มีกฎทางฟิสิกส์มากมายที่ตั้งอยู่บนแนวคิดของแรง แรงเมื่อกระทำกับวัตถุที่มีมวล m จะทำให้ความเร็วของวัตถุเปลี่ยนไป มีแนวคิดมากมายที่เกี่ยวข้องกับแรงเช่นแรงผลักการลากและแรงบิด เมื่อนำไปใช้กับวัตถุแรงผลักจะเพิ่มความเร็วของวัตถุในขณะที่การลากจะลดความเร็วและแรงบิดจะสร้างการเปลี่ยนแปลงความเร็วในการหมุนของวัตถุ เมื่อมีการกระจายแรงอย่างสมดุลในวัตถุจะไม่สามารถเห็นความเร่งได้ ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีจึงมีการนำเซนเซอร์ที่สามารถช่วยในการตรวจสอบแรงที่เรียกว่า Force Sensor
Force Sensor คืออะไร?
เซอร์แฟรงคลินอีเวนต์ออฟในปี 1970 พบว่าวัสดุบางอย่างเมื่อถูกบังคับสามารถเปลี่ยนค่าความต้านทานได้ วัสดุเหล่านี้เรียกว่าตัวต้านทานการตรวจจับแรง วัสดุเหล่านี้ใช้ในการผลิตเซ็นเซอร์ที่สามารถวัดแรงได้ Force Sensor คือเซ็นเซอร์ที่ช่วยในการวัดปริมาณแรงที่กระทำต่อวัตถุ โดยการสังเกตจำนวนการเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานของตัวต้านทานแบบรับรู้แรงสามารถคำนวณแรงที่กระทำได้
เซ็นเซอร์แรง
หลักการทำงาน
หลักการทำงานทั่วไปของเซนเซอร์จับแรงคือตอบสนองต่อแรงที่กระทำและแปลงค่าเป็นปริมาณที่วัดได้ มีหลายประเภทของเซนเซอร์จับแรงที่มีจำหน่ายในตลาดโดยพิจารณาจากองค์ประกอบการตรวจจับต่างๆ เซนเซอร์จับแรงส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบโดยใช้ตัวต้านทานการตรวจจับแรง เซนเซอร์เหล่านี้ประกอบด้วยฟิล์มตรวจจับและอิเล็กโทรด
หลักการทำงานของตัวต้านทานแบบตรวจจับแรงจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของ 'Contact Resistance' ตัวต้านทานแบบตรวจจับแรงประกอบด้วยฟิล์มโพลีเมอร์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนความต้านทานในลักษณะที่คาดเดาได้เมื่อมีแรงกระทำบนพื้นผิว ภาพยนตร์เรื่องนี้ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่นำไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้าจัดเรียงในเมทริกซ์ เมื่อใช้แรงกระทำกับพื้นผิวของฟิล์มอนุภาคขนาดเล็กจะสัมผัสกับอิเล็กโทรดของเซ็นเซอร์ทำให้ความต้านทานของฟิล์มเปลี่ยนไป จำนวนของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดกับค่าความต้านทานจะให้การวัดปริมาณของแรงที่กระทำ
เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวต้านทานแรง - เซนเซอร์ความพยายามต่างๆได้ถูกสร้างขึ้นด้วยวิธีการที่แตกต่างกันหลายวิธีเช่นเพื่อลดการลอยของพอลิเมอร์การกำหนดค่าอิเล็กโทรดต่างๆกำลังถูกทดสอบทดสอบด้วยเซ็นเซอร์โดยการเปลี่ยนโพลีเมอร์ด้วยวัสดุใหม่เช่นท่อนาโนคาร์บอน ฯลฯ ….
การใช้งาน Force Sensor
การใช้เซ็นเซอร์ Force หลักคือการวัดปริมาณแรงที่กระทำ เซนเซอร์วัดแรงมีหลายประเภทและหลายขนาดสำหรับการใช้งานประเภทต่างๆ แอพพลิเคชั่นบางตัวของเซ็นเซอร์แรงที่ใช้ตัวต้านทานการตรวจจับแรง ได้แก่ ปุ่มตรวจจับแรงกดในเครื่องดนตรีเช่นเซ็นเซอร์จับยึดรถยนต์ในแขนขาเทียมในระบบการบังคับด้วยเท้าความเป็นจริงที่เพิ่มขึ้น ฯลฯ ...
ตัวอย่างเซนเซอร์จับแรง
มีเซนเซอร์วัดแรงหลายประเภทสำหรับการใช้งานประเภทต่างๆ ตัวอย่างบางส่วนของเซ็นเซอร์วัดแรงคือ โหลดเซลล์ , โหลดเซลล์แบบนิวเมติก, โหลดเซลล์แบบ Capacitive, โหลดเซลล์เกจวัดความเครียด, โหลดเซลล์แบบไฮดรอลิก ฯลฯ …
นอกจากเซ็นเซอร์วัดแรงแล้วยังมีประเภทของตัวแปลงสัญญาณบังคับ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเซ็นเซอร์วัดแรงและตัวแปลงสัญญาณแรงคือตัวแปลงสัญญาณจะแปลงปริมาณแรงที่วัดหรือนำไปใช้เป็นสัญญาณเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กที่วัดได้ ในขณะที่เอาต์พุตของเซนเซอร์แรงไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า
ข้อดีของ FSR
โหลดเซลล์มาตรวัดความเครียดเป็นเซ็นเซอร์วัดแรงเช่นเดียวกับตัวแปลงสัญญาณแรง เมื่อเปรียบเทียบกับเซ็นเซอร์วัดแรงอื่น ๆ ทั้งหมดเซ็นเซอร์วัดแรงที่มีตัวต้านทานการตรวจจับแรงให้ข้อดีหลายประการเช่นขนาดเล็กต้นทุนต่ำและทนต่อแรงกระแทกได้ดี เนื่องจากมีขนาดเล็กจึงใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาและเพิ่มการโต้ตอบกับอุปกรณ์เคลื่อนที่ ข้อเสียเปรียบหลักของเซ็นเซอร์เหล่านี้คือความแม่นยำต่ำเนื่องจากการวัดต่างกัน 10%
เซ็นเซอร์แรงที่ใช้ตัวต้านทานการตรวจจับแรงเรียกอีกอย่างว่า FSR เซ็นเซอร์ FSR ใช้ในระบบขนส่งเพื่อวัดปริมาณความเครียดที่ใช้กับสินค้าในขณะที่ขนส่งจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง การทำงานของ FSR สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนคุณสมบัติของตัวต้านทานการตรวจจับแรง
ตัวต้านทานแบบบังคับต้องใช้อินเทอร์เฟซขนาดเล็กและสามารถทำงานได้ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตรปานกลาง อนุภาคที่เป็นตัวนำไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้าขนาดเล็กได้รับการกำหนดสูตรเพื่อลดการพึ่งพาอุณหภูมิของเซ็นเซอร์เพิ่มความทนทานของพื้นผิวเซ็นเซอร์และปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล
ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีปัจจุบันเซนเซอร์จึงมีบทบาทสำคัญในการวัดปรากฏการณ์ทางกายภาพต่างๆ ขนาดเล็กความทนทานสูงช่วยให้เราใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา วันนี้ เซ็นเซอร์ มีไว้สำหรับวัดความเครียดความดันอุณหภูมิสี ฯลฯ ... ตัวต้านทานตรวจจับแรง ได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 1977 หน่วยบังคับใน SI คืออะไร?
