薄膜形式的压力传感器的制作方法
专利名称：薄膜形式的压力传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种箔片型压力传感器。
背景技术：
箔片型压力传感器例如膜片开关、膜压传感器或类似传感器通常包括至少两个基本弹性薄膜层，所述两个弹性薄膜层以一定距离相互间隔开地设置。例如，可借助于设在开关元件的活动区周围的隔板来实现这一点，其中，用粘结剂将两个薄膜层各自的边缘固定到所述隔板上。在开关元件的活动区(active zone)内，在薄膜层上施加不同的触点排列，在两薄膜层相互挤压在一起时，在该二者之间就建立一个电接触，因此，开关元件就被触发。一旦释放薄膜层上的压力，则后者就会由于其弹性特征而返回到其分离位置，触点的不同排列之间的电接触就会中断。
这种开关元件表现出非常良好的响应特征，其也可以通过弹性薄膜层的适当结构而适用于特定应用中。这种型式的开关元件也具有非常小的安装厚度，并特别采用可以赋予开关表面的若干不同的形状来进行区分。为此，这种开关元件特别适用于那些要求开关表面具有小结构尺寸和柔性结构的领域中。
与简单的薄膜开关相比，箔片型压力传感器具有附加的压敏层，所述附加压敏层应用于传感器的活动区，并经由压敏层在触点排列之间建立电接触。通常采用两种型式的这种箔片型压力传感器。
在以透过模式作用的箔片型传感器中，第一触点元件设在第一承载箔片上，第二触点元件设在第二承载箔片上，所述两个承载箔片以一定距离相互间隔开地设置，并相互间相对设置。在两触点元件之间，设置半导体材料层，且在所述传感器触发时，该半导体材料层压在两触点元件上，从而造成两触点元件之间的阻力作为所施加的压力的函数而变化。
以并联模式作用的箔片型传感器具有两个触点元件，它们以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片上。半导体层施加于第二承载箔片上，并且，该半导体层覆盖两触点元件之间的区域，且在承载箔片相互挤压在一起时与两触点元件形成取决于压力(pressure-dependent)的接触。
不管箔片型压力传感器的具体型式如何，它的取决于压力的特性电阻曲线具有一个与这样一个压力相对应的触发点，在该压力下，两电极元件之间建立了初始接触。在这个触发点之上，特性曲线表现出动态路径，其可通过承载箔片的相应结构、压敏层以及电极的结构与特定应用的要求匹配。甚至特性曲线的触发点例如可通过采用承载箔片和隔板的适当结构来调节至所需值。
然而，这样调节的触发点值仅仅对于传感器元件的中心启动有效，即，仅仅对于施加在传感器单元的活动区的中心区域上的压力有效。如果启动发生在中心之外，由于传感器单元的隔膜结构，电极将仅仅在施加的压力高于触发阈值时相互接触。然而，这就意味着在触发阈值附近由施加的压力所造成的传感器元件的真实启动将不被识别。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种压力传感器，其可以识别在中心区域之外的启动。
根据本发明，可通过根据权利要求1所要求的压力传感器来实现这一任务。这种箔片型压力传感器包括第一承载箔片和第二承载箔片，其通过隔板以一定距离间隔开设置，所述隔板具有至少一个凹槽，该凹槽限定了压力传感器的活动区，其中，两个承载箔片彼此相对设置，第一电极、第二电极和压敏材料层，所述第一电极、第二电极和压敏材料层分别施加于第一或第二承载箔片上的活动区，使得在承载箔片挤压在一起时，在第一和第二电极之间通过压敏层来建立电接触。根据本发明，压力传感器具有至少一个第三电极，该第三电极在压力传感器的活动区内施加于第一或第二承载箔片，使得在承载箔片挤压在一起时，在第三电极和第一电极和/或第三电极和第二电极之间通过压敏层来建立电接触。
根据本发明的压力传感器的第三电极优选置于压力传感器的活动区的中心之外。以这种方式，在压力于中心之外施加到压力传感器上时，在第一电极和第二电极之间通过压敏层建立电接触之前，于是，第三电极可经由压力传感器与第一和/或第二电极形成接触。可通过相连的评估处理器单元来测量这个电接触，例如通过测量第三电极与第一和/或第二电极之间的电阻来测量这个电接触。因此，与传统的压力传感器相比，借助于所提出的压力传感器，如果施加在压力传感器上的力位于该压力传感器的实际触发阈值的区域内，则所述传感器的中心区域之外的启动也已经被识别。
应该指出，附加的至少一个第三电极也可用于检查压力传感器与操作的一致性。在所提出的压力传感器中，实际上能够同时或交替测量第一电极和第二电极之间的阻力和第三电极与第一和/或第二电极之间的阻力，且可以确定施加在开关元件上的相应压力值。假设在观测到的压力值之间存在很大不同，这可表示在传感器单元内出现故障。
