KR102286967B1 - 스트레인 게이지, 다이아프램 구조체 및 그를 포함하는 센서 - Google Patents
스트레인 게이지, 다이아프램 구조체 및 그를 포함하는 센서 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102286967B1 KR102286967B1 KR1020190085020A KR20190085020A KR102286967B1 KR 102286967 B1 KR102286967 B1 KR 102286967B1 KR 1020190085020 A KR1020190085020 A KR 1020190085020A KR 20190085020 A KR20190085020 A KR 20190085020A KR 102286967 B1 KR102286967 B1 KR 102286967B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- resistance
- patterns
- strain gauge
- diaphragm
- pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000013923 monosodium glutamate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
- G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
- G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/04—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
-
- H01L41/1132—
-
- H01L41/1138—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/302—Sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/308—Membrane type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
도 2는 도 1의 2-2선 단면도이다.
도 3은 도 1의 스트레인 게이지의 등가 회로도이다.
도 4는 도 1의 스트레인 게이지에 Z축 방향으로 인장력이 작용하는 상태를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 스트레인 게이지의 저항 변화를 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 6은 도 1의 스트레인 게이지를 기반으로 하는 센서의 제1 예를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 다이아프램 구조체를 보여주는 부분 절개 사시도이다.
도 8 및 도 9는 도 7의 다이아프램 구조체에 인가되는 압력에 따른 응력 분포를 보여주는 도면이다.
도 10은 도 7의 다이아프램 구조체에 인가되는 압력에 따라 스트레인 게이지에 Z축 방향으로 인장력이 작용하는 상태를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 1의 스트레인 게이지를 기반으로 하는 센서의 제2 예를 보여주는 사시도이다.
도 12는 도 11의 빔에 작용하는 하중에 따른 X축 방향의 응력 분포를 보여주는 도면이다.
도 13은 도 12의 빔에 작용하는 하중에 따른 X축 방향의 응력 분포를 보여주는 그래프이다.
도 14 및 도 15는 도 11의 빔에 하중이 인가되기 전후의 스트레인 게이지의 저항 변화를 보여주는 등가 회로도이다.
20 : 글래스 프릿
31 : 제1 저항 패턴
32 : 제2 저항 패턴
33 : 제3 저항 패턴
34 : 제4 저항 패턴
35 : 수평 패턴
36 : 수직 연결 패턴
37 : 수직 패턴
38 : 수평 연결 패턴
41 : 제1 접속 패드
42 : 제2 접속 패드
43 : 제3 접속 패드
44 : 제4 접속 패드
50 : 다이아프램 구조체
51 : 하부 베이스
53 : 관통 구멍
55 : 원통 다이아프램
57 : 상부 베이스
60 : 빔
100, 200 : 센서
Claims (12)
- 다이아프램에 부착되어 상기 다이아프램의 변형량의 크기를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 스트레인 게이지로서,
일축 방향으로 작용하는 인장력에 비례해서 저항이 증가하는 제1 및 제3 저항 패턴과, 상기 일축 방향으로 작용하는 인장력에 비례해서 저항이 감소하는 제2 및 제4 저항 패턴을 포함하고, 제1 내지 제4 저항 패턴이 2행2렬로 배치되되 제1 및 제3 저항 패턴과 제2 및 제4 저항 패턴이 서로 대각선으로 배치되는 4개의 저항 패턴; 및
상기 제1 내지 제4 저항 패턴을 연결하여 풀-브릿지를 형성하는 4개의 접속 패드;
를 포함하는 스트레인 게이지. - 제1항에 있어서, 상기 4개의 저항 패턴은,
상기 제1 저항 패턴 아래에 상기 제2 저항 패턴이 배치되고, 상기 제2 저항 패턴 옆에 상기 제3 저항 패턴이 배치되고, 상기 제3 저항 패턴의 상부에 상기 제4 저항 패턴이 배치되고, 상기 제4 저항 패턴 옆에 상기 제1 저항 패턴이 배치되는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지. - 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제3 저항 패턴은 일축 방향으로 뻗어 있는 적어도 하나의 수평 패턴을 포함하고,
상기 제2 및 제3 저항 패턴은 일축 방향에 수직 방향으로 뻗어 있는 적어도 하나의 수직 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지. - 제3항에 있어서,
상기 제1 및 제3 저항 패턴은 일축 방향으로 뻗어 있는 복수의 수평 패턴을 포함하고 상기 복수의 수평 패턴은 수직 연결 패턴을 매개로 하나의 라인으로 연결되어 있고,
