Textile Pressure Sensor Made of Flexible Plastic Optical Fibers

Abstract

In this paper we report the successful development of pressure sensitive textile prototypes based on flexible optical fibers technology. Our approach is based on thermoplastic silicone fibers, which can be integrated into woven textiles. As soon as pressure at a certain area of the textile is applied to these fibers they change their cross section reversibly, due to their elastomeric character, and a simultaneous change in transmitted light intensity can be detected. We have successfully manufactured two different woven samples with fibers of 0.51 and 0.98 mm diameter in warp and weft direction, forming a pressure sensitive matrix. Determining their physical behavior when a force is applied shows that pressure measurements are feasible. Their usable working range is between 0 and 30 N. Small drifts in the range of 0.2 to 4.6%, over 25 load cycles, could be measured. Finally, a sensor array of 2 × 2 optical fibers was tested for sensitivity, spatial resolution and light coupling between fibers at intersections.

Elektronik Tekstillere Yönelik Akıllı Kumaş Sensörleri

“…Optik lif sensörleri (fiber optik sensör); bir ışık kaynağı, bir fotodedektör ve diğer elektronik ekipmanlardan oluşan bir sensör sistemine ihtiyaç duymaktadır. Yeterince küçük herhangi bir optik lif, dokuma [81], örme ve diğer bağlantı türleriyle [82] kumaş yüzeylerine adapte edilmektedir. Plastik ve polimerik optik lif sensörleri ve cihazları kumaşlara dahil edilmekte ve gerilme [80], sıcaklık [83], basınç [84], nem, organik ve inorganik bileşiklerin varlığı ve rüzgar hızını belirlemek için kullanılabilmektedir.…”

“…Öz olarak kullanılan materyaller, poli(metilmetakrilat) [85], polikarbonat, polisterol, termoplastik silikon [81], polieter sülfon, polisülfon, polieterimid ve polistiren [86] içermektedir. Kumaş ekranlar, iletken iplikler kullanılarak LED bileşen dizilerinin dokunmasıyla müm-kün olmaktadır.…”

Giyilebilir Elektronik/Akıllı Tekstiller ve Uygulamaları

“…Düz basınç sensörleri üretmek için çeşitli teknolojiler geliştirilmiştir (Ashruf, 2002;Rothmaier, 2008). Çalışma prensibi, iletken iplik matrisi ile kaplanmış elastik bir köpüğün neden olduğu kapasitans değişiklikleri veya basınç ile oluşan piezoelektrik rezonans frekansındaki değişimlere dayalıdır.…”

Wearable Flexible Sensors: A Review

“…These sensors were used for conducting experiments for different applications like respiration [148] and cardiovascular diseases [149]. Another category called, plastic optical fibers were used to pressure sensors [150]. Followed by the treatment with acetone to remove its stickiness, the raw flexible silicone fibers were weaved to form pressure sensors with a thickness of around 0.51 mm.…”