此外，利用各个电极相对于彼此的适当排列，至少一个第三电极可用于提供具有补充切换级(supplementary switching stage)的压力传感器。例如，电极可相对于彼此设置，并且，在超出第一压力阈值时，在例如第一电极和第二电极之间出现第一电接触，而在超出较高的第二压力阈值时，在第三电极和例如第一电极或第二电极之间出现第二电接触。用这种方法，通过采用适当数目的附加第三电极，原则上可以产生任何所需切换级的开关元件。
在压力传感器的实施例的第一形式中，第一、第二和至少一个第三电极以一定距离间隔开地并排固定到第一承载箔片上。压敏层然后施加到第二承载箔片上，并且，压敏层与第一电极、第二电极和至少一个第三电极相对设置。
在另一种形式的实施例中，第一电极和第二电极以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片上，至少一个第三电极置于第二承载箔片上，使得至少一个第三电极与第一电极和第二电极相对定位。在这种结构的压力传感器中，压敏层可施加于至少一个第三电极上或者施加于第一电极和第二电极上。
在另一个形式的实施例中，第一电极和第二电极以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片上，至少一个第三电极置于第二承载箔片上，使得至少一个第三电极与第一电极相对放置，压敏层以这样的方式施加于第二承载箔片和至少一个第三电极上，使得压敏层与第一和第二电极相对定位。
这种形式的实施例的一个变形是呈现出至少两个附加电极。在这种形式的实施例中，第一电极和第二电极以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片上。第三电极和第四电极置于第二承载箔片上，使得第三电极与第一电极相对定位，第四电极与第二电极相对定位。压敏层优选施加于第二承载箔片、第三电极和第四电极上，使得压敏层与第一和第二电极相对定位。
应该指出，除了上述的实施例形式之外，也可能采用这些实施例形式的组合。
所提出的压力传感器具有极其多的应用。这些压力传感器的一个非常具体的应用是例如用于摩托车辆的座位占用传感器的领域。这种座位占用传感器包括例如两个上述的压力传感器，它们以一定距离相互间隔开地设置在座位的表面上，且第一压力传感器分配到座位的第一区域，第二压力传感器分配到座位的第二区域。在这个结构中，第一和第二压力传感器连接在一起，并且组成逻辑与门。
在座位占用传感器的可能形式的实施例中，第一和第二压力传感器串联连接在一起，这样，例如，每个第一和第二压力传感器的第三电极相互接触在一起。
在带有至少两个附加压力传感器的座位占用传感器的另一个形式的实施例中，第三压力传感器连接到第一压力传感器，以便组成逻辑或门，第四压力传感器连接到第二压力传感器，以便组成逻辑或门。为了组成这些逻辑布局，第一和第二压力传感器与第二和第四压力传感器在各种情况下并联。例如，如果每个第一和第三压力传感器的第一电极或者第二和第四压力传感器的第一电极分别相互接触，而每个第一和第四压力传感器的第二电极或者第二和第四压力传感器的第二电极分别相互接触，则就可以实现这一点。
在下述中，将参考附图叙述本发明的优选实施例。这些附图示出图1是压力传感器的一个实施例的横截面视图；图2是图1中中心启动的压力传感器；图3是图1中非中心启动的压力传感器；
图4是根据图1的压力传感器的方块电路图，其没有被启动；图5是图1中的压力传感器的结构的3D视图；图6是带有压力传感器的座位占用传感器的方块电路图；图7是压力传感器的另一个实施例的横截面视图；图8是压力传感器的另一个实施例的横截面视图。
具体实施例方式
图1示出压力传感器的一个实施例的横截面视图。压力传感器10包括第一承载箔片12和第二承载箔片14，它们通过隔板16以一定距离相互间隔开设置。隔板16具有凹槽18，其形成了压力传感器的活动区。
在凹槽18内部，第一电极20和第二电极22以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片12上。第三电极24和第四电极26同样以一定距离相互间隔开地设置在第二承载箔片14上。在这种结构中，第三电极与第一电极20相对定位，而第四电极26与第二电极22相对定位。由压敏材料制成的层26分别施加于第三和第四电极24或26上，以将两个电极24和26之间的间隔完全跨接。
图1中示出的压力传感器10基本代表了并联模式的压力传感器，其中，在承载箔片12和14被挤压在一起时，可经由电极20和22之间的压敏层28来建立电接触。在图2中示出处于中心启动状态(用箭头30表示)的压力传感器10的视图。
然而，在示出的压力传感器10中，通过加入第三电极24或第四电极26，在各个所述两压力传感器中，在电极20和电极24之间，或者分别在电极22和电极26之间可建立通常称作透过模式的电触点。利用这种方法，在使用提出的压力传感器时，所述传感器的启动可被识别，即使这种情况发生在中心区域之外。图3示出了压力传感器的这种非中心启动。
