只要持续施加力,就可以保持循环间的重复性。薄弹性体,
如硅橡胶,放置在执行机构和传感器之间,可以用来吸收一些误差
不一致的力分布
致动器应比垫片内径小20%,以便垫片不会
不干扰施加的力。
垫片高度和内径(ID)
与典型的薄膜开关一样,两个基板可以使用不同厚度的膜隔开
3M467双粘胶等材料。垫片的高度或厚度,开口区域
(ID)垫片的厚度以及顶部或偏转膜的厚度将从机械上决定
两个表面接触所需的力。
典型的导电薄膜开关在施力和接触时是完全导电的。A
力敏电阻器可以在接触和保持高阻状态与光的力量在一个特定的位置
“预加载”状态。阈值电路可用于设置考虑设备的极限
“接触”。
电介质点
介电点图案也可用于分隔两层。频率或间隔
圆点的高度决定了驱动所需的力的大小。点之间的距离越近
另一方面,需要更大的力来激活传感器。
致动器示例
圆盘致动器的理想形状是覆盖80%的FSRs传感区域。盘式执行机构通常
由橡胶或其他半柔性材料制成。硅橡胶具有极好的记忆力,是一种很好的材料
致动器。其他材料,如罗杰斯聚氨酯橡胶(“Poron”)或其泡沫硅橡胶(“Bisco”),也有
也得到了成功的应用。
圆顶致动器类似于圆盘致动器,但为圆顶或弧形。塑造穹顶有助于
线性化FSR。
覆盖致动器使用一些大的衬垫(泡沫、橡胶或其他柔性材料)覆盖一个或多个
FSRs,包括传感器元件之间的任何非活动区域。
基本FSR电路示例
分压器
在最简单的测量电路中,参考电阻器(R1)与FSR串联。已知的
施加电源电压,通过R1测量输出电压。
输出如下:
𝑉𝑂𝑈𝑇 =
𝑉𝐶𝐶 × 𝑅1
𝑅1 + 𝑅𝐹𝑆𝑅
图14:圆盘致动器示例-金属
带泡沫垫
图15:圆顶致动器示例
当然,电阻与电压的关系是非线性的。R1可计算为最佳
在所需测量范围内的分辨率,但一般来说,是接近
FSR的电阻范围(对数标度)运行良好。在这个例子中,FSR有一个电阻
范围为1k-100k,因此R1=10k是一个合理的选择。
在可接受粗略/相对测量的设计中,一个简单的分隔器通常就足够了。
缓冲分压器
在这种变化中,单位增益缓冲器(又名电压跟随器)跟随分配器。
当采样电路的输入阻抗低到足以使负载产生误差时,需要一个缓冲器
分压器或分压器的输出阻抗大于规定的ADC
要求。
例如,使用Arduino,尽管模拟输入配置引脚的输入阻抗非常低
高,MCU数据表建议最大传感器输出阻抗为10k。输入显示
一种电容性负载,它不能通过高阻抗分压器快速充电以获得准确的电压
取样。
部分选择不是特别关键,但运算放大器应至少是单位增益稳定,有轨环形输入/输出(RRIO)。
I-V转换器(跨阻放大器)
电流-电压转换器或跨阻放大器表现出更为均匀/理想的特性
传递函数大于分压器。与分频器不同,跨阻放大器允许固定的
施加在单个FSR元件上的电压,与其他并联FSR/电阻无关。
将理想的运算放大器假设应用到上面的示例电路中,输入端子之间的电压
为零,因此VIN-=0v(虚拟接地)。零电流流入/流出输入端子,因此IRF=IFSR。从
在这里,计算很简单,VOUT由下式给出:
𝑉𝑂𝑈𝑇 =
−𝑉𝐷𝑅𝐼𝑉𝐸
𝑅𝐹𝑆𝑅
× 𝑅𝐹
如果选择了轨对轨输入/输出运算放大器,输出将从0v摆动到5v。
反馈电容器(CF)可选地用于限制带宽和保持稳定性。最佳CF值
这里省略计算,因为它们必须考虑FSR电阻、运算放大器GBP和杂散
电容。为了便于实验,10pF到33pF通常是一个很好的起点。
通常,选择运算放大器时使用:
-极低的输入偏置电流(Ib在nA或pA范围内)
-JFET或CMOS输入
-选择带宽/转换率以满足采样率要求
-通常是RRIO
力敏负载驱动器(LED等)
当驱动需要超过几毫安的负载时,可能是t |