性电极层20以形成多个第一分支电极21，各第一分支电极11之间具有间隔，且各第二分支电极之间21也对应的具有间隔，如此当第一分支电极11在柔性绝缘层30的垂直投影位于与其对应设置的第二分支电极21在柔性绝缘层30的垂直投影内时，对应设置的第一分支电极11和第二分支电极21组成电容结构，则多个对应设置的第一分支电极11和第二分支电极21可以组成多个电容结构，此时可检测多个电容信号，当该柔性电容式传感器00应用于柔性垫中时，根据电容的决定式c＝εs/4πkd(其中，c为电容值，ε为极板间的介质的介电常数，s为电容的两个极板的正对面积，k为静电力常量，d为极板间距离)可知，电容的容值与极板间距离成反比，因此能够根据多个电容信号检测柔性垫上的人体或物体的重量；另外，在对应设置的第一分支电极11和第二分支电极21中，设置第一分支电极11在柔性绝缘层30的垂直投影位于第二分支电极21在柔性绝缘层30的垂直投影内，可以保证在人体坐下或放置重物时，避免由于设置于柔性绝缘层30两侧的第一柔性电极层10和第二柔性电极层20发生错位，使得对应设置的第一分支电极11和第二分支电极21无法组成对应的电容结构，从而无法检测电容信号，影响对重量的检测。
33.本实用新型实施例提供的柔性电容式传感器，设置电容式传感器的两个电极层为柔性电极层，并且设置位于第一柔性电极层和第二柔性电极层之间的绝缘层为柔性绝缘层，能够提高柔性电容式传感器的柔软程度，当其应用于柔性垫中时，能够提高柔性垫的舒适性；另外，将多个第一分支电极间隔设置于第一柔性电极层上，将多个与各第一分支电极对应设置的第二分支电极间隔设置于第二柔性电极层上，相较于现有技术中的金属板或将导电浆印刷与整面电极层上的设置能够有效降低成本；此外，在对应设置的第一分支电极和第二分支电极中，设置第一分支电极在柔性绝缘层的垂直投影位于第二分支电极在柔性绝缘层的垂直投影内，如此能够保证对应设置的第一分支电极和第二分支电极组成电容结构，并且可以保证在人体坐下或放置重物时，避免由于设置于柔性绝缘层两侧的第一柔性电极层和第二柔性电极层发生错位，使得对应设置的第一分支电极和第二分支电极无法组成对应的电容结构，从而无法检测电容信号，影响对重量的检测。
34.示例性的，图中仅以第一分支电极11印刷于第一柔性电极层10背离绝缘层10的一侧，且第二分支电极21印刷于第二柔性电极层20靠近绝缘层10的一侧为例进行了示例性的说明，可以理解的是，还可以将第一一分支电极11印刷于第一柔性电极层10靠近绝缘层10的一侧，第二分支电极21也可以印刷于第二柔性电极层20背离绝缘层10的一侧，本发明实施例对此不作具体限定。
35.可选的，继续结合参考图1和图2，多个第一分支电极11和多个第二分支电极21均沿第一方向y延伸且沿第二方向x排列。
36.具体的，可以设置第一分支电极11和第二分支电极21的形状均为沿第一方向y延伸的类似于矩形的长条形状，并且设置多个第一分支电极11和多个第二分支电极21均沿第二方向x排列。
37.可选的，继续参考图1和图2，第一分支电极11沿第二方向x的第一宽度w1小于第二分支21电极沿第二方向x的第二宽度w2；且第二宽度w2与第一宽度w1的差值(w2-w1)与柔性绝缘层30的厚度d正相关。
38.具体的，当柔性电容式传感器00应用于柔性垫中时，柔性绝缘层30的厚度越厚，即厚度值d的值越大，则人体坐下时第一柔性电极层10与第二柔性电极层20发生错位的程度越大，即对应设置的第一分支电极11和第二分支电极21的错位程度越大，使得对应设置的第一分支电极11和第二分支电极21构成的电容的容值越小，根据电容值确定人体重量时会不准确，尤其是当第一分支电极11和第二分支电极21在柔性绝缘层30上的投影互不交叠时，则无法组成电容结构，则无法根据电容值实现对人体重量的检测，因此设置第一分支电极11沿第二方向x的第一宽度w1小于第二分支21电极沿第二方向x的第二宽度w2；且第二宽度w2与第一宽度w1的差值(w2-w1)与柔性绝缘层30的厚度d正相关，能够保证人体坐下时，对应设置的第一分支电极11在柔性绝缘层30的垂直投影在第二分支电极21在柔性绝缘层30的垂直投影内，提高根据电容值确定人体重量的准确性。
39.可选的，继续结合参考图1和图2，第一分支电极11沿第一方向y的中心线l1与第二分支电极21沿第一方向y的中心线l2重合。
40.具体的，设置第一分支电极11沿第一方向y的中心线l1与第二分支电极21沿第一方向y的中心线l2重合，能够进一步保证第一柔性电极层10和第二柔性电极层20错位时，无论第一柔性电极层10沿第二方向x向左移动或向右移动均能，其在柔性绝缘层30的垂直投影在第二分支电极21在柔性绝缘层30的垂直投影内，进一步保证检测的电容值的准确性。