如图3所示，施加的压力(用箭头30表示)不作用于压力传感器的活动区的中心，而是从中心横向转移。因而第一承载箔片12在施加的压力作用下相对于传感器中心产生不对称的变形，这样，在恒压下，没有经由压敏层在电极20和22之间建立接触。因而，在传统的箔片型压力传感器中，不可识别压力传感器的这种启动。然而，利用所提出的压力传感器，可通过压敏层28所建立的接触来识别压力传感器的非中心启动，其中，所述压敏层28位于相对定位的电极22和电极26之间。
图4示出图1中的非启动的压力传感器的方块电路图。电极20和压敏层28之间的取决于压力的接触在这个方块电路图中作为可变电阻器40示出。同样地，电极22和压敏层28之间的取决于压力的接触作为可变电阻器42出现在这个方块电路图中。电阻器44表示两电极之间的压敏层28。一旦启动电极元件，如图2所示，电流可从电极20通过压敏层28流到电极22。如果压力传感器没有被启动，则在电极20或22分别与压敏层28之间没有建立电触点。这在图4中用两个开关46和48表示。
图5用示意的三维视图示出所提出的压力传感器的不同元件。隔板16出现在这种形式的实施例中，仅仅通过圆形凹槽18示意性地表示。
图6示出座位占用传感器的示意性视图，该座位占用传感器包括若干个上述压力传感器100、102、104、106。单独的压力传感器100至106在此以一定距离相互间隔开排列，这样，每个压力传感器能够被置于摩托车辆座位的指定区域。
单独的压力传感器100、102、104和106经由常用的连接导体108和110连接到评估处理器单元(未示出)。在这个结构中，单独的压力传感器并联，电极20在每个情况下都连接到导体110上，而电极22连接到导体108上。借助于这种电路布局，每个单独的压力传感器可独立地探测局部施加到机动车辆座位上的压力，并因此能够识别局部的座位占用情况。在这种情况下，座位占用传感器的输出信号由被启动的压力传感器的并联的电阻链40-44编译。
除了这种电路布局之外，传感器100和102的电极24连接到传感器104和106的电极26上。这种电路布局意味着，压力传感器100和102的并联触点(46，40)与压力传感器104和106的并联触点(42，48)串联在两个连接导体108和110之间。
万一发生大范围内的座位占用，这样例如压力传感器102的触点46，40和压力传感器106的触点42，48闭合，结果就由压力传感器102的可变电阻器40和压力传感器106的可变电阻器42之间的串联来确定座位占用传感器的输出信号(电阻)。利用单独的压力传感器的相应排列，可明确地辨认座位占用传感器的这个状态，因此，可以独立地识别座位的这种大范围的占用。
应该指出，传感器100和102的电极26能够可选择地连接到传感器104和106的电极24上。这在图6中用虚线示出的可选择的导体轨迹112表示。
应该指出，为了检验位于连接导体108和连接导体110之间的导体轨迹的整体性，可将二极管114加入这个电路中。
图7示出带有这个发明的元件的压力传感器210的另一个形式的实施例，第一承载箔片212和第二承载箔片214借助于隔板216以一定距离相互间隔开设置。第二承载箔片214其上固定第一电极220上，而第一承载箔片212其上设有三个电极222、224、226，所述三个电极以一定距离相互间隔开设置，使得所述三个电极222、224、226中的每一个都设置在与电极220相对的区域上。在这个形式的实施例中，由压敏材料制成的层228例如被施加到第一电极220上。可替换地，压敏材料层228可施加于三个电极222、224、226上。
如果这样构成的压力传感器210在中心被启动，一旦超出第一压力阈值，就经由层228在电极224和电极220之间建立取决于压力的电接触。如果施加在压力传感器210上的压力进一步增大，一旦超出第二压力阈值，同样在电极222和220或者电极226和220之间分别建立了电接触。这种压力传感器210因而具有两个不同的开关阈值。
然而，例如，如果压力传感器在电极226的附近被横向启动，则在电极224和电极220之间建立接触之前，在电极226和电极220之间立即建立电接触。通过分别计算电极对222和224或者224和226之间的电阻，也可确定压力传感器在哪一侧被启动。
应该指出，通过在第一承载箔片上增加再一个电极，压力传感器的不同切换级的数目可随着需要而增加。可替换地，或者附加地，切换级的数目也可通过使电极222、224、226相对于压力传感器的中心线不对称地分布而增大。
在图8中示出压力传感器310的实施例的另一个形式。这种压力传感器是以所谓的并联模式操作的。
在这个压力传感器中，三个电极320、322和324固定到第一承载箔片312上，而压敏材料层328施加于第二承载箔片314上。在这个传感器中，通过分别计算电极对320和322或者322和324之间的电阻，例如，能够确定压力传感器在哪一侧被启动。
