Описание резистора для измерения силы

В этой статье мы увидим, что такое резистор с датчиком силы, его конструкция, характеристики и, наконец, как его подключить к микроконтроллеру Arduino.

Что такое резистор с датчиком силы

Резистор, чувствительный к силе, воспринимает приложенную к нему силу и, соответственно, изменяет его сопротивление. Сопротивление обратно пропорционально силе. Это означает, что когда прилагаемая сила высока, сопротивление уменьшается, и наоборот.

«Резистор измерения силы» или FSR - не идеальный термин, поскольку он фактически измеряет давление, а выходная мощность зависит от давления на поверхности резистора. Более подходящим названием будет резистор, чувствительный к давлению. Но резистор, чувствительный к силе, стал общим термином для его обозначения.

Он имеет широкий диапазон сопротивления, оно может варьироваться от нескольких Ом до> 1 МОм. У ненагруженного FSR будет около 1 МОм, а при полной нагрузке - около нескольких Ом.

Чувствительный к силе резистор бывает разной формы, обычно это круг и квадрат. Он может определять вес от 100 г до 10 кг. Основным недостатком является то, что он не очень точен и имеет очень высокое значение допуска. Точность снижает сверхурочные из-за использования. Но он достаточно надежен, чтобы его можно было использовать для хобби-проектов и некритических промышленных измерений. Он не подходит для сильноточных приложений.

Характеристики:

Устройство имеет размеры от 20 x 24 дюймов до 0,2 x 0,2 дюйма. Толщина от 0,20 мм до 1,25 мм в зависимости от используемого материала.

Чувствительность к силе составляет от 100 г до 10 кг. Чувствительность к давлению колеблется от 1,5 до 150 фунтов на квадратный дюйм или от 0,1 кг / см квадрат до 10 кг / см квадрат.

Время отклика FSR составляет 1-2 миллисекунды. Температура эксплуатации от -30 градусов по Цельсию до +70 градусов по Цельсию.

Максимальный ток составляет 1 мА / см кв. Поэтому обращайтесь с этим резистором осторожно, не пропускайте через него большой ток.

Срок службы FSR превышает 10 миллионов срабатываний.

Тормозное усилие или минимальное усилие для срабатывания FSR должно составлять от 20 до 100 грамм. На сопротивление не влияют шум или вибрация.

Работа FSR:

Резистор измерения силы состоит из трех слоев: активной области, пластиковой прокладки и проводящей пленки.

Активная область, в которой прикладывается сила, пластиковая прокладка, изолирующая два слоя, и вентиляционное отверстие предназначены для выпуска пузырьков воздуха. Скопление пузырьков воздуха приводит к ненадежным результатам.

Проводящая пленка состоит как из электрических, так и из диэлектрических частиц, взвешенных в матричной форме.

При приложении силы сопротивление изменяется предсказуемым образом. Это микроскопические частицы размером несколько микрометров. Электропроводящая пленка в основном представляет собой тип краски, нанесенной на пластиковую пленку. При приложении давления проводящие частицы сближаются и уменьшают сопротивление, и наоборот.

Базовые схемы с использованием силочувствительного резистора:

Вы можете использовать этот резистор в любом приложении для обнаружения изменений силы. На мгновение вы можете сделать переключатель, чувствительный к давлению, связав FSR с операционным усилителем.

Взаимодействие с Ardiono

Вы можете установить порог, регулируя потенциометр 10k. Когда вы прикладываете силу к резистору и достигаете напряжения выше порогового значения, выход становится высоким, и наоборот. Таким образом, мы можем получить от него цифровые выходы, этот выход может быть подключен к цифровым схемам.

Вот еще одна схема, использующая Arduino, которая измеряет другой уровень давления:

Вход подается на вывод аналогового считывания, который принимает различные уровни напряжения в цифровом виде от 0 до 255.

Пользователь может установить свой собственный пороговый уровень в программе (Программа не указана).

При подаче легкого давления включается синий светодиод, при подаче среднего давления включается зеленый светодиод, при подаче высокого давления включается красный светодиод.

Просто используйте свое воображение, чтобы найти новые приложения, и это безгранично.