On olemassa monia fysiikan lakeja, jotka perustuvat Voiman käsitteeseen. Voima, kun sitä kohdistetaan m massaan kohteeseen, muuttaa kohteen nopeutta. Voimaan liittyy monia käsitteitä, kuten työntövoima, vetovoima ja vääntömomentti. Kohteeseen kohdistettuna työntövoima lisää kohteen nopeutta, kun taas vetäminen vähentää nopeutta ja vääntömomentti aiheuttaa muutoksia kohteen pyörimisnopeudessa. Kun objektissa on tasapainoinen voimien jakautuminen, kiihtyvyyttä ei voida nähdä. Teknologian kehittyessä otetaan käyttöön anturi, joka voi auttaa seuraamaan voimaa, joka tunnetaan nimellä Force Sensor.

“säädettävä nopeussäädin sähkömoottorille ”

Mikä on voima-anturi?

Sir Franklin Eventoff huomasi 1970-luvulla, että jotkut materiaalit, kun ne altistuvat voimalle, voivat muuttaa vastusarvojaan. Nämä materiaalit tunnettiin nimellä Force-Sensing Resistors. Näitä materiaaleja käytetään anturin tuottamiseen, joka voi mitata voiman. Voima-anturi on anturi, joka auttaa mittaamaan esineeseen kohdistetun voiman määrän. Tarkkailemalla voimaa tunnistavien vastusten resistanssiarvojen muutoksen määrää voidaan laskea käytetty voima.

Voima-anturi

Toimintaperiaate

Voima-antureiden yleinen toimintaperiaate on, että ne reagoivat käytettyyn voimaan ja muuttavat arvon mitattavaksi suuruudeksi. Markkinoilla on erityyppisiä Force Sensoreita, jotka perustuvat erilaisiin anturielementteihin. Suurin osa voima-antureista on suunniteltu voimaa tunnistavilla vastuksilla. Nämä anturit koostuvat anturikalvosta ja elektrodeista.

Voimaa tunnistavan vastuksen toimintaperiaate perustuu 'kosketusresistanssin' ominaisuuteen. Voimaa tunnistavat vastukset sisältävät johtavan polymeerikalvon, joka muuttaa sen kestävyyttä ennustettavalla tavalla, kun voimaa kohdistetaan sen pintaan. Tämä kalvo koostuu alimikrometrien kokoisista, sähköä johtavista ja johtamattomista hiukkasista, jotka on järjestetty matriisiin. Kun voimaa kohdistetaan tämän kalvon pintaan, mikrosoidut hiukkaset koskettavat anturielektrodeja muuttamalla kalvon vastusta. Vastusarvoihin aiheutuneen muutoksen määrä antaa mitat sovelletun voiman määrän.

Voima-anturivastusten suorituskyvyn parantamiseksi tehdään erilaisia ponnisteluja useilla erilaisilla lähestymistavoilla, kuten polymeerin kulkeutumisen minimoimiseksi, testataan erilaisia elektrodikokoonpanoja, testausta anturilla korvaamalla polymeeri uusilla materiaaleilla, kuten hiilinanoputkilla, jne….

Voima-anturin sovellukset

Force-anturin pääasiallinen käyttö on mitata kohdistetun voiman määrä. Erilaisille sovelluksille on saatavana erityyppisiä ja -kokoisia voima-antureita. Jotkut voima-antureita käyttävän Force-anturin sovelluksista sisältävät paineen tunnistavat painikkeet soittimissa, auton käyttöantureina, keinotekoisissa raajoissa, jalkapronaatiojärjestelmissä, lisätyssä todellisuudessa jne.

Esimerkkejä voima-antureista

Eri tyyppisiin sovelluksiin on saatavana monenlaisia voima-antureita. Joitakin esimerkkejä voima-antureista ovat Punnituskennot , pneumaattiset punnituskennot, kapasitiiviset punnituskennot, venymämittarin punnituskennot, hydrauliset punnituskennot jne.

Voima-antureiden lisäksi on olemassa myös joukko Force-antureita. Suurin ero voima-anturin ja voimamuuntimen välillä on se, että muunnin muuntaa mitatun tai käytetyn voiman määrän mitattavaksi pieneksi sähköjännitesignaaliksi. Voima-anturin lähtö ei ole sähköinen jännite.

FSR: n edut

Venymämittarin punnituskenno on sekä voima-anturi että voimamuunnin. Verrattuna kaikkiin muihin voima-antureihin voima-anturit, joissa on voimaa tunnistavat vastukset, tarjoavat erilaisia etuja, kuten pienen koon, edullisuuden ja hyvän iskunkestävyyden. Pienikokoisuutensa vuoksi niitä käytetään kannettavassa elektroniikassa ja parannetussa mobiilikäytössä. Näiden antureiden suurin haitta on niiden heikko tarkkuus, koska niiden mittaukset eroavat 10%.

Voimaa tunnistavat vastukset perustuvat voima-anturit tunnetaan myös nimellä FSR. FSR-antureita käytetään kuljetusjärjestelmissä mittaamaan tavaroihin kohdistuvan rasituksen määrä kuljetettaessa niitä paikasta toiseen. FSR: n toimintaa voidaan muuttaa muuttamalla voimaa tunnistavien vastusten ominaisuuksia.

Voimaa tunnistavat vastukset vaativat pienen liitännän ja voivat toimia kohtalaisen vihamielisissä ympäristöissä. Pienet johtavat ja johtamattomat hiukkaset on muotoiltu vähentämään anturin lämpötilariippuvuutta, lisäämään anturin pinnan kestävyyttä ja parantamaan sen mekaanisia ominaisuuksia.

Teknologian kehittyessä antureilla on nykyään ratkaiseva rooli eri fyysisten ilmiöiden mittaamisessa. Niiden pieni koko, korkea kestävyys auttaa meitä käyttämään niitä kannettavassa elektroniikassa. Tänään, anturit ovat käytettävissä stressin, paineen, lämpötilan, värin jne. mittaamiseen voimaa tunnistavat vastukset patentoitiin vuonna 1977. Mikä on voiman yksikkö SI: ssä?