关键词10压力传感器12，14承载箔片16隔板18凹槽20，22，24，26电极28压敏层30施加的压力40，42表面触点的可变电阻44压敏层的电阻46，48开关100，102，104，106压力传感器108，110 连接导体112 可选择的导体轨迹114 二极管212，214 承载箔片210 压力传感器216 隔板220，222，224，226电极228 压敏层310 压力传感器312，314 承载箔片320，322，324 电极328 压敏层
权利要求
1.一种箔片型传感器，包括第一承载箔片和第二承载箔片，其借助于隔板以一定距离相互间隔开地设置，所述隔板具有至少一个凹槽，该凹槽限定了压力传感器的活动区，其中，所述两个承载箔片相对定位；第一电极、第二电极和由压敏材料制成的层，所述第一电极、第二电极和压敏材料层在活动区施加于第一电极或第二电极上，使得在承载箔片被挤压在一起时，就在第一和第二电极之间通过压敏层建立电接触，其特征在于，还包括至少一个第三电极，所述至少一个第三电极在压力传感器的活动区内施加于第一或第二承载箔片上，使得在承载箔片被挤压在一起时，在第三电极和第一电极和/或第三电极和第二电极之间通过压敏层建立电接触。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其中，所述第一、第二和至少一个第三电极相互间以一定距离间隔开地紧接着施加于第一承载箔片上，压敏层应用于第二承载箔片上，使得该压敏层与第一电极、第二电极和至少一个第三电极相对布置。
3.如权利要求1或2所述的压力传感器，其中，第一电极和第二电极相互间以一定距离间隔开地布置在第一承载箔片上，至少一个第三电极布置在第二承载箔片上，使得至少一个第三电极与第一和第二电极相对设置。
4.如权利要求3所述的压力传感器，其中，所述压敏层被施加于至少一个第三电极上。
5.如权利要求3所述的压力传感器，其中，所述压敏层被施加于第一和第二电极上。
6.如权利要求1到5中任一项所述的压力传感器，其中，第一电极和第二电极相互间以一定距离间隔开地设置在第一承载箔片上，至少一个第三电极设置在第二承载箔片上，使得所述至少一个第三电极与第一电极相对设置，压敏层应用于第二承载箔片和至少一个第三电极上，并使所述压敏层与第一和第二电极相对设置。
7.如权利要求1到6中任一项所述的压力传感器，其中，第一电极和第二电极相互间以一定距离间隔开地设置在第一承载箔片上，第三电极和第四电极设置在第二承载箔片上，使得第三电极与第一电极相对设置，第四电极与第二电极相对设置，压敏层应施加第二承载箔片、第三电极和第四电极上，使得该压敏层与第一和第二电极相对定位。
8.一种座位占用传感器，其包括如上述权利要求中任一项所述的两个压力传感器，所述压力传感器以这样的方式以一定距离间隔开地设置到座位表面上，使得第一压力传感器置于座位的第一区域上，第二压力传感器置于座位的第二区域上，其特征在于，所述第一和第二压力传感器连接在一起，以组成逻辑与门。
9.如权利要求8所述的座位占用传感器，其中，所述第一和第二压力传感器串联连接。
10.如权利要求9所述的座位占用传感器，其中，每个所述第一和第二压力传感器的第三电极连接在一起。
11.如权利要求8所述的座位占用传感器，带有至少两个附加的压力传感器，其中，第三压力传感器连接到第一压力传感器上，以组成逻辑或门，第四压力传感器连接到第二压力传感器上，以组成逻辑或门。
12.如权利要求11所述的座位占用传感器，其中，所述第一和第三压力传感器并联，第二和第四压力传感器并联。
13.如权利要求12所述的座位占用传感器，其中，每个所述第一和第三压力传感器的第一电极或者每个所述第二和第四压力传感器的第一电极分别接触在一起，每个所述第一和第三传感器的第二电极或者每个第二和第四压力传感器的第二电极分别接触在一起。
全文摘要
本发明涉及一种薄膜形式的压力传感器，包括第一承载薄膜和第二承载薄膜，其借助于隔板以一定距离间隔开设置。隔板包括至少一个凹槽，形成了压力传感器的活动区，两个承载薄膜相对设置，还包括第一电极、第二电极和由压敏材料制成的层。第一电极、第二电极和压敏材料层置于第一和/或第二承载薄膜上的活动区内，并使得在承载薄膜挤压在一起时，通过压敏层在第一和第二电极之间形成电触点。依照本发明，压力传感器包括至少一个第三电极，其置于第一和第二承载薄膜上的压力传感器的活动区内，并使得在承载薄膜被挤压在一起时，通过压敏层在第三电极和第一电极和/或第四电极和第二电极之间形成电触点。
文档编号H01H13/70GK1813325SQ200480017713
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月21日 优先权日2003年6月23日
