구리 태피터는 높은 전기 전도성과 물리적 유연성의 탁월한 균형을 제공하기 때문에 족저 압력 시스템의 접지면 레이어로 선택됩니다. 이 소재는 민감한 정전 용량 신호를 환경 간섭 및 피부의 습기나 땀과 같은 생물학적 잡음으로부터 보호하는 중요한 전자기 차폐 역할을 합니다. 감지 요소를 분리함으로써 신호 대 잡음비를 크게 향상시켜 결과적인 보행 데이터가 정확하고 신뢰할 수 있도록 보장합니다.
구리 태피터와 같은 전도성 직물은 유연하고 "조용한" 전기 환경을 제공하여 표준 센서를 강력한 측정 도구로 변환합니다. 이는 고성능 전자 장치와 인간 움직임의 기계적 요구 사항 사이의 격차를 효과적으로 해소합니다.
정전 용량 감지에서 차폐의 역할
전자기 간섭(EMI) 완화
모든 전자 환경에서 무선 주파수 간섭(RFI) 및 기타 전자기 잡음은 저전압 신호를 왜곡할 수 있습니다. 구리 태피터는 패러데이 케이지와 유사한 효과를 만들어 외부 필드가 내부 감지 레이어에 도달하는 것을 차단합니다.
이러한 차폐는 발을 디딜 때 측정되는 작은 정전 용량 변화의 무결성을 유지하는 데 필수적입니다. 이 레이어가 없으면 시스템은 근처 전자 장치 또는 전력선에서 "유령" 신호를 포착할 수 있습니다.
생물학적 잡음 및 습기 중화
인간의 피부는 본질적으로 전도성이 있으며 습기(땀)를 생성하여 의도하지 않은 커패시터 또는 도체 역할을 할 수 있습니다. 센서가 발과 직접 또는 가까이 접촉하면 이러한 생물학적 활동이 데이터 스트림에 상당한 잡음을 발생시킵니다.
전도성 직물 접지면은 이 잡음을 차단하는 전용 장벽 역할을 합니다. 센서가 착용자의 피부의 전기적 특성이 아닌 유전체 층의 압력 유발 변형만 측정하도록 보장합니다.
족저 측정의 기계적 요구 사항
유연성 및 순응성
족저 압력 시스템은 인간의 발과 신발 내부의 복잡한 기하학적 구조에 맞춰져야 합니다. 전통적인 단단한 구리 호일은 걷거나 달릴 때 반복적인 굽힘 및 전단력으로 인해 균열이 생기거나 박리될 것입니다.
폴리에스터 직물에 구리가 도금된 구리 태피터는 직물의 자연스러운 드레이프와 유연성을 유지합니다. 이를 통해 접지면이 사용자와 함께 움직여 수천 번의 보행 주기 동안 센서가 편안하고 기능적으로 유지되도록 합니다.
높은 전기 전도성
접지면이 효과적이려면 잡음을 효율적으로 차단하기 위해 저항이 매우 낮아야 합니다. 구리는 사용 가능한 가장 전도성이 높은 금속 중 하나이며, 태피터 직조는 전자 흐름을 위한 조밀하고 연속적인 경로를 보장합니다.
구리가 많이 함침된 직물을 사용함으로써 엔지니어는 기계적 강성과 관련된 문제 없이 금속 시트의 전기적 성능을 달성합니다. 이러한 높은 전도성은 우수한 신호 대 잡음비의 주요 동인입니다.
절충점 이해
산화에 대한 민감성
구리는 전도성이 높지만 시간이 지남에 따라 공기와 습기에 노출되면 산화되기 쉽습니다. 산화는 표면 저항을 증가시켜 재료가 제대로 밀봉되지 않은 경우 차폐 효과를 저하시킬 수 있습니다.
기계적 마모
유연하지만 직물 섬유의 금속 코팅은 극한의 기계적 응력 하에서 결국 벗겨지거나 마모될 수 있습니다. 충격이 큰 응용 분야에서는 구리와 폴리에스터 베이스 사이의 인터페이스가 실패하여 국부적인 전도성 손실로 이어질 수 있습니다.
비용 및 제조 복잡성
구리 태피터와 같은 전도성 직물은 일반적으로 표준 탄소 기반 전도성 잉크 또는 얇은 호일보다 비쌉니다. 이러한 직물 레이어를 다층 센서 스택에 통합하려면 일관된 전기적 접촉을 보장하기 위한 특수 접합 기술도 필요합니다.
프로젝트에 적용하는 방법
목표에 맞는 올바른 선택
- 주요 초점이 최대 신호 정확도인 경우: 이중 레이어 구리 태피터 설계를 우선적으로 사용하여 감지 유전체를 외부 및 생물학적 간섭으로부터 완전히 분리합니다.
- 주요 초점이 장기 내구성이면: 전도성 직물이 습기 방지 TPU 또는 실리콘 필름으로 완전히 밀봉되어 구리 산화 및 기계적 마모를 방지하도록 합니다.
- 주요 초점이 사용자 편의성이면: 필요한 차폐를 제공하면서도 직물의 통기성과 "촉감"을 유지하는 더 얇고 메쉬 수가 많은 태피터를 선택합니다.
올바른 전도성 직물을 선택하는 것은 단순히 재료 선택이 아니라 인간 신체의 혼란스러운 전기적 및 기계적 환경으로부터 데이터 무결성을 보호하기 위한 전략적 결정입니다.
요약 표:
| 특징 | 족저 측정에 대한 이점 | 데이터 품질에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 높은 전도성 | EMI 및 생물학적 잡음을 효율적으로 차단 | 높은 신호 대 잡음비 |
| 직물 유연성 | 발 기하학 및 신발 내부에 맞춰짐 | 반복적인 보행 주기 하에서의 내구성 |
| EMI 차폐 | 외부 RFI 및 "유령" 신호 차단 | 압력만 정밀하게 측정 |
| 습기 차단 | 땀과 피부의 간섭 중화 | 실제 조건에서 안정적인 판독값 |
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참고문헌
- Sarah De Guzman, Gautam Anand. The Development of a Built-In Shoe Plantar Pressure Measurement System for Children. DOI: 10.3390/s22218327
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