[发明专利]压力感测器以及具有压力感测器的拳击机

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力感测器，特别是涉及一种具有限流电阻层(ballastresistive layer)的压力感测器。

背景技术

首先请参阅图1，传统的压力感测器上层结构包含一基板10、在基板10下方安置有第二电极层11，第二电极层11下方安置有第一压感层12。下层结构与上层结构对称，其主要包含一第二压感层129，在第二压感层129下方则安置有第一电极层119，第一电极层119下方安置有另一基板109。

如图1所示，一支撑体15安置在第二电极层11与第一电极层119之间，此外支撑体15的局部材料更延伸至压感层12、129之间，使得压感层12、129间形成一个空隙16。应了解的是，前述第一、第二电极层119、11电性耦合至电路系统C，在压力感测器受压前，电路为断路；当受到外界压力时，压感层12、129会相互接触以形成电气回路，由此可侦测到压力大小。

一般而言，前述压感层12、129由压感电阻材料所构成，当受压变形时电阻值会降低，输出电阻则会随着受压程度增加而呈现线性反比的关系；也就是说，随着压力增加，输出电阻会减少。

压力感测器的输出电阻与输出电流间的关系可由欧姆定律V＝IR加以理解，当压力感测器系统的电压V固定时，压力感测器输出电阻R若是减少，则输出电流I将会增加。所以当外部所施加的压力过大时，传统的线性感测器往往会产生过小的电阻，而此过小的电阻意味着产生过大的电流输出，这种过大的输出电流将可能对电路系统产生破坏。

再请参阅图2，当压力感测器承受一外界压力P时，前述基板10、第二电极层11、第一压感层12皆会向下产生形变，直到压感层12、129相互接触后，压感层12、129会受到压缩，其中压感层12、129变形后的总厚度h将决定输出电阻的大小。

依据电阻定律可以得知物体的电阻，其可由电阻率、厚度/长度以及截面面积计算得到：R＝ρL/A。在上述公式中，电阻R的单位为欧姆(Ω)，厚度/长度L的单位为厘米(cm)，受压面积A的单位为平方厘米，电阻率ρ的单位为欧姆-厘米(Ω-cm)。

图3表示各种材料所对应的电阻率级数，其中一般导体如金属的电阻率级数约在10^-6Ω-cm到10^-4Ω-cm之间，半导体的电阻率级数在10^-4Ω-cm到10³Ω-cm之间，半绝缘体的电阻率级数在10³Ω-cm到10¹⁰Ω-cm之间，绝缘体的电阻率级数则大于10¹⁰Ω-cm。由图3中可以得知10^-4Ω-cm到10¹⁰Ω-cm是半导体与半绝缘体材料的范围，此一范围的材料可以视需要而选作为电阻材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力感测器以及具有压力感测器的拳击机，以解决上述问题。

为达上述目的，本发明一实施例提供一种压力感测器，包含一第一限流电阻层、一第一压感层、一第二压感层、一第一电极层以及一支撑体。前述第一压感层连接第一限流电阻层，且在第一、第二压感层之间形成一空隙。前述第一电极层连接第二压感层，支撑体则是设置于第一、第二压感层之间，用以形成前述空隙。

在一实施例中，前述压力感测器更包含一第二限流电阻，安置于第一电极层与第二压感层之间。

本发明一实施例更提供一种一种拳击机，包含一拳击靶以及一支撑架，其中支撑架用以固定前述拳击靶。特别地是，拳击靶具有如前所述的压力感测器，且使用者可施加一外部打击力量在拳击靶上。

如前所述，本发明主要将至少一限流电阻层制作于压力感测器内部，与压感层串接，产生限流效果，可以避免过电流对于电路系统所产生的破坏。本发明一实施例的限流电阻层所采用的电阻率级数介于10^-4Ω-cm到10¹⁰Ω-cm之间，其中利用至少一层电阻材料附着于一压感层外部，用以作为限流电阻层，并将其串联安置于压力感测器元件结构中，可由此限制压力感测器输出的电阻下限。在压力感测器受到的外部压力超过事先设定的一个压力阀值(pressure threshold)时，压力感测器的输出电阻将会呈现饱和输出，也就是输出的电阻值将会保持一个固定数值而不会下降。