发明者霍尔格·洛伦茨 申请人:Iee国际电子及工程股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种箔片型压力传感器。
背景技术：
箔片型压力传感器例如膜片开关、膜压传感器或类似传感器通常包括至少两个基本弹性薄膜层，所述两个弹性薄膜层以一定距离相互间隔开地设置。例如，可借助于设在开关元件的活动区周围的隔板来实现这一点，其中，用粘结剂将两个薄膜层各自的边缘固定到所述隔板上。在开关元件的活动区(active zone)内，在薄膜层上施加不同的触点排列，在两薄膜层相互挤压在一起时，在该二者之间就建立一个电接触，因此，开关元件就被触发。一旦释放薄膜层上的压力，则后者就会由于其弹性特征而返回到其分离位置，触点的不同排列之间的电接触就会中断。
这种开关元件表现出非常良好的响应特征，其也可以通过弹性薄膜层的适当结构而适用于特定应用中。这种型式的开关元件也具有非常小的安装厚度，并特别采用可以赋予开关表面的若干不同的形状来进行区分。为此，这种开关元件特别适用于那些要求开关表面具有小结构尺寸和柔性结构的领域中。
与简单的薄膜开关相比，箔片型压力传感器具有附加的压敏层，所述附加压敏层应用于传感器的活动区，并经由压敏层在触点排列之间建立电接触。通常采用两种型式的这种箔片型压力传感器。
在以透过模式作用的箔片型传感器中，第一触点元件设在第一承载箔片上，第二触点元件设在第二承载箔片上，所述两个承载箔片以一定距离相互间隔开地设置，并相互间相对设置。在两触点元件之间，设置半导体材料层，且在所述传感器触发时，该半导体材料层压在两触点元件上，从而造成两触点元件之间的阻力作为所施加的压力的函数而变化。
以并联模式作用的箔片型传感器具有两个触点元件，它们以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片上。半导体层施加于第二承载箔片上，并且，该半导体层覆盖两触点元件之间的区域，且在承载箔片相互挤压在一起时与两触点元件形成取决于压力(pressure-dependent)的接触。
不管箔片型压力传感器的具体型式如何，它的取决于压力的特性电阻曲线具有一个与这样一个压力相对应的触发点，在该压力下，两电极元件之间建立了初始接触。在这个触发点之上，特性曲线表现出动态路径，其可通过承载箔片的相应结构、压敏层以及电极的结构与特定应用的要求匹配。甚至特性曲线的触发点例如可通过采用承载箔片和隔板的适当结构来调节至所需值。
然而，这样调节的触发点值仅仅对于传感器元件的中心启动有效，即，仅仅对于施加在传感器单元的活动区的中心区域上的压力有效。如果启动发生在中心之外，由于传感器单元的隔膜结构，电极将仅仅在施加的压力高于触发阈值时相互接触。然而，这就意味着在触发阈值附近由施加的压力所造成的传感器元件的真实启动将不被识别。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种压力传感器，其可以识别在中心区域之外的启动。
根据本发明，可通过根据权利要求1所要求的压力传感器来实现这一任务。这种箔片型压力传感器包括第一承载箔片和第二承载箔片，其通过隔板以一定距离间隔开设置，所述隔板具有至少一个凹槽，该凹槽限定了压力传感器的活动区，其中，两个承载箔片彼此相对设置，第一电极、第二电极和压敏材料层，所述第一电极、第二电极和压敏材料层分别施加于第一或第二承载箔片上的活动区，使得在承载箔片挤压在一起时，在第一和第二电极之间通过压敏层来建立电接触。根据本发明，压力传感器具有至少一个第三电极，该第三电极在压力传感器的活动区内施加于第一或第二承载箔片，使得在承载箔片挤压在一起时，在第三电极和第一电极和/或第三电极和第二电极之间通过压敏层来建立电接触。
根据本发明的压力传感器的第三电极优选置于压力传感器的活动区的中心之外。以这种方式，在压力于中心之外施加到压力传感器上时，在第一电极和第二电极之间通过压敏层建立电接触之前，于是，第三电极可经由压力传感器与第一和/或第二电极形成接触。可通过相连的评估处理器单元来测量这个电接触，例如通过测量第三电极与第一和/或第二电极之间的电阻来测量这个电接触。因此，与传统的压力传感器相比，借助于所提出的压力传感器，如果施加在压力传感器上的力位于该压力传感器的实际触发阈值的区域内，则所述传感器的中心区域之外的启动也已经被识别。
应该指出，附加的至少一个第三电极也可用于检查压力传感器与操作的一致性。在所提出的压力传感器中，实际上能够同时或交替测量第一电极和第二电极之间的阻力和第三电极与第一和/或第二电极之间的阻力，且可以确定施加在开关元件上的相应压力值。假设在观测到的压力值之间存在很大不同，这可表示在传感器单元内出现故障。
