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Flexiforce 傳感器構(gòu)成和運(yùn)用
時間：2010-10-08 14:17:03 來源： 作者：
一、Flexiforce 傳感器
Flexiforce 是一種超薄和撓性印刷電路，可很方便集成多種運(yùn)用。由于 Flexiforce
像紙一樣薄的結(jié)構(gòu)，可彎曲和測力特性可用來測兩表面之間的壓力，并且能夠在一些特殊環(huán)
境進(jìn)行測力。Flexiforce 比其它薄膜測力產(chǎn)品有更好的特性、線性、磁滯、飄移、溫度靈敏
度。傳感的有效區(qū)域是傳感器末端的直徑為0.95cm 的圓。
Flexiforce 由兩層襯底構(gòu)成。這種襯底由聚脂纖維薄膜組成(高溫傳感器用的是聚
酰亞胺構(gòu)成)。在每一層上運(yùn)用一種導(dǎo)體材料(銀)，再加一層對壓力敏感的墨水。然后用粘
合劑把兩層襯底壓在一起，形成了傳感器。墨水外的銀邊表示了對壓力敏感的區(qū)域。從敏感
區(qū)域引出兩個銀線作為導(dǎo)線。
Flexiforce 傳感器尾端選配一個可焊接的公的方針接頭以方便連接到電路。兩邊
的輸出線是有效的，中間的是無效的。傳感器的長度可選 6cm、12cm、18cm 或由客戶定
制。在電路中傳感器相當(dāng)于一個可變電阻。當(dāng)沒有負(fù)載時，傳感器呈高阻狀態(tài)(>5MΩ)，當(dāng)
有負(fù)載時，電阻下載。接一個歐姆表可以看見當(dāng)在敏感區(qū)域施加外力時電阻的變化。
Flexiforce 需保存在溫度-9°C74°C 之間。
二、標(biāo)準(zhǔn)Flexiforce 傳感器
標(biāo)準(zhǔn)A201 傳感器有下列量程供選擇：
Sensor A201-1 (0-1 lb)(0-4.5N)
Sensor A201-25 (0-25 lb)(0-112.5N)
Sensor A201-100 (0-100 lb)*(0-445N)
如果要測量大于100lb 的力可降低供電電壓和降低反饋電阻(最小1KΩ min)可參
看驅(qū)動電路圖。
三、高溫Flexiforce 傳感器
高溫HT201 傳感器有下列量程供選擇：
HT201-L Low: 0-30lb (133N)
HT201-H High: 0-100lb (445N)
四、運(yùn)用
Flexiforce 傳感器有非常多的用法。典型的運(yùn)用就是把檢測的壓力轉(zhuǎn)化成電壓信號
輸出。校準(zhǔn)也必須去做，就是把輸出信號和相應(yīng)的壓力的大小對應(yīng)。根據(jù)配置，靈敏度依然
可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。
典型電路如下圖：
在該電路中，用+/-5V 的電壓激勵，反相比例放大電路結(jié)構(gòu)，基于傳感器電阻和
反饋電阻的變化產(chǎn)生模擬信號輸出。模數(shù)轉(zhuǎn)換器也可把模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號輸出。靈敏度
由反饋電阻Rf 和電壓VT 進(jìn)行調(diào)整。降低反饋電阻和電壓會使靈敏度下降，但可使量程增
大。
用途簡介：
醫(yī)療用途：牙齒咬合力測量;病人組織插管測力;臨床大夫觸力檢驗(yàn)測量;心肺復(fù)蘇、
人工呼吸救護(hù)訓(xùn)練(CPR)(位置、深度、頻率)觸力測量;診斷設(shè)備研究肌肉關(guān)節(jié)活動情況;發(fā)
音矯正;智能鞋墊進(jìn)行走路平衡能力測控(老年人走路摔倒報警);重癥病人，老人監(jiān)護(hù)報警等。
汽車運(yùn)用：乘員探測;安全氣囊對乘員壓力;拖車剎車控制。
休閑娛樂運(yùn)用：體育用具;健身器材;握力測量;GOLF 訓(xùn)練。
