Wyjaśnienie rezystora wyczuwającego siłę

W tym artykule zobaczymy, czym jest rezystor wykrywający siłę, ich konstrukcję, specyfikację i wreszcie, jak połączyć go z mikrokontrolerem Arduino.

Co to jest rezystor wyczuwający siłę

Rezystor wykrywający siłę wyczuwa przyłożoną siłę i odpowiednio zmienia swoją rezystancję. Opór jest odwrotnie proporcjonalny do siły. Oznacza to, że gdy przyłożona siła jest duża, zmniejsza jej opór i odwrotnie.

„Rezystor wykrywający siłę” lub FSR nie jest terminem idealnym, ponieważ w rzeczywistości wyczuwa ciśnienie, a moc wyjściowa zależy od ciśnienia na powierzchni rezystora. Bardziej odpowiednią nazwą byłby rezystor wrażliwy na nacisk. Ale rezystor wyczuwający siłę stał się powszechnym terminem na określenie tego.

Ma szeroki zakres rezystancji, może wahać się od kilku omów do> 1 M omów. Nieobciążony FSR miałby około 1 M omów, a w pełni obciążony miałby około kilku omów.

Rezystor wykrywający siłę ma różne kształty, najczęściej są to koła i kwadraty. Może wyczuć wagę w zakresie od 100 g do 10 kg. Główną wadą jest to, że nie jest on bardzo dokładny i ma bardzo wysoką wartość tolerancji. Dokładność redukuje nadgodziny wynikające z użytkowania. Jest jednak wystarczająco niezawodny, aby można go było używać w projektach hobbystycznych i niekrytycznych pomiarach przemysłowych. Nie nadaje się do zastosowań wysokoprądowych.

Specyfikacje:

Urządzenie ma wymiary od 20 x 24 cali do zaledwie 0,2 x 0,2 cala. Grubość od 0,20 mm do 1,25 mm w zależności od użytego materiału.

Czułość na siłę wynosi od 100 g do 10 kg. Czułość na nacisk w zakresie od 1,5 psi do 150 psi lub 0,1 kg / cm2 do 10 kg / cm2.

Czas odpowiedzi FSR waha się od 1-2 milisekund. Temperatura pracy wynosi od -30 stopni Celsjusza do + 70 stopni Celsjusza.

Maksymalny prąd wynosi 1 mA / cm kwadratowy. Dlatego ostrożnie obchodź się z tym rezystorem, nie przykładaj przez niego dużego prądu.

Żywotność FSR przekracza 10 milionów uruchomień.

Siła hamowania lub minimalna siła reakcji FSR musi wynosić od 20-100 gramów. Na opór nie ma wpływu hałas ani wibracje.

Działanie FSR:

Rezystor wykrywający siłę składa się z trzech warstw: obszaru aktywnego, plastikowej przekładki i folii przewodzącej.

Obszar aktywny, na który działa siła, plastikowy element dystansowy, który izoluje dwie warstwy, oraz otwór wentylacyjny służą do odprowadzania pęcherzyków powietrza. Nagromadzenie pęcherzyków powietrza prowadzi do niewiarygodnych wyników.

Folia przewodząca składa się z cząstek elektrycznych i dielektrycznych, które są zawieszone w postaci matrycy.

Przyłożona siła zmienia swój opór w przewidywalny sposób. Są to mikroskopijne cząstki o wielkości kilku mikrometrów. Folia przewodząca jest w zasadzie rodzajem atramentu pokrytego folią z tworzywa sztucznego. Po przyłożeniu ciśnienia cząsteczki przewodzące zbliżają się do siebie i zmniejszają opór i odwrotnie.

Podstawowe obwody wykorzystujące rezystor wrażliwy na siłę:

Możesz użyć tego rezystora w dowolnej aplikacji, aby wykryć zmiany siły. W jednej chwili możesz zrobić przełącznik wrażliwy na nacisk, parując FSR ze wzmacniaczem operacyjnym.

Połączenie z Ardiono

Możesz ustawić próg, regulując potencjometr 10k. Kiedy przykładasz siłę do rezystora i osiągasz napięcie powyżej progu, wyjście staje się wysokie i odwrotnie. W ten sposób możemy uzyskać cyfrowe wyjścia z tego wyjścia, które można podłączyć do obwodów cyfrowych.

Oto kolejny obwód wykorzystujący arduino, który mierzy inny poziom ciśnienia:

Wejście jest podawane na analogowy pin odczytowy, który przyjmuje różne poziomy napięcia cyfrowo od 0 do 255.

Użytkownik może ustawić własny poziom progu w programie (Program nie jest podany).

Po uzyskaniu lekkiego nacisku zaświeci się niebieska dioda LED, przy średnim ciśnieniu zaświeci się zielona dioda LED, zaś w przypadku wysokiego ciśnienia zaświeci się czerwona dioda LED.

Po prostu użyj wyobraźni, aby znaleźć nowe aplikacje, a to nieskończone.