Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Wskaźnik siły nacisku

Simon79 09 Jan 2016 14:03 9429 10
Wago
  • Wskaźnik siły nacisku

    Witam.
    Chciałbym przedstawić prosty wskaźnik siły nacisku. Układzik jest na tyle prosty, że poradzi z nim sobie nawet początkujący.
    Prezentowany układ docelowo będzie użyty do określenia siły uchwytu przedmiotu przez chwytak w ramieniu manipulatora.

    Wskaźnik siły nacisku

    Podstawowym elementem wskaźnika jest rezystancyjny czujnik nacisku FSR (Force Sensing Resistor). Rezystancja takiego czujnika maleje wraz ze wzrostem siły nacisku.
    W najprostszej aplikacji czujnik mógłby pracować w dzielniku napięciowym, jednak znacznie lepszym rozwiązaniem (ale nieco skomplikowanym) jest to opisane poniżej.

    Napięcie zasilania (8-12V) ograniczone do +5V przez 78L05, doprowadzone jest do przetwornicy ICL7660. Przetwornica zasila czujnik (R4 na schemacie) napięciem -5V. Wzmacniacz operacyjny IC3A 358 pracuje w roli przetwornika prąd/napięcie, natomiast druga jego część to wtórnik. Napięcie pomiarowe z wyjścia wtórnika trafia na wejście linijki diodowej LM3914 i na gniazdo wyjściowe.
    LM3914 (wersja liniowa) pracuje w typowej aplikacji. Z wartościami rezystorów jak na schemacie i końcówce RLO podłączonej do masy, zakres wskazań linijki wynosi od 0-5V.
    Przy rezystancji R1 = 4,7k dla siły nacisku czujnika od 0 do 1000g napięcie wyjściowe wynosi właśnie od 0 do 5V.

    Wskaźnik siły nacisku

    Gdyby konieczne było zasilenie całego układu napięciem 5V, należy pominąć stabilizator 78L05 i zmienić R1 na 1,5k. Wówczas zakres zmian napięcia wyjściowego czujnika wynosi około 0-2V (napięcie 2V odpowiada 1000g).
    Należy także dobrać dzielnik dla linijki LED.
    Taki zabieg jest konieczny, gdyż 358 nie jest wzmacniaczem rail to rail (napięcie wyjściowe wzmacniacza przy zasilaniu 5V wynosiło nieco ponad 3V).

    W trakcie testów okazało się, przy bardzo mocnym nacisku, pewnie ponad 1000g, napięcie wyjściowe wynosiło aż 7V. Warto o tym pamiętać w przypadku dołączenia przetwornika ADC.
    Ponadto siła szczęk chwytaka jest dużo mniejsza od oczekiwanej :), stąd ostatecznie rezystancję dzielnika LM3914 dobrano eksperymentalnie.

    Do budowy celowo nie użyłem atmegi 8 czy arduino, gdyż nie jestem zwolennikiem używania procesorów zawsze i wszędzie, tym bardziej, że elementy (oprócz czujnika) miałem w przysłowiowej szufladzie.
    Czujnik do chwytaka został "zamontowany" w taki sposób tylko na czas testów.
    Układ jest prosty i można go dostosować do własnych potrzeb.





    W załączniku płytka i schemat (eagle).

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Simon79
    Level 19  
    Offline 
    Simon79 wrote 343 posts with rating 242, helped 25 times. Been with us since 2007 year.
  • Wago
  • #2
    FastProject
    Level 28  
    Ciekawy i rzadko spotykany projekt. Napisz coś więcej o tym czujniku nacisku FSR (Force Sensing Resistor).

    Skąd go masz, jaki to model i jakie siły wytrzymuje?
  • Wago
  • #3
    Simon79
    Level 19  
    Też się dziwiłem, że nikt wcześniej nie stworzył podobnego układu, przynajmniej ja nie znalazłem. W elektronice praktycznej było coś podobnego (AVT–5132) ale na bardzo egzotycznym procesorze.
    Co do czujnika, jest to czujnik foliowy fi 5mm typu FSR-400, max 2kg nacisku, kupiłem go w jednym ze sklepów dla robotyków. W załączniku lektura do poczytania.
  • #6
    Gruby__
    Level 16  
    Zastanawiam się, czy można to nazwać "dynamometr elektroniczny"?
  • #8
    metalMANiu
    Level 19  
    Ten rezystancyjny czujnik sily nacisku to zwyczajny tensometr uzywany w wagach czy elektronicznych silomierzach
  • #9
    Freddy
    Level 43  
    metalMANiu wrote:
    Ten rezystancyjny czujnik sily nacisku to zwyczajny tensometr uzywany w wagach czy elektronicznych silomierzach
    Może i tak, lecz nawet producent, Interlinks Electronics, nazywa to inaczej "Force Sensing Resistor ®" uszanujmy więc jego decyzję :D.
  • #10
    tarkan1
    Level 17  
    Prawdziwy tensometr jest elementem dokładnym liniowym. Tym czujnikiem możemy zapomnieć o badaniu konkretnej siły nacisku. Jego działanie przypomina mi przyciski w padach do ps2, tam gumka była wypukła i mocniej przycisnąłeś to zmieniała się rezystancja pola pod przyciskiem.
  • #11
    tomek10861
    Level 27  
    Koledzy mają rację jest to tensometr oporowy. Taki tensometr naklejka się na płaska powierzchnię (pod odpowiednimi kontami) i bada odkształcenia. Tutaj jest on tak średnio naklejony ale skoro taki pomiar ci wystarczy to nie będziemy się kłócić - nikt nie robi nim badań laboratoryjnych 😂 Warto to na przyszłość uwzględnić 😉
    Pozdrawiam :-)