อธิบายตัวต้านทานการตรวจจับแรง

ในบทความนี้เราจะมาดูว่าตัวต้านทานการตรวจจับแรงคืออะไรโครงสร้างข้อกำหนดและสุดท้ายจะเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino อย่างไร

Force Sensing Resistor คืออะไร

ตัวต้านทานการตรวจจับแรงจะรับรู้ถึงแรงที่กระทำและเปลี่ยนความต้านทานตามลำดับ ความต้านทานแปรผกผันกับแรง ซึ่งหมายความว่าเมื่อแรงที่กระทำสูงจะลดความต้านทานและในทางกลับกัน

'ตัวต้านทานการตรวจจับแรง' หรือ FSR ไม่ใช่คำที่เหมาะอย่างยิ่งเนื่องจากการตรวจจับความดันจริงและผลลัพธ์จะขึ้นอยู่กับแรงกดบนพื้นผิวของตัวต้านทาน ชื่อที่เหมาะสมกว่าคือตัวต้านทานไวต่อแรงกด แต่ตัวต้านทานตรวจจับแรงกลายเป็นคำทั่วไปที่ใช้อ้างอิง

มีความต้านทานที่หลากหลายซึ่งอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่โอห์มถึง> 1M โอห์ม FSR ที่ไม่ได้โหลดจะมีประมาณ 1M โอห์มและโหลดเต็มที่จะมีความต้านทานประมาณไม่กี่โอห์ม

ตัวต้านทานตรวจจับแรงมีหลายรูปทรงรูปร่างทั่วไปคือวงกลมและสี่เหลี่ยม สามารถรับรู้น้ำหนักได้ตั้งแต่ 100g ถึง 10Kg ข้อเสียที่สำคัญคือมันไม่ค่อยแม่นยำและมีค่าความอดทนสูงมาก ความแม่นยำจะลดการทำงานล่วงเวลาเนื่องจากการใช้งาน แต่มีความน่าเชื่อถือเพียงพอที่จะใช้สำหรับโครงการงานอดิเรกและการวัดทางอุตสาหกรรมที่ไม่สำคัญ ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีกระแสไฟฟ้าสูง

ข้อมูลจำเพาะ:

อุปกรณ์มีขนาดตั้งแต่ 20 x 24 นิ้วไปจนถึงขนาดเล็ก 0.2 x 0.2 นิ้ว ความหนาตั้งแต่ 0.20 มม. ถึง 1.25 มม. ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้

ความไวต่อแรงอยู่ระหว่าง 100g ถึง 10Kg ความไวต่อแรงกดตั้งแต่ 1.5psi ถึง 150 psi หรือ 0.1Kg / Cm square ถึง 10Kg / Cm square

เวลาตอบสนองของ FSR อยู่ในช่วง 1-2 มิลลิวินาที อุณหภูมิในการทำงานอยู่ระหว่าง -30 องศาเซลเซียสถึง +70 องศาเซลเซียส

กระแสสูงสุดคือ 1 mA / Cm square ดังนั้นให้จัดการตัวต้านทานนี้อย่างระมัดระวังอย่าใช้กระแสไฟฟ้ามากผ่านตัวต้านทานนี้

อายุการใช้งานของ FSR มากกว่า 10 ล้านครั้ง

แรงเบรคหรือแรงต่ำสุดในการตอบสนองโดย FSR ต้องอยู่ที่ 20-100 กรัม ความต้านทานไม่ได้รับผลกระทบจากเสียงหรือการสั่นสะเทือน

การทำงานของ FSR:

ตัวต้านทานการตรวจจับแรงประกอบด้วยสามชั้น: พื้นที่ใช้งานตัวเว้นระยะพลาสติกและฟิล์มนำไฟฟ้า

พื้นที่ใช้งานที่มีการใช้แรงตัวเว้นวรรคพลาสติกซึ่งแยกสองชั้นออกและมีช่องระบายอากาศสำหรับปล่อยฟองอากาศ การสะสมของฟองอากาศนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่น่าเชื่อถือ

ฟิล์มนำไฟฟ้าประกอบด้วยอนุภาคไฟฟ้าและอิเล็กทริกซึ่งแขวนลอยอยู่ในรูปเมทริกซ์

เมื่อใช้แรงจะเปลี่ยนความต้านทานในลักษณะที่คาดเดาได้ อนุภาคเหล่านี้เป็นอนุภาคขนาดเล็กที่มีขนาดไม่กี่ไมโครเมตร ฟิล์มนำไฟฟ้านั้นเป็นหมึกชนิดหนึ่งที่เคลือบบนฟิล์มพลาสติก เมื่อใช้ความดันอนุภาคที่นำไฟฟ้าจะเข้ามาใกล้กันและลดความต้านทานและในทางกลับกัน

วงจรพื้นฐานที่ใช้ตัวต้านทานที่ไวต่อแรง:

คุณสามารถใช้ตัวต้านทานนี้สำหรับแอปพลิเคชันใด ๆ เพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแรง ในทันทีคุณสามารถสร้างสวิตช์ที่ไวต่อแรงกดได้โดยการจับคู่ FSR กับ op-amp

การเชื่อมต่อกับ Ardiono

คุณสามารถกำหนดเกณฑ์โดยปรับโพเทนชิออมิเตอร์ 10k เมื่อคุณใช้แรงกับตัวต้านทานและแรงดันไฟฟ้าเกินเกณฑ์เอาต์พุตจะสูงและในทางกลับกัน ดังนั้นเราจึงสามารถรับเอาต์พุตดิจิตอลจากเอาต์พุตนี้สามารถเชื่อมต่อกับวงจรดิจิทัลได้

นี่คือวงจรอื่นที่ใช้ arduino ซึ่งวัดระดับแรงดันที่แตกต่างกัน:

อินพุตจะถูกป้อนเข้ากับขาอ่านแบบอะนาล็อกซึ่งรับระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันแบบดิจิทัลตั้งแต่ 0 ถึง 255

ผู้ใช้สามารถกำหนดระดับขีด จำกัด ของตนเองได้ในโปรแกรม (ไม่ได้กำหนดโปรแกรม)

เมื่อให้ความดันแสงไฟ LED สีน้ำเงินจะเปิดขึ้นเมื่อได้รับแรงดันปานกลาง LED สีเขียวจะเปิดถ้าใช้แรงดันสูง LED สีแดงจะเปิด

เพียงแค่ใช้จินตนาการค้นหาแอปพลิเคชันใหม่ ๆ ก็ไม่มีที่สิ้นสุด