此外，利用各个电极相对于彼此的适当排列，至少一个第三电极可用于提供具有补充切换级(supplementary switching stage)的压力传感器。例如，电极可相对于彼此设置，并且，在超出第一压力阈值时，在例如第一电极和第二电极之间出现第一电接触，而在超出较高的第二压力阈值时，在第三电极和例如第一电极或第二电极之间出现第二电接触。用这种方法，通过采用适当数目的附加第三电极，原则上可以产生任何所需切换级的开关元件。
在压力传感器的实施例的第一形式中，第一、第二和至少一个第三电极以一定距离间隔开地并排固定到第一承载箔片上。压敏层然后施加到第二承载箔片上，并且，压敏层与第一电极、第二电极和至少一个第三电极相对设置。
在另一种形式的实施例中，第一电极和第二电极以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片上，至少一个第三电极置于第二承载箔片上，使得至少一个第三电极与第一电极和第二电极相对定位。在这种结构的压力传感器中，压敏层可施加于至少一个第三电极上或者施加于第一电极和第二电极上。
在另一个形式的实施例中，第一电极和第二电极以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片上，至少一个第三电极置于第二承载箔片上，使得至少一个第三电极与第一电极相对放置，压敏层以这样的方式施加于第二承载箔片和至少一个第三电极上，使得压敏层与第一和第二电极相对定位。
这种形式的实施例的一个变形是呈现出至少两个附加电极。在这种形式的实施例中，第一电极和第二电极以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片上。第三电极和第四电极置于第二承载箔片上，使得第三电极与第一电极相对定位，第四电极与第二电极相对定位。压敏层优选施加于第二承载箔片、第三电极和第四电极上，使得压敏层与第一和第二电极相对定位。
应该指出，除了上述的实施例形式之外，也可能采用这些实施例形式的组合。
所提出的压力传感器具有极其多的应用。这些压力传感器的一个非常具体的应用是例如用于摩托车辆的座位占用传感器的领域。这种座位占用传感器包括例如两个上述的压力传感器，它们以一定距离相互间隔开地设置在座位的表面上，且第一压力传感器分配到座位的第一区域，第二压力传感器分配到座位的第二区域。在这个结构中，第一和第二压力传感器连接在一起，并且组成逻辑与门。
在座位占用传感器的可能形式的实施例中，第一和第二压力传感器串联连接在一起，这样，例如，每个第一和第二压力传感器的第三电极相互接触在一起。
在带有至少两个附加压力传感器的座位占用传感器的另一个形式的实施例中，第三压力传感器连接到第一压力传感器，以便组成逻辑或门，第四压力传感器连接到第二压力传感器，以便组成逻辑或门。为了组成这些逻辑布局，第一和第二压力传感器与第二和第四压力传感器在各种情况下并联。例如，如果每个第一和第三压力传感器的第一电极或者第二和第四压力传感器的第一电极分别相互接触，而每个第一和第四压力传感器的第二电极或者第二和第四压力传感器的第二电极分别相互接触，则就可以实现这一点。
在下述中，将参考附图叙述本发明的优选实施例。这些附图示出图1是压力传感器的一个实施例的横截面视图；图2是图1中中心启动的压力传感器；图3是图1中非中心启动的压力传感器；
图4是根据图1的压力传感器的方块电路图，其没有被启动；图5是图1中的压力传感器的结构的3D视图；图6是带有压力传感器的座位占用传感器的方块电路图；图7是压力传感器的另一个实施例的横截面视图；图8是压力传感器的另一个实施例的横截面视图。
具体实施例方式
图1示出压力传感器的一个实施例的横截面视图。压力传感器10包括第一承载箔片12和第二承载箔片14，它们通过隔板16以一定距离相互间隔开设置。隔板16具有凹槽18，其形成了压力传感器的活动区。
在凹槽18内部，第一电极20和第二电极22以一定距离相互间隔开地设置在第一承载箔片12上。第三电极24和第四电极26同样以一定距离相互间隔开地设置在第二承载箔片14上。在这种结构中，第三电极与第一电极20相对定位，而第四电极26与第二电极22相对定位。由压敏材料制成的层26分别施加于第三和第四电极24或26上，以将两个电极24和26之间的间隔完全跨接。
图1中示出的压力传感器10基本代表了并联模式的压力传感器，其中，在承载箔片12和14被挤压在一起时，可经由电极20和22之间的压敏层28来建立电接触。在图2中示出处于中心启动状态(用箭头30表示)的压力传感器10的视图。
然而，在示出的压力传感器10中，通过加入第三电极24或第四电极26，在各个所述两压力传感器中，在电极20和电极24之间，或者分别在电极22和电极26之间可建立通常称作透过模式的电触点。利用这种方法，在使用提出的压力传感器时，所述传感器的启动可被识别，即使这种情况发生在中心区域之外。图3示出了压力传感器的这种非中心启动。