工業(yè)運(yùn)用：安全裝置;包裝與密封;自動化生產(chǎn);滾動軸承;電纜卷軸;電腦芯片。
其它：動物或人類咬力測量;觸力設(shè)備;抓力;庫存管理;設(shè)備監(jiān)控;機(jī)器人;等等。
傳感器載荷考慮因素
下面的傳感器負(fù)載運(yùn)用指導(dǎo)適合任何運(yùn)用，以幫助您取得精確的測量結(jié)果。后面
傳感器性能參數(shù)表對您獲取準(zhǔn)確的傳感器數(shù)據(jù)也是至關(guān)重要的。
一、傳感器負(fù)載
Flexiforce 傳感器整個傳感區(qū)域被當(dāng)成一個獨(dú)立的接觸點(diǎn)。因此，負(fù)載應(yīng)均勻分布
在傳感區(qū)域以保證準(zhǔn)確和重復(fù)的測力數(shù)據(jù)。如果負(fù)載分布改變就會輕微地改變傳感器的讀數(shù)。
(傳感器傳感區(qū)域就是銀線包圍中間的部分)
施加負(fù)載的持續(xù)也很重要，并保證每次是同樣的方式;
不要讓傳感區(qū)域外面的部分也支持負(fù)載;
如果要測的負(fù)載大于傳感區(qū)域，那么可使用一個圓盤(一般由硬材料構(gòu)成，并小于
傳感區(qū)域)，使負(fù)載通過圓盤壓住傳感區(qū)域，注意不要壓住傳感區(qū)域的邊緣。
加的力需垂直于傳感區(qū)域的平面。如果施加剪切的力會降低傳感器的壽命。如非
要加這樣的力，需要有彈性材料進(jìn)行保護(hù)。
如果把傳感器放在一個表面，可使用帶子或膠水。注意不要把膠水沾在了傳感區(qū)
域，如果一定要的話，要保證涂的均勻，否則一些高點(diǎn)會變成負(fù)載。
二、飽和值
飽和值就是輸出不再隨施加的力而變化的點(diǎn)。每個傳感器的飽和值會印在包裝盒
或傳感器上和靈敏度在一起。
飽和值在上面的運(yùn)用電路中和反饋電阻Rf 有關(guān)，當(dāng)降低反饋電阻 Rf 時可降低靈
敏度，但可增大量程，也就是可增大飽和值。
注意在測試中不要讓外力到達(dá)飽和值。
三、傳感器適應(yīng)使用
在測試或校準(zhǔn)前，讓傳感器適應(yīng)或適用對取得準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)是必須的。它可以
幫助減少磁滯和飄移。對于新傳感器需要讓它用一段時間以適應(yīng)環(huán)境。
讓傳感器適應(yīng)使用，可采用110%的力加在傳感器上，讓傳感器穩(wěn)定，再移動負(fù)載。
重復(fù)這個過程四到五次。傳感器和測試材料的接觸面需保持和測試和校準(zhǔn)時一致。
(重要：在校準(zhǔn)和使用前，傳感器必須經(jīng)過適應(yīng)使用)
校準(zhǔn)
校準(zhǔn)就是讓傳感器的輸出和真正的測力值建立一個對應(yīng)關(guān)系如磅或牛頓。校準(zhǔn)時，
可采用一已知力加在傳感器上，然后把傳感器的阻值和力值對應(yīng)起來。用一些和測試時接近
的力值，重復(fù)進(jìn)行這個校準(zhǔn)的過程。力和電導(dǎo)(1/R)的對應(yīng)圖如下。一個線性的對應(yīng)關(guān)系可
從圖中看出。然后，你可用傳感器的輸出值來決定你的測力的大小了
電阻曲線
電導(dǎo)曲線
校準(zhǔn)指導(dǎo)：
在校準(zhǔn)傳感器可參考下列指導(dǎo)：
有與實(shí)際測試中相近的力來進(jìn)行校準(zhǔn)。(用已知的力，如砝碼或測力機(jī))。如在校準(zhǔn)
中用圓盤那么在測試中也用。
電阻曲線
電導(dǎo)曲線
校準(zhǔn)指導(dǎo)：
在校準(zhǔn)傳感器可參考下列指導(dǎo)：
有與實(shí)際測試中相近的力來進(jìn)行校準(zhǔn)。(用已知的力，如砝碼或測力機(jī))。如在校準(zhǔn)
中用圓盤那么在測試中也用。