In diesem Artikel werden wir sehen, was ein Force-Sensing-Widerstand ist, wie er aufgebaut ist, welche Spezifikationen er hat und wie er schließlich mit dem Arduino-Mikrocontroller verbunden werden kann.
Was ist ein Kraftmesswiderstand?
Ein Kraftmesswiderstand erfasst die auf ihn ausgeübte Kraft und ändert entsprechend seinen Widerstand. Der Widerstand ist umgekehrt proportional zur Kraft. Das heißt, wenn die aufgebrachte Kraft hoch ist, verringert sie ihren Widerstand und umgekehrt.
Der 'Kraftmesswiderstand' oder FSR ist kein idealer Begriff, da er tatsächlich den Druck erfasst und die Ausgabe vom Druck auf der Oberfläche des Widerstands abhängt. Der passendere Name wäre druckempfindlicher Widerstand. Aber Kraftmesswiderstand wurde allgemeiner Begriff, um ihn zu bezeichnen.
Es hat einen weiten Widerstandsbereich und kann von wenigen Ohm bis> 1 M Ohm variieren. Ein unbelasteter FSR hätte ungefähr 1 M Ohm und ein voll geladener FSR hätte ungefähr einen Widerstand von ungefähr Ohm.
Der Kraftmesswiderstand ist in verschiedenen Formen erhältlich. Die üblichen Formen sind Kreis und Quadrat. Es kann ein Gewicht zwischen 100 g und 10 kg erkennen. Der Hauptnachteil ist, dass es nicht sehr genau ist und einen sehr hohen Toleranzwert hat. Die Genauigkeit reduziert Überstunden aufgrund der Nutzung. Es ist jedoch zuverlässig genug, um für Hobbyprojekte und unkritische industrielle Messungen verwendet zu werden. Es ist nicht für Hochstromanwendungen geeignet.
Spezifikationen:
Das Gerät misst von 20 x 24 Zoll bis zu 0,2 x 0,2 Zoll. Die Dicke reicht je nach verwendetem Material von 0,20 mm bis 1,25 mm.
Die Kraftempfindlichkeit liegt zwischen 100 g und 10 kg. Die Druckempfindlichkeit reicht von 1,5 psi bis 150 psi oder 0,1 kg / cm² bis 10 kg / cm².
Die Reaktionszeit von FSR reicht von 1-2 Millisekunden. Die Betriebstemperatur liegt zwischen -30 Grad Celsius und +70 Grad Celsius.
Der maximale Strom beträgt 1 mA / cm². Gehen Sie also vorsichtig mit diesem Widerstand um und legen Sie keinen großen Strom durch diesen Widerstand an.
Die Lebensdauer von FSR beträgt mehr als 10 Millionen Betätigungen.
Die Bremskraft oder Mindestkraft, um durch FSR zu reagieren, muss zwischen 20 und 100 Gramm liegen. Der Widerstand wird nicht durch Geräusche oder Vibrationen beeinflusst.
Arbeitsweise von FSR:
Der Kraftmesswiderstand besteht aus drei Schichten: einem aktiven Bereich, einem Kunststoffabstandshalter und einem leitenden Film.
Der aktive Bereich, in dem die Kraft ausgeübt wird, der Kunststoffabstandshalter, der die beiden Schichten isoliert, und eine Entlüftungsöffnung sind zum Ablassen von Luftblasen vorgesehen. Die Ansammlung von Luftblasen führt zu unzuverlässigen Ergebnissen.
Der leitende Film besteht sowohl aus elektrischen als auch aus dielektrischen Partikeln, die in Matrixform suspendiert sind.
Wenn Kraft angewendet wird, ändert sich der Widerstand auf vorhersehbare Weise. Dies sind mikroskopisch kleine Partikel im Bereich von wenigen Mikrometern. Die leitende Folie ist im Grunde eine Art Tinte, die auf eine Kunststofffolie aufgetragen wird. Bei Druck kommen die leitenden Partikel nahe zusammen und verringern den Widerstand und umgekehrt.
Grundschaltungen mit kraftempfindlichem Widerstand:
Sie können diesen Widerstand für jede Anwendung verwenden, um Kraftänderungen zu erkennen. Sie können sofort einen druckempfindlichen Schalter betätigen, indem Sie den FSR mit dem Operationsverstärker verbinden.
Schnittstelle zu Ardiono
Sie können den Schwellenwert einstellen, indem Sie das 10k-Potentiometer einstellen. Wenn Sie Kraft auf den Widerstand ausüben und die Schwellenspannung erreichen, wird der Ausgang hoch und umgekehrt. Somit können wir digitale Ausgänge daraus erhalten. Dieser Ausgang kann mit digitalen Schaltkreisen verbunden werden.
Hier ist eine andere Schaltung mit Arduino, die unterschiedliche Druckniveaus misst:
Der Eingang wird dem analogen Lesestift zugeführt, der digital unterschiedliche Spannungspegel von 0 bis 255 annimmt.
Der Benutzer kann im Programm einen eigenen Schwellenwert festlegen (Programm ist nicht angegeben).
Bei leichtem Druck leuchtet die blaue LED auf, bei mittlerem Druck leuchtet die grüne LED auf, bei hohem Druck leuchtet die rote LED auf.
Verwenden Sie einfach Ihre Fantasie, um neue Anwendungen zu finden, und es ist endlos.
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