Există multe legi ale fizicii care se bazează pe conceptul de Forță. Forța, atunci când este aplicată pe un obiect cu masa m, modifică viteza obiectului. Există multe concepte legate de forță, cum ar fi împingere, tracțiune și cuplu. Atunci când este aplicat pe un obiect, forța crește viteza obiectului, în timp ce Drag scade viteza și Cuplul generează modificări ale vitezei de rotație a obiectului. Când există o distribuție echilibrată a forțelor în obiect, nu se poate observa nicio accelerație. Odată cu avansul tehnologic, este introdus un senzor care poate ajuta la monitorizarea forței, cunoscut sub numele de senzor de forță.
Ce este un senzor de forță?
Sir Franklin Eventoff, în anii 1970, a descoperit că unele materiale, când sunt supuse forței, își pot schimba valorile de rezistență. Aceste materiale erau cunoscute sub numele de rezistențe de detectare a forței. Aceste materiale sunt folosite pentru a produce un senzor care poate măsura Forța. Un senzor de forță este un senzor care ajută la măsurarea cantității de forță aplicată unui obiect. Observând cantitatea de modificare a valorilor rezistenței rezistențelor de detectare a forței, se poate calcula forța aplicată.
Senzor de forță
Principiul de funcționare
Principiul general de lucru al senzorilor de forță este că aceștia răspund la forța aplicată și convertesc valoarea într-o cantitate măsurabilă. Există diverse tipuri de senzori de forță disponibili pe piață pe baza diferitelor elemente de detectare. Majoritatea senzorilor de forță sunt proiectați folosind rezistențe de detectare a forței. Acești senzori constau dintr-un film de detectare și electrozi.
Principiul de lucru al unui rezistor de detectare a forței se bazează pe proprietatea „rezistenței la contact”. Rezistențele de detectare a forței conțin un film de polimer conductiv care își schimbă rezistența într-un mod previzibil atunci când forța este aplicată pe suprafața sa. Acest film constă din particule subdimetrometrice, conduse electric și neconductoare, dispuse într-o matrice. Când forța este aplicată pe suprafața acestui film, particula microsizată atinge electrozii senzorului, schimbând rezistența filmului. Cantitatea de modificare cauzată valorilor rezistenței dă măsura cantității de forță aplicată.
Pentru a îmbunătăți performanța rezistențelor de detectare a forței, sunt depuse diverse eforturi cu mai multe abordări diferite, cum ar fi, pentru a minimiza derivarea polimerului, sunt testate diferite configurații ale electrodului, testarea cu senzor prin înlocuirea polimerului cu materiale noi, cum ar fi nanotuburile de carbon etc….
Aplicații ale senzorului de forță
Utilizarea principală a senzorului de forță este de a măsura cantitatea de forță aplicată. Există diferite tipuri și dimensiuni de senzori de forță disponibili pentru diferite tipuri de aplicații. Unele dintre aplicațiile senzorului de forță care utilizează rezistențe de detectare a forței includ butoane de detectare a presiunii, în instrumente muzicale, ca senzori de ocupare a mașinii, în membre artificiale, în sisteme de pronare a picioarelor, realitate augmentată, etc.
Exemple de senzori de forță
Există multe tipuri de senzori de forță disponibili pentru diferite tipuri de aplicații. Unele dintre exemplele de senzori de forță sunt Încărcați celulele , celule de sarcină pneumatice, celule de încărcare capacitive, celule de sarcină de presiune, celule de sarcină hidraulice, etc ...
Pe lângă senzorii de forță, există și o categorie de traductoare de forță. Principala diferență dintre un senzor de forță și un traductor de forță este că traductorul convertește cantitatea de forță măsurată sau aplicată într-un semnal de ieșire de tensiune electrică mic măsurabil. În timp ce ieșirea unui senzor de forță nu este o tensiune electrică.
Avantajele FSR
Celula de sarcină a indicatorului de tensiune este un senzor de forță, precum și un traductor de forță. În comparație cu toți ceilalți senzori de forță, senzorii de forță cu rezistențe de detectare a forței oferă diverse avantaje, cum ar fi dimensiuni mici, costuri reduse și rezistență bună la șocuri. Datorită dimensiunilor mici, acestea sunt utilizate în electronice portabile și interacțiuni mobile îmbunătățite. Principalul dezavantaj al acestor senzori este precizia redusă, deoarece măsurătorile diferă cu 10%.
Senzorii de forță pe bază de rezistențe de detectare a forței sunt, de asemenea, cunoscuți ca FSR Senzorii FSR sunt utilizați în sistemele de transport pentru măsurarea cantității de stres aplicat mărfurilor în timp ce le transportă dintr-un loc în altul. Funcționarea FSR poate fi modificată prin schimbarea proprietăților rezistențelor de detectare a forței.
Rezistențele de detectare a forței necesită o interfață mică și pot funcționa în medii moderat ostile. Aici particulele mici conductoare și neconductoare sunt formulate pentru a reduce dependența de temperatură a senzorului, pentru a crește durabilitatea suprafeței senzorului și pentru a îmbunătăți proprietățile sale mecanice.
Odată cu avansul tehnologic, senzorii de astăzi joacă un rol crucial în măsurarea diferitelor fenomene fizice. Mărimea lor redusă, durabilitatea ridicată ne ajută să le folosim în electronice portabile. Astăzi, senzori sunt disponibile pentru măsurarea stresului, presiunii, temperaturii, culorii, etc. rezistențe de detectare a forței au fost brevetate în 1977. Care este unitatea Forței în SI?
