Istnieje wiele praw fizyki opartych na koncepcji Siły. Siła przyłożona do obiektu o masie m zmienia prędkość obiektu. Istnieje wiele pojęć związanych z siłą, takich jak siła ciągu, opór i moment obrotowy. Pchnięcie zastosowane na obiekcie zwiększa prędkość obiektu, podczas gdy przeciąganie zmniejsza prędkość, a Moment obrotowy generuje zmiany prędkości obrotowej obiektu. Gdy istnieje zrównoważony rozkład sił w obiekcie, nie widać przyspieszenia. Wraz z postępem technologicznym wprowadzono czujnik, który może pomóc w monitorowaniu siły, zwany czujnikiem siły.
Co to jest czujnik siły?
Sir Franklin Eventoff w latach 70. odkrył, że niektóre materiały poddane działaniu siły mogą zmienić wartości oporu. Materiały te były znane jako rezystory wyczuwające siłę. Materiały te są używane do produkcji czujnika, który może mierzyć Siłę. Czujnik siły to czujnik, który pomaga w mierzeniu siły przyłożonej do obiektu. Obserwując wielkość zmian wartości rezystancji rezystorów wyczuwających siłę, można obliczyć przyłożoną siłę.
Czujnik siły
Zasada działania
Ogólna zasada działania czujników siły polega na tym, że reagują na przyłożoną siłę i przekształcają wartość w mierzalną wielkość. Na rynku dostępne są różne typy czujników siły opartych na różnych elementach czujnikowych. Większość czujników siły została zaprojektowana z wykorzystaniem rezystorów wykrywających siłę. Czujniki te składają się z folii czujnikowej i elektrod.
Zasada działania rezystora wykrywającego siłę opiera się na właściwości „rezystancji kontaktu”. Rezystory wyczuwające siłę zawierają przewodzącą powłokę polimerową, która zmienia swoją rezystancję w przewidywalny sposób, gdy na ich powierzchnię działa siła. Folia ta składa się z cząstek przewodzących i nieprzewodzących o wielkości submikrometrów, rozmieszczonych w matrycy. Kiedy siła jest przyłożona do powierzchni tej folii, mikroziarnista cząstka dotyka elektrod czujnika, zmieniając rezystancję powłoki. Wielkość zmiany wartości rezystancji jest miarą zastosowanej siły.
Aby poprawić działanie rezystorów z czujnikiem siły, podejmuje się różne wysiłki, stosując wiele różnych podejść, takich jak, aby zminimalizować dryft polimeru, testowane są różne konfiguracje elektrod, testowanie za pomocą czujnika, zastępując polimer nowymi materiałami, takimi jak nanorurki węglowe itp….
Zastosowania czujnika siły
Głównym zastosowaniem czujnika siły jest pomiar zastosowanej siły. Dostępne są różne typy i rozmiary czujników siły do różnych zastosowań. Niektóre z zastosowań czujnika siły, który wykorzystuje rezystory wykrywające siłę, obejmują przyciski wyczuwające nacisk, w instrumentach muzycznych, jako czujniki obecności samochodu, w sztucznych kończynach, w systemach pronacji stóp, rzeczywistości rozszerzonej itp.
Przykłady czujników siły
Dostępnych jest wiele typów czujników siły do różnych zastosowań. Oto niektóre przykłady czujników siły Załaduj komórki , pneumatyczne ogniwa obciążnikowe, pojemnościowe ogniwa obciążnikowe, tensometry tensometryczne, hydrauliczne tensometry itp.
Oprócz czujników siły istnieje również kategoria przetworników siły. Główna różnica między czujnikiem siły a przetwornikiem siły polega na tym, że przetwornik przekształca wielkość zmierzonej lub przyłożonej siły na mierzalny sygnał wyjściowy o małym napięciu elektrycznym. Natomiast wyjście czujnika siły nie jest napięciem elektrycznym.
Zalety FSR
Tensometryczny czujnik tensometryczny jest czujnikiem siły, a także przetwornikiem siły. W porównaniu ze wszystkimi innymi czujnikami siły, czujniki siły z rezystorami wykrywającymi siłę zapewniają różne zalety, takie jak mały rozmiar, niski koszt i dobra odporność na wstrząsy. Ze względu na swoje małe rozmiary znajdują zastosowanie w przenośnej elektronice i ulepszonej mobilnej interakcji. Główną wadą tych czujników jest ich mała precyzja, ponieważ ich pomiary różnią się o 10%.
Oparte na rezystorach wykrywających siłę Czujniki siły są również znane jako FSR. Czujniki FSR są stosowane w systemach transportowych do pomiaru naprężenia wywieranego na towary podczas transportu ich z jednego miejsca do drugiego. Działanie FSR można zmienić, zmieniając właściwości rezystorów wyczuwających siłę.
Rezystory wyczuwające siłę wymagają małego interfejsu i mogą działać w umiarkowanie wrogich środowiskach. Tutaj małe cząstki przewodzące i nieprzewodzące są formułowane w celu zmniejszenia zależności czujnika od temperatury, zwiększenia trwałości powierzchni czujnika i poprawy jego właściwości mechanicznych.
Wraz z postępem technologicznym, obecnie czujniki odgrywają kluczową rolę w mierzeniu różnych zjawisk fizycznych. Dzięki niewielkim rozmiarom, dużej trwałości możemy je wykorzystać w przenośnej elektronice. Dzisiaj, czujniki są dostępne do pomiaru naprężenia, ciśnienia, temperatury, koloru itp… rezystory wyczuwające siłę zostały opatentowane w 1977 roku. Jaka jest jednostka siły w SI?