41.可选的，继续参考图2，沿第二方向x，各第一分支电极11之间的第一间隔距离h1大于各第二分支之间21的第二间隔距离h2。
42.具体的，为了进一步保证第一柔性电极层10和第二柔性电极层20发生错位时，第一分支电极11在柔性绝缘层30的垂直投影位于与其对应设置的第二分支电极21在柔性绝缘层30的垂直投影内，可以设置各第一分支电极11沿第二方向x的第一间隔距离h1大于各第二分支之间21沿第二方向x的第二间隔距离h2。
43.可选的，图3是本实用新型实施例提供的另一种柔性电容式传感器的结构爆炸示意图，如图3所示，各第一分支电极11构成第一环形结构，各第二分支电极21构成第二环形结构。
44.具体的，还可以设置第一分支电极11的首部与其尾部相连，设置第二分支电极21
的首部与其尾部相连，即各第一分支电极11构成第一环形结构，对应的设置各第二分支电极21构成第二环形结构，第一环形结构和第二环形结构可以为图中所示的同心圆结构。在本实用新型的其他实施例中，还可以设置第一环形结构和第二环形结构为回字形结构。
45.示例性的，当设置第一分支电极11构成第一环形结构，且各第二分支电极21构成第二环形结构时，第一分支电极11的中心与对应设置的第二分支电极21的中心重合。
46.可选的，图4是本实用新型实施例提供的另一种柔性电容式传感器的结构爆炸示意图，如图4所示，第一柔性电极层10还包括至少一个第一连接电极12；多个第一分支电极11通过至少一个第一连接电极12电连接；第二柔性电极层20还包括与第一连接电极11对应设置的至少一个第二连接电极22；多个第二分支电极21通过至少一个第二连接电极22电连接。
47.具体的，可以设置第一柔性电极层10中的各第一分支电极11通过第一连接电极12相互连接，并且对应的设置第二柔性电极层20中的各第二分支电极21通过第二连接电极22相互连接，此时，第一柔性电极层10中的各电极与第二柔性电极层20中的各电极组成一个电容结构，则可仅获取一个电容信号，能够简化处理电容检测信号的电路结构以及简化根据电容信号确定人体重量的电路过程。
48.示例性的，第一柔性电极层10可以包括一个第一连接电极12，且对应的第二柔性电极层20可以包括一个第二连接电极22，此时各第一分支电极11可以与第一连接电极12构成如图所示的开口结构，且对应的第二分支电极21可以与第二连接电极22也构成开口结构；或者，如图5所示，第一柔性电极层10可以包括多个第一连接电极12，且对应的第二柔性电极层20可以包括多个第二连接电极22，此时各第一分支电极11可以与多个第一连接电极12构成蛇形结构，且对应的第二分支电极21可以与多个第二连接电极22也构成蛇形结构。
49.可选的，参考图4或图5，在对应设置的第一连接电极12和第二连接电极22中，第一连接电极12在柔性绝缘层30的垂直投影位于第二连接电极22在柔性绝缘层30的垂直投影内。
50.具体的，当第一连接电极12在柔性绝缘层30的垂直投影位于与其对应设置的第二连接电极22在柔性绝缘层30的垂直投影内时，可以保证第一柔性电极层10所包括的电极在柔性绝缘层30的垂直投影均位于第二柔性电极层20中的电极在柔性绝缘层30的垂直投影内，能够保证获取的电容信号的准确性。
51.可选的，继续参考图4或图5，第一连接电极12沿第二方向x的中心线l3与对应设置的第二连接电极22沿第二方向的中心线l4重合。如此，可以避免第一柔性电极层10和第二柔性电极层20沿第一方向y错位时，第一连接电极12在柔性绝缘层30上的垂直投影不在对应设置的第二连接电极22在柔性绝缘层30上的垂直投影内，能够提高电容信号的检测精度，从而提高根据电容信号确定人体重量的准确度。
52.基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供一种柔性垫，包括本实用新型任一实施例提供的柔性电容式传感器，因此包括本实用新型任一实施例提供的柔性电容式传感器的技术特征，能够达到本实用新型任一实施例提供的柔性电容式传感器的有益效果，相同之处可参照上述对本实用新型实施例提供的柔性电容式传感器的描述，在此不再赘述。
53.其中，柔性垫可应用于座椅、沙发或床垫中，由于柔性电容式传感器中第一柔性电极层中电极的印刷面积较少，因此可以将第一柔性电极层可作为与人体直接接触的一侧，
能够提高柔性垫的舒适性。
54.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。