FSR Labview

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NOTA DE APLICACIÓN Autores: Luis Carrión, Darío Ochoa, Juan Andrés Valverde, Programa de Pasantías Académicas, UPS Cuenca, 2009 ANALISIS DEL FUNCIONAMIENTO DEL SENSOR DE FUERZA RESISTIVO (FSR) CON LabVIEW

Marca: Interlink Serie: 400

El sensor de fuerza resistivo (FSR) es un dispositivo de película de polímero (PTF) que presenta una disminución de la resistencia cuando aumenta la fuerza aplicada a la superficie activa. Su sensibilidad a la fuerza está optimizada para uso en el control por toque humano de dispositivos electrónicos. Las FSRs no son células de carga o galgas extensiométricas aunque tengan propiedades similares. Las FSRs no son adecuadas para medidas de precisión.

Figura 1. Construcción del FSR

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Fuerza contra resistencia

La característica de fuerza vs resistencia se muestra en la Figura 2, esta muestra el comportamiento típico del FSR (representado en formato log/log). En particular la característica de fuerza resistencia es la respuesta del sensor #402 (0.5" [12.7 mm] del diámetro de su área activa circular). Un actuador de acero inoxidable semiesférico de diámetro 0,4" [10.0 mm] y con punta de goma de poliuretano con dureza 60 se utiliza para accionar el dispositivo de FSR. La respuesta del FSR es aproximadamente 1 / R.

Figura 2. Fuerza vs resistencia

En la figura 2, en el extremo de baja fuerza un interruptor como respuesta es evidente. Además el umbral, o "fuerza de ruptura", (más de 100 kΩ). Al iniciar la gama dinámica está determinada por el sustrato, el espesor del recubrimiento y la flexibilidad, el tamaño y la forma del accionador, y el separador de espesor adhesivo. Eliminar el adhesivo, o mantenerlo lejos del área donde la fuerza se está aplicando, dará una menor resistencia de reposo (stand-off).

Al final de la gama dinámica (fuerza de alta), la respuesta se desvía de la a ley 1/R, y finalmente se satura a un punto donde los aumentos en vigor suponen muy poca o ninguna disminución en la resistencia. En estas condiciones en la figura 2, esta fuerza es la saturación de más de 10 kg. El punto de saturación es más una función de la presión de la fuerza.

La presión de saturación de un FSR típico es del orden de 100 a 200 psi.

Para los datos mostrados en las Figuras 2, 3 y 4, la actual gama de presión medida es de 0 a 175 psi (0 a 22 libras más de 0,125 aplica en 2). Fuerzas superiores a la fuerza de la saturación

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se pueden medir mediante la difusión de la fuerza sobre un área mayor, la presión general luego se mantuvo por debajo del punto de saturación, y la respuesta dinámica se mantiene. Sin embargo, lo contrario de este efecto también es cierto, más pequeños actuadores saturará FSRs anteriormente en el rango dinámico, desde el punto de saturación que se llegó a un menor vigor.

Fuerza vs Conductancia

En la figura 3, la conductividad (1/R) se representa frente a la fuerza. Este formato permite la interpretación en una escala lineal (los valores de resistencia correspondientes también se incluyen en el eje vertical derecho). Un circuito simple llamada convertidor corriente-tensión da una salida de tensión directamente proporcional a la conductancia de FSR y puede ser útil cuando se requiere una linealidad de la respuesta. La Figura 3 también incluye una curva típica de repetitividad. Esta banda de error determina la máxima precisión de cualquier medida de la fuerza en general. La difusión o la anchura de la banda dependen en gran medida la capacidad de repetición de cualquier sistema de medición y de accionamiento, así como la tolerancia de repetición durante la producción. Generalmente la tolerancia de repetitividad durante intervalos de fabricación (parte-parte) es de ± 15% ± 25% de la resistencia nominal establecida.

Figura 3. Conductancia vs fuerza (0-10 kg)

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Figura 4 pone de relieve el 0 - 1 kg (0 - 2.2 lbs) la gama de la conductancia para aplicaciones de interfaz humana. Dado que la respuesta de la conductancia en este rango es bastante lineal, la resolución de la fuerza será uniforme y la aplicación e interpretación de datos será simplificada. También se muestra de la banda de error típica. En la mayoría de aplicaciones de control de interfaz humana este error es insignificante, ya que toque humano es bastante inexacto. Los estudios humanos han demostrado que los errores de repetibilidad de la fuerza son menores que ± 50%, es decir, son difíciles de distinguir por el tacto.

Figura 4. Conductancia vs fuerza (0-1 kg) rango de baja fuerza (toque humano)

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MODELO 400 (Circular de

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