Ir daudz fizikas likumu, kuru pamatā ir spēka jēdziens. Spēks, pieliekot to m masas objektam, maina objekta ātrumu. Ir daudzi jēdzieni, kas saistīti ar spēku, piemēram, vilce, vilkšana un griezes moments. Pieliekot objektam, vilce palielina objekta ātrumu, turpretī Vilkšana samazina ātrumu un Griezes moments rada objekta rotācijas ātruma izmaiņas. Kad objektā ir līdzsvarots spēku sadalījums, paātrinājumu nevar redzēt. Ar tehnoloģiju attīstību tiek ieviests sensors, kas var palīdzēt uzraudzīt spēku, kas pazīstams kā spēka sensors.
Kas ir spēka sensors?
Sers Franklins Eventofs 1970. gados atklāja, ka daži materiāli, pakļauti spēkam, var mainīt to pretestības vērtības. Šie materiāli bija pazīstami kā spēka sensori. Šie materiāli tiek izmantoti sensora ražošanai, kas var izmērīt Spēku. Spēka sensors ir sensors, kas palīdz izmērīt objektam pieliktā spēka daudzumu. Novērojot spēku uztverošo rezistoru pretestības vērtību izmaiņu apjomu, var aprēķināt pielietoto spēku.
Spēka sensors
Darba princips
Spēka sensoru vispārējais darbības princips ir tāds, ka tie reaģē uz pielietoto spēku un vērtību pārvērš izmērāmā lielumā. Tirgū ir pieejami dažādi spēka sensori, kuru pamatā ir dažādi sensoru elementi. Lielākā daļa spēka sensoru tiek veidoti, izmantojot spēka sensorus rezistorus. Šie sensori sastāv no sensoru plēves un elektrodiem.
Spēku uztveroša rezistora darbības princips ir balstīts uz ‘Kontaktpretestības’ īpašību. Spēku uztverošie rezistori satur vadošu polimēru plēvi, kas paredzami maina tās pretestību, ja uz tās virsmu iedarbojas spēks. Šī plēve sastāv no submikromu lieluma elektriski vadošām un nevadošām daļiņām, kas sakārtotas matricā. Kad šīs filmas virsmai tiek pielikts spēks, mikrosizētā daļiņa pieskaras sensora elektrodiem, mainot filmas pretestību. Pretestības vērtībās izraisīto izmaiņu daudzums dod piemērotā spēka apjoma mēru.
Lai uzlabotu spēka jutīgo rezistoru darbību, tiek veikti dažādi pasākumi, izmantojot dažādas pieejas, piemēram, lai samazinātu polimēra novirzi, tiek pārbaudītas dažādas elektrodu konfigurācijas, testēšana ar sensoru, polimēru aizstājot ar jauniem materiāliem, piemēram, oglekļa nanocaurulītēm, utt.
Spēka sensora pielietojums
Spēka sensora galvenais pielietojums ir pielietotā spēka daudzuma mērīšana. Dažāda veida lietojumiem ir pieejami dažāda veida un izmēra spēka sensori. Daži no spēka sensora pielietojumiem, kas izmanto spēku uztverošus rezistorus, ietver spiediena jutības pogas mūzikas instrumentos, kā automašīnu aizņemšanās sensorus, mākslīgās ekstremitātēs, pēdu pronācijas sistēmās, paplašināto realitāti utt.
Spēka sensoru piemēri
Dažāda veida lietojumiem ir pieejami daudzi spēka sensoru veidi. Daži no spēka sensoru piemēriem ir Slodzes šūnas , pneimatiskās slodzes devas, kapacitatīvās slodzes devas, slodzes mērierīces slodzes devas, hidrauliskās slodzes devas utt.
Bez spēka sensoriem ir arī Force devēju kategorija. Galvenā atšķirība starp spēka sensoru un spēka devēju ir tā, ka devējs pārveido izmērīto vai pielietoto spēka daudzumu izmērāmā mazā elektriskā sprieguma izejas signālā. Spēka sensora izeja nav elektriskais spriegums.
FSR priekšrocības
Sprieguma mērītāja slodzes elements ir spēka sensors, kā arī spēka devējs. Salīdzinot ar visiem citiem spēka sensoriem, spēka sensori ar spēku uztverošiem rezistoriem nodrošina dažādas priekšrocības, piemēram, mazus izmērus, zemas izmaksas un labu triecienizturību. Mazā izmēra dēļ tos izmanto pārnēsājamā elektronikā un uzlabotā mobilajā mijiedarbībā. Galvenais šo sensoru trūkums ir zema precizitāte, jo to mērījumi atšķiras par 10%.
Spēka sensori, kas balstīti uz spēka sensoriem, ir pazīstami arī kā FSR. FSR sensorus izmanto transporta sistēmās, lai izmērītu precēm piemērotā stresa daudzumu, transportējot tās vienā vietā uz otru. FSR darbību var mainīt, mainot spēku uztverošo rezistoru īpašības.
Spēka jutīgajiem rezistoriem ir nepieciešama neliela saskarne, un tie var darboties vidēji naidīgā vidē. Šeit mazās vadošās un nevadošās daļiņas tiek veidotas, lai samazinātu sensora atkarību no temperatūras, palielinātu sensora virsmas izturību un uzlabotu tā mehāniskās īpašības.
Pateicoties tehnoloģiju attīstībai, šodien sensoriem ir izšķiroša loma dažādu fizisko fenomenu mērīšanā. To mazais izmērs, augsta izturība palīdz mums tos izmantot pārnēsājamā elektronikā. Šodien sensori ir pieejami stresa, spiediena, temperatūras, krāsas utt. mērīšanai spēka jutīgie rezistori tika patentēti 1977. gadā. Kāda ir spēka mērvienība SI?