如图3所示，施加的压力(用箭头30表示)不作用于压力传感器的活动区的中心，而是从中心横向转移。因而第一承载箔片12在施加的压力作用下相对于传感器中心产生不对称的变形，这样，在恒压下，没有经由压敏层在电极20和22之间建立接触。因而，在传统的箔片型压力传感器中，不可识别压力传感器的这种启动。然而，利用所提出的压力传感器，可通过压敏层28所建立的接触来识别压力传感器的非中心启动，其中，所述压敏层28位于相对定位的电极22和电极26之间。
图4示出图1中的非启动的压力传感器的方块电路图。电极20和压敏层28之间的取决于压力的接触在这个方块电路图中作为可变电阻器40示出。同样地，电极22和压敏层28之间的取决于压力的接触作为可变电阻器42出现在这个方块电路图中。电阻器44表示两电极之间的压敏层28。一旦启动电极元件，如图2所示，电流可从电极20通过压敏层28流到电极22。如果压力传感器没有被启动，则在电极20或22分别与压敏层28之间没有建立电触点。这在图4中用两个开关46和48表示。
图5用示意的三维视图示出所提出的压力传感器的不同元件。隔板16出现在这种形式的实施例中，仅仅通过圆形凹槽18示意性地表示。
图6示出座位占用传感器的示意性视图，该座位占用传感器包括若干个上述压力传感器100、102、104、106。单独的压力传感器100至106在此以一定距离相互间隔开排列，这样，每个压力传感器能够被置于摩托车辆座位的指定区域。
单独的压力传感器100、102、104和106经由常用的连接导体108和110连接到评估处理器单元(未示出)。在这个结构中，单独的压力传感器并联，电极20在每个情况下都连接到导体110上，而电极22连接到导体108上。借助于这种电路布局，每个单独的压力传感器可独立地探测局部施加到机动车辆座位上的压力，并因此能够识别局部的座位占用情况。在这种情况下，座位占用传感器的输出信号由被启动的压力传感器的并联的电阻链40-44编译。
除了这种电路布局之外，传感器100和102的电极24连接到传感器104和106的电极26上。这种电路布局意味着，压力传感器100和102的并联触点(46，40)与压力传感器104和106的并联触点(42，48)串联在两个连接导体108和110之间。
万一发生大范围内的座位占用，这样例如压力传感器102的触点46，40和压力传感器106的触点42，48闭合，结果就由压力传感器102的可变电阻器40和压力传感器106的可变电阻器42之间的串联来确定座位占用传感器的输出信号(电阻)。利用单独的压力传感器的相应排列，可明确地辨认座位占用传感器的这个状态，因此，可以独立地识别座位的这种大范围的占用。
应该指出，传感器100和102的电极26能够可选择地连接到传感器104和106的电极24上。这在图6中用虚线示出的可选择的导体轨迹112表示。
应该指出，为了检验位于连接导体108和连接导体110之间的导体轨迹的整体性，可将二极管114加入这个电路中。
图7示出带有这个发明的元件的压力传感器210的另一个形式的实施例，第一承载箔片212和第二承载箔片214借助于隔板216以一定距离相互间隔开设置。第二承载箔片214其上固定第一电极220上，而第一承载箔片212其上设有三个电极222、224、226，所述三个电极以一定距离相互间隔开设置，使得所述三个电极222、224、226中的每一个都设置在与电极220相对的区域上。在这个形式的实施例中，由压敏材料制成的层228例如被施加到第一电极220上。可替换地，压敏材料层228可施加于三个电极222、224、226上。
如果这样构成的压力传感器210在中心被启动，一旦超出第一压力阈值，就经由层228在电极224和电极220之间建立取决于压力的电接触。如果施加在压力传感器210上的压力进一步增大，一旦超出第二压力阈值，同样在电极222和220或者电极226和220之间分别建立了电接触。这种压力传感器210因而具有两个不同的开关阈值。
然而，例如，如果压力传感器在电极226的附近被横向启动，则在电极224和电极220之间建立接触之前，在电极226和电极220之间立即建立电接触。通过分别计算电极对222和224或者224和226之间的电阻，也可确定压力传感器在哪一侧被启动。
应该指出，通过在第一承载箔片上增加再一个电极，压力传感器的不同切换级的数目可随着需要而增加。可替换地，或者附加地，切换级的数目也可通过使电极222、224、226相对于压力传感器的中心线不对称地分布而增大。
在图8中示出压力传感器310的实施例的另一个形式。这种压力传感器是以所谓的并联模式操作的。
在这个压力传感器中，三个电极320、322和324固定到第一承载箔片312上，而压敏材料层328施加于第二承载箔片314上。在这个传感器中，通过分别计算电极对320和322或者322和324之间的电阻，例如，能够确定压力传感器在哪一侧被启动。