상기 제2 및 제3 저항 패턴은 일축 방향에 수직 방향으로 뻗어 있는 복수의 수직 패턴을 포함하고 상기 복수의 수직 패턴은 수평 연결 패턴을 매개로 하나의 라인으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지. - 제3항에 있어서, 상기 4개의 접속 패드는,
일축 방향으로 상부에 위치하는 상기 제1 및 제4 저항 패턴을 연결하는 제1 접속 패드;
상하로 위치하는 상기 제1 및 제2 저항 패턴 사이를 연결하는 제2 접속 패드;
일축 방향으로 하부에 위치하는 상기 제2 및 제3 저항 패턴을 연결하는 제3 접속 패드; 및
상하로 위치하는 상기 제3 및 제4 저항 패턴 사이를 연결하는 제4 접속 패드;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지. - 제5항에 있어서,
상기 제1 접속 패드에 (+)전압이 인가되고, 상기 제3 접속 패드에 (-)전압이 인가되고, 상기 제2 및 제4 접속 패드로 출력이 이루어지는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지. - 제6항에 있어서,
일축 방향으로 적어도 한 쪽에 인장력이 작용하면, 상기 제1 및 제3 저항 패턴의 저항은 증가하고, 상기 제2 및 제4 저항 패턴의 저항은 감소하고,
대각선에 위치하는 상기 제1 및 제3 저항 패턴의 저항 증가분과 상기 제2 및 제3 저항 패턴의 저항 감소분은 동일하거나 비슷한 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지. - 스트레인 게이지가 부착되는 다이아프램 구조체로서,
압력이 인가되는 관통 구멍이 형성된 하부 베이스;
상기 하부 베이스의 관통 구멍에 연통되며 일정 높이의 원통으로 형성되며, 상기 하부 베이스의 관통 구멍으로 인가되는 압력에 의해 상기 원통의 축 방향으로 길이가 탄성적으로 변형되며, 외주면에 스트레인 게이지가 부착되는 원통 다이아프램; 및
상기 원통 다이아프램의 상부를 덮으며, 상기 관통 구멍으로 인가되는 압력을 상기 원통 다이아프램의 내주면으로 작용하도록 하는 상부 베이스;
를 포함하는 다이아프램 구조체. - 제8항에 있어서,
상기 원통 다이아프램은 인가되는 압력에 의해 원통의 축 방향으로 인장력이 작용할 수 있도록 직경이 높이보다 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 다이아프램 구조체. - 원통 다이아프램을 포함하는 다이아프램 구조체; 및
상기 원통 다이아프램에 부착되어 상기 원통 다이아프램의 변형량의 크기를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 스트레인 게이지;를 포함하고,
상기 다이아프램 구조체는,
압력이 인가되는 관통 구멍이 형성된 하부 베이스;
상기 하부 베이스의 관통 구멍에 연통되며 일정 높이의 원통으로 형성되며, 외주면에 상기 스트레인 게이지가 부착되는 상기 원통 다이아프램; 및
상기 원통 다이아프램의 상부를 덮으며, 상기 관통 구멍으로 인가되는 압력을 상기 원통 다이아프램의 내주면으로 작용하도록 하는 상부 베이스;를 포함하고,
상기 스트레인 게이지는,
상기 원통 다이아프램의 축 방향으로 작용하는 인장력에 비례해서 저항이 증가하는 제1 및 제3 저항 패턴과, 상기 원통 다이아프램의 축 방향으로 작용하는 인장력에 비례해서 저항이 감소하는 제2 및 제4 저항 패턴을 포함하고, 제1 내지 제4 저항 패턴이 2행2렬로 배치되되 제1 및 제3 저항 패턴과 제2 및 제4 저항 패턴이 서로 대각선으로 배치되는 4개의 저항 패턴; 및
상기 제1 내지 제4 저항 패턴을 연결하여 풀-브릿지를 형성하는 4개의 접속 패드;
를 포함하는 스트레인 게이지를 기반으로 하는 센서. - 제10항에 있어서,
상기 원통 다이아프램은 인가되는 압력에 의해 원통의 축 방향으로 인장력이 작용할 수 있도록 직경이 높이보다 1.5배 이상이고,
상기 제1 및 제3 저항 패턴은 1축 방향으로 뻗어 있는 복수의 직선 패턴을 포함하고 상기 복수의 직선 패턴은 수평 연결 패턴을 매개로 하나의 라인으로 연결되어 있고,
상기 제2 및 제3 저항 패턴은 1축 방향에 수직 방향으로 뻗어 있는 복수의 수평 패턴을 포함하고 상기 복수의 수평 패턴은 수직 연결 패턴을 매개로 하나의 라인으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지를 기반으로 하는 센서. - 제10항에 있어서,
상기 센서는 압력센서, 로드 셀(load cell), 가속도센서, 각속도센서 및 유량센서로 이루어진 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 스트레인 게이지를 기반으로 하는 센서.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190085020A KR102286967B1 (ko) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 스트레인 게이지, 다이아프램 구조체 및 그를 포함하는 센서 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190085020A KR102286967B1 (ko) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 스트레인 게이지, 다이아프램 구조체 및 그를 포함하는 센서 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210008969A KR20210008969A (ko) | 2021-01-26 |
KR102286967B1 true KR102286967B1 (ko) | 2021-08-09 |
Family
ID=74310051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190085020A Active KR102286967B1 (ko) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | 스트레인 게이지, 다이아프램 구조체 및 그를 포함하는 센서 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102286967B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102596725B1 (ko) * | 2021-06-03 | 2023-10-31 | 연세대학교 산학협력단 | 스트레처블 디스플레이의 구동회로 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101682824B1 (ko) * | 2015-08-27 | 2016-12-05 | 한전케이피에스 주식회사 | 스트레인 게이지가 축에 직접 부착되는 힘 토크 센서 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100238390B1 (ko) * | 1997-05-23 | 2000-01-15 | 박재범 | 압력센서의 온도 보상 회로 |
CN107430039A (zh) * | 2015-03-17 | 2017-12-01 | 安普泰科电子韩国有限公司 | 压力传感器 |
KR101942273B1 (ko) | 2017-02-03 | 2019-04-11 | 대양전기공업 주식회사 | 4개의 접속패드가 구비된 반도체 압력센서 |
-
2019
- 2019-07-15 KR KR1020190085020A patent/KR102286967B1/ko active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101682824B1 (ko) * | 2015-08-27 | 2016-12-05 | 한전케이피에스 주식회사 | 스트레인 게이지가 축에 직접 부착되는 힘 토크 센서 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20210008969A (ko) | 2021-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3969228B2 (ja) | 機械的変形量検出センサ及びそれを用いた加速度センサ、圧力センサ | |
CN108827521B (zh) | 力传感器装置 | |
US6417466B2 (en) | Load cell with bossed sensor plate for an electrical weighing scale | |
CN109470385B (zh) | 多轴力传感器、制造多轴力传感器的方法以及用于操作多轴力传感器的方法 | |
US10060815B2 (en) | Pressure sensor | |
JP3200026B2 (ja) | 周設センサ | |
WO2013175636A1 (ja) | 力学量測定装置 | |
KR102021103B1 (ko) | 높은 감도를 갖는 실리콘 스트레인 게이지 및 이를 포함하는 압력 변환기 | |
US7836776B2 (en) | Micro-electromechanical capacitive strain sensor | |
KR102286967B1 (ko) | 스트레인 게이지, 다이아프램 구조체 및 그를 포함하는 센서 | |
JP4337595B2 (ja) | ロードセル | |
JP4356754B2 (ja) | 機械的変形量検出センサ | |
EP3392633B1 (en) | Pressure transducer | |
JP5339495B2 (ja) | ロードセル | |
KR20170119283A (ko) | 압력 센서 | |
US20220070590A1 (en) | Piezoresistive microphone with arc-shaped springs | |
US9581511B2 (en) | Microelectromechanical pressure sensors | |
CN116929632A (zh) | 一种用于多维力传感器标定的两方向力加载装置 | |
EP3933365B1 (en) | Force sensor assembly and a method for measuring a force | |
KR20150129913A (ko) | 압저항형 세라믹 압력센서 | |
JP2001153735A (ja) | ロードセル | |
JP4605525B2 (ja) | 力変換器 | |
US9063167B2 (en) | Piezoresistive transducer | |
KR102053741B1 (ko) | 반도체 압력센서 | |
CN116609550B (zh) | Mems加速度计及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20190715 |
|
PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20200225 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20190715 Comment text: Patent Application |
|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20210121 Patent event code: PE09021S01D |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20210728 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20210802 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20210802 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20240624 Start annual number: 4 End annual number: 4 |