关键词10压力传感器12，14承载箔片16隔板18凹槽20，22，24，26电极28压敏层30施加的压力40，42表面触点的可变电阻44压敏层的电阻46，48开关100，102，104，106压力传感器108，110 连接导体112 可选择的导体轨迹114 二极管212，214 承载箔片210 压力传感器216 隔板220，222，224，226电极228 压敏层310 压力传感器312，314 承载箔片320，322，324 电极328 压敏层
权利要求
1.一种箔片型传感器，包括第一承载箔片和第二承载箔片，其借助于隔板以一定距离相互间隔开地设置，所述隔板具有至少一个凹槽，该凹槽限定了压力传感器的活动区，其中，所述两个承载箔片相对定位；第一电极、第二电极和由压敏材料制成的层，所述第一电极、第二电极和压敏材料层在活动区施加于第一电极或第二电极上，使得在承载箔片被挤压在一起时，就在第一和第二电极之间通过压敏层建立电接触，其特征在于，还包括至少一个第三电极，所述至少一个第三电极在压力传感器的活动区内施加于第一或第二承载箔片上，使得在承载箔片被挤压在一起时，在第三电极和第一电极和/或第三电极和第二电极之间通过压敏层建立电接触。
2.如权利要求1所述的压力传感器，其中，所述第一、第二和至少一个第三电极相互间以一定距离间隔开地紧接着施加于第一承载箔片上，压敏层应用于第二承载箔片上，使得该压敏层与第一电极、第二电极和至少一个第三电极相对布置。
3.如权利要求1或2所述的压力传感器，其中，第一电极和第二电极相互间以一定距离间隔开地布置在第一承载箔片上，至少一个第三电极布置在第二承载箔片上，使得至少一个第三电极与第一和第二电极相对设置。
4.如权利要求3所述的压力传感器，其中，所述压敏层被施加于至少一个第三电极上。
5.如权利要求3所述的压力传感器，其中，所述压敏层被施加于第一和第二电极上。
6.如权利要求1到5中任一项所述的压力传感器，其中，第一电极和第二电极相互间以一定距离间隔开地设置在第一承载箔片上，至少一个第三电极设置在第二承载箔片上，使得所述至少一个第三电极与第一电极相对设置，压敏层应用于第二承载箔片和至少一个第三电极上，并使所述压敏层与第一和第二电极相对设置。
7.如权利要求1到6中任一项所述的压力传感器，其中，第一电极和第二电极相互间以一定距离间隔开地设置在第一承载箔片上，第三电极和第四电极设置在第二承载箔片上，使得第三电极与第一电极相对设置，第四电极与第二电极相对设置，压敏层应施加第二承载箔片、第三电极和第四电极上，使得该压敏层与第一和第二电极相对定位。
8.一种座位占用传感器，其包括如上述权利要求中任一项所述的两个压力传感器，所述压力传感器以这样的方式以一定距离间隔开地设置到座位表面上，使得第一压力传感器置于座位的第一区域上，第二压力传感器置于座位的第二区域上，其特征在于，所述第一和第二压力传感器连接在一起，以组成逻辑与门。
9.如权利要求8所述的座位占用传感器，其中，所述第一和第二压力传感器串联连接。
10.如权利要求9所述的座位占用传感器，其中，每个所述第一和第二压力传感器的第三电极连接在一起。
11.如权利要求8所述的座位占用传感器，带有至少两个附加的压力传感器，其中，第三压力传感器连接到第一压力传感器上，以组成逻辑或门，第四压力传感器连接到第二压力传感器上，以组成逻辑或门。
12.如权利要求11所述的座位占用传感器，其中，所述第一和第三压力传感器并联，第二和第四压力传感器并联。
13.如权利要求12所述的座位占用传感器，其中，每个所述第一和第三压力传感器的第一电极或者每个所述第二和第四压力传感器的第一电极分别接触在一起，每个所述第一和第三传感器的第二电极或者每个第二和第四压力传感器的第二电极分别接触在一起。
全文摘要
本发明涉及一种薄膜形式的压力传感器，包括第一承载薄膜和第二承载薄膜，其借助于隔板以一定距离间隔开设置。隔板包括至少一个凹槽，形成了压力传感器的活动区，两个承载薄膜相对设置，还包括第一电极、第二电极和由压敏材料制成的层。第一电极、第二电极和压敏材料层置于第一和/或第二承载薄膜上的活动区内，并使得在承载薄膜挤压在一起时，通过压敏层在第一和第二电极之间形成电触点。依照本发明，压力传感器包括至少一个第三电极，其置于第一和第二承载薄膜上的压力传感器的活动区内，并使得在承载薄膜被挤压在一起时，通过压敏层在第三电极和第一电极和/或第四电极和第二电极之间形成电触点。
文档编号H01H13/70GK1813325SQ200480017713
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月21日 优先权日2003年6月23日
发明者霍尔格·洛伦茨 申请人:Iee国际电子及工程股份有